重金属知识概要及其治理技术

重金属知识概要及其治理技术一、重金属相关知识第2页,共43页，2024年2月25日，星期天WWW.TALROAD.COM.CN重金属

相对密度在5以上的金属，称作重金属。原子序数从23(V)至92(U)的天然金属元素有60种，除其中的6种外，其余54种的相对密度都大于5，因此从相对密度的意义上讲，这54种金属都是重金属。五毒金属有些重金属通过食物进入人体，干扰人体正常生理功能，危害人体健康，被称为有毒重金属。五毒金属元素：铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr)、汞（Hg）、砷（As）等。重金属污染

指由重金属或其化合物造成的环境污染。主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。因人类活动导致环境中的重金属含量增加，超出正常范围，并导致环境质量恶化。1、概述第3页,共43页，2024年2月25日，星期天WWW.TALROAD.COM.CN环境污染主要指的是五毒重金属污染：包括生物毒性显著的汞、铅、镉、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍等污染物。1）铅污染主要来源于各种油漆、涂料、蓄电池、冶炼、五金、机械、电镀、化妆品、染发剂、釉彩碗碟、餐具、燃煤、膨化食品、自来水管等。可在人体和动物组织中积蓄的有毒金属，它是通过皮肤、消化道、呼吸道进入体内与多种器官亲和，主要毒性效应是贫血症、神经机能失调和肾损伤易受害的人群有儿童、老人、免疫低下人群。2、主要污染物类型及危害第4页,共43页，2024年2月25日，星期天2）镉污染镉主要来源有电镀、采矿、冶炼、燃料、电池和化学工业等排放的废水；废旧电池中镉含量较高、也存在于水果和蔬菜中，尤其是蘑菇，在奶制品和谷物中也有少量存在。镉的毒性很大，可在人体内积蓄，主要积蓄在肾脏，引起泌尿系统的功能变化；镉能够取代骨中钙，使骨骼严重软化，骨头寸断，会引起胃脏功能失调，干扰人体和生物体内锌的酶系统，导致高血压症上升。易受害的人群是矿业工作者、免疫力低下人群。第5页,共43页，2024年2月25日，星期天3）砷污染主要来源于采矿、冶金、化化学制药、玻璃工业中的脱色剂、各种杀虫剂、杀鼠剂、砷酸盐药物、化肥、硬质合金、皮革、农药等元素砷的毒性极低，而砷的化合物均有剧毒，三价砷化合物比其它砷化合物毒性更强。砷通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入人体，如摄入量超过排泄量，砷就会在人体的肝、肾、肺、子宫、胎盘、骨骼、肌肉等部位蓄积，与细胞中的酶系统结合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，从而引起慢性砷中毒，潜伏期可达几年甚至几十年，慢性中毒有消化系统症状、神经系统症状和皮肤病变等。砷还有致癌作用，能引起皮肤癌。危害的人群有农民、家庭主妇、特殊职业工人群体。第6页,共43页，2024年2月25日，星期天4）汞污染主要来源于仪表厂、食盐电解、贵金属冶炼、化妆品、照明用灯、齿科材料、燃煤、水生生物等。汞及其化合物属于剧毒物质，可在人体内蓄积。血液中的金属汞进入脑组织后，逐渐在脑组织中积累，达到一定的量时就会对脑组织造成损害，另外一部分汞离子转移到肾脏。进入水体的无机汞离子可转变为毒性更大的有机汞，由食物链进入人体，引起全身中毒作用。

易受害的人群有女性，尤其是准妈妈、嗜好海鲜人士；天然水中含汞极少，一般不超过0.1μg/L。第7页,共43页，2024年2月25日，星期天5）铬污染

主要来源于劣质化妆品原料、皮革制剂、金属部件镀铬部分，工业颜料以及鞣革、橡胶和陶瓷原料等。如误食饮用，可致腹部不适及腹泻等中毒症状，引起过敏性皮炎或湿疹，呼吸进入，对呼吸道有刺激和腐蚀作用，引起咽炎、支气管炎等。水污染严重地区居民，经常接触或过量摄入者，易得鼻炎、结核病、腹泻、支气管炎、皮炎等。第8页,共43页，2024年2月25日，星期天重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化，使有害性降低或解除。而重金属具有富集性，很难在环境中降解。金属有机化合物(如有机汞、有机铅、有机砷、有机锡等)比相应的金属有机化合物毒性要强得多；可溶态的金属又比颗粒态金属的毒性要大。重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布，而底泥往往是重金属的储存库和最后的归宿。重金属污染具有长期性、累积性、隐蔽性、潜伏性和不可逆性等特点，危害大、持续时间长、治理成本高。3、重金属污染现状1）污染特点第9页,共43页，2024年2月25日，星期天废水中的排放量897.3吨废水中产生量2.54万吨3.53%废水污染不容乐观，区域和行业分布集中2）产生和排放量大第10页,共43页，2024年2月25日，星期天5个行业单位增加值重金属排放强度为全国平均水平的6.5倍其中金属制品业排放强度为全国平均水平的20倍。第11页,共43页，2024年2月25日，星期天废气污染物排放量大，部分地区较为严重995吨第12页,共43页，2024年2月25日，星期天含重金属固体废物产生量大，未妥善处理的含重金属危险废物存在严重环境隐患。冶炼废渣3亿吨尾矿渣12亿吨列入《国家危险废物名录》的含铅、铬、镉、汞和砷的危险废物1690.55万吨无害化处置率低，历史堆存数量较大第13页,共43页，2024年2月25日，星期天局部水体重金属超标

近5年全国387个地表水监测断面存在重金属检出超标现象，涉及22个省（自治区），其中国控断面53个，省控断面276个，其中汞超标倍数较高。部分企业周边大气重金属污染严重有色冶炼燃煤铅、镉、铬3）部分地区环境中重金属超标第14页,共43页，2024年2月25日，星期天土壤重金属污染形势严峻全国各地都存在不同程度的土壤重金属污染，主要污染因子是汞、铅、砷，其次为铬、镉、铜、锌、锰、铊等

长三角、珠三角、辽中南等经济活动比较活跃的地区耕地表层土壤中重金属有所累积，部分点位污染严重。如湘江流域镉、砷、铅、汞、铬的最大超标倍数分别为390、275、50、43、6。全国57个污水灌区中，超过土壤二级标准的有31个，镉超标最为严重，其中7个灌区土壤样品超标率100%第15页,共43页，2024年2月25日，星期天重金属污染事件频发20052009污染事件39起；群众举报217起至今污染事件20多起历史遗留问题突出污染持续时间长，治理技术落后，监督管理薄弱，水体底泥、场地、土壤中重金属积少成多，潜在事故风险较高。贵州汞矿山开采长达630年，矿区大气汞浓度超出正常大气汞浓度1-4个数量级。人体健康和食品安全受到威胁4）重金属污染危害影响较为突出第16页,共43页，2024年2月25日，星期天工业布局不合理，缺乏统一规划产业结构不合理，发展方式无序生产工艺技术落后，治理水平不高法规制度建设滞后，标准体系不完善基础工作薄弱，技术支撑能力不足环境监管能力不足，监督管理不到位经济仍会较快发展，污染物产生与排放压力将继续增大5）重金属污染防控存在较多问题第17页,共43页，2024年2月25日，星期天国际

1.日本1956官方宣布在熊本发现水俣病2.日本1965公布新泻水俣病水俣病是指人或其他动物食用了含有机汞污染的鱼贝类，使有机水银侵入脑神经细胞而引起的一种综合性疾病，是世界上最典型的公害病之一。患者手足协调失常，甚至步行困难、运动障碍、弱智、听力及言语障碍、肢端麻木、感觉障碍、视野缩小；重者例如神经错乱、

思觉失调、痉挛，最后死亡。这个镇有4万居民，几年中先后有1万人不同程度的患有此种病状，其后附近其他地方也发现此类症状。4、重金属污染案例第18页,共43页，2024年2月25日，星期天3.日本1913年~1972年富山痛痛病由于重金属尤其是镉中毒引起的。患者大多是妇女，病症表现为腰、手、脚等关节疼痛。病症持续几年后，患者全身各部位会发生神经痛、骨痛现象，行动困难，甚至呼吸都会带来难以忍受的痛苦。到了患病后期，患者骨骼软化、萎缩，四肢弯曲，脊柱变形，骨质松脆，就连咳嗽都能引起骨折。患者不能进食，疼痛无比，常常大叫“痛死了！”“痛死了！”有的人因无法忍受痛苦而自杀。这种病由此得名为“骨癌病”或“痛痛病”（Itai－ItaiDisease）。1913年至1977年,日本三井金属矿业公司炼

锌厂

所排废水中的镉污染了稻米,造成25人因中毒而患"骨痛病",207人死亡第19页,共43页，2024年2月25日，星期天国内1.湖南儿童血铅超标事件郴州市嘉禾县、桂阳县，武冈市等地2.陕西凤翔儿童铅超标孙家南头村和马道口村0－14岁婴幼儿及儿童血铅异常人数均超过160人，两村加起来，至少300儿童血铅超标。症状：免疫力低下、学习困难、注意力不集中、智商水平下降或体格生长迟缓等症状2010年3月21日郴州市中医院住院治疗的血铅中毒儿童人数为28人第20页,共43页，2024年2月25日，星期天3.浏阳镉污染事件2004年3月，长沙湘和化工厂正式投入生产，2005年3月17日，浏阳市环境保护局在现场监察过程中发现该厂排出的废水内铅、镉、汞三项严重超标。截至2009年7月31日，周边群众体检后，2888人中尿镉超标509人。4.广东北江镉污染事件测试数据显示,横石河水即使稀释1万倍,水生物还是不能在里面存活超过24小时；由于每吨废矿含有可产生相当200公斤浓硫酸的金属浏阳镉污染事件硫化物,从源头到50公里开外,河水都可以测出酸性,直侵下游北江。北江污染事件第21页,共43页，2024年2月25日，星期天5.“菜篮子”重金属污染2005年环保总局发布的调查数据表明：珠三角近４０％的农田菜地土壤重金属污染超标，其中一成土地污染属严重超标。在广州郊区的一块菜地，被污染的水源第22页,共43页，2024年2月25日，星期天二、重金属治理技术分类第23页,共43页，2024年2月25日，星期天1）按处理手段与技术类型分类工程措施、物理化学技术、生物技术、农业生态技术。2）按污染源分类

大气、水体（废水、地表水、地下水）、土壤（包括河流底泥）1、分类第24页,共43页，2024年2月25日，星期天

重金属土壤修复技术与措施主要有四种：工程措施物理化学修复生物修复农业生态修复2、土壤重金属污染修复技术

第25页,共43页，2024年2月25日，星期天1）

工程措施

主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则是用于重污染区的常见方法。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。第26页,共43页，2024年2月25日，星期天2）物理化学修复A电动修复

污染土壤通电流金属离子等向电极运输集中收集处理达到治污目的

电动修复是一种原位修复技术，不搅动土层，并可以缩短修复时间，是一种经济可行的修复技术。第27页,共43页，2024年2月25日，星期天B电热修复

污染土壤高频电压产生电磁波热能对土壤加热污染物从土中解吸挥发性重金属分离达到修复目的熔化土壤冷却后形成玻璃态物质第28页,共43页，2024年2月25日，星期天C土壤淋洗技术

污染土壤淋洗液淋洗土壤固相中重金属土壤液相中将液相回收处理达到修复目的淋洗技术(soilleachingandflushing/washing)是指借助于淋洗剂，通过水力压头推动清洗液，将其注入到被污染土层中，然后再将含重金属的液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处理的技术，其原理是通过清洗液中淋洗剂与土壤中的金属反应，增加金属在土壤溶液中的溶解度，促进其在土壤中迁移。清洗液通常是水，可以循环再生。淋洗剂种类较多，如无机盐、有机酸、碱性试剂、鳌合剂等第29页,共43页，2024年2月25日，星期天D化学修复

污染土壤加入改良剂降低重金属生物有效性达到修复目的改良剂包括有多种金属氧化物、黏土矿物、有机质、高分子聚合材料、生物材料等被应用。利用它们能够吸附或络合重金属、改变土壤介质的酸度等性质，并根据重金属的种类、土壤理化性质、气候条件、耕作制度的不同而被分别用于重金属在土壤中的固定。最典型的可分为有机、无机和有机-无机复合3种类型.第30页,共43页，2024年2月25日，星期天Fig.2.Biosolidscompostamendmentprocess:(a)initialrototilling;(b)surfacepreparation;(c)biosolidscompostapplication;(d)forminga6–8cmlayerofbiosolidscompost;(e)rototillingtoadepthof20cm;(f)emerginggrasscover.第31页,共43页，2024年2月25日，星期天Fig.3.Grasscoverbeforeandafterbiosolidsamendment.第32页,共43页，2024年2月25日，星期天3）

生物修复

生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新方法。利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。主要包含植物修复技术与微生物修复技术两种方法。第33页,共43页，2024年2月25日，星期天A、植物修复技术(phytoremediation)

是以植物忍耐和超积累某种或某些污染物的理论为基础，利用自然生长或遗传工程培育的植物，清除环境中污染物的环境污染治理技术。包括植物提取、植物挥发、植物稳定三种方式。

植物提取(phytoextraction)

即利用重金属超积累植物(hyperaccumulators)从土壤中吸取金属污染物，随后收割地上部并进行集中处理，连续种植该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的。

第34页,共43页，2024年2月25日，星期天植物挥发(phytovolatilization)

其机理是利用植物根系吸收金属，将其转化为气态物质挥发到大气中，以降低土壤污染。目前研究较多的是Hg和Se。植物稳定(phytostabilization)

利用一些植物来促进重金属转变为低毒性形态的过程。在这一过程中，土壤的重金属含量并不减少，只是形态发生变化。

第35页,共43页，2024年2月25日，星期天图1重金属Zn/cd超积累植物十字花科的天蓝遏蓝菜（thlaspicaerulescens）。图2铜草（海洲香薷）第36页,共43页，2024年2月25日，星期天

微生物在修复被重金属污染的土壤方面具有独特的作用。其主要作用原理是：微生物可以降低土壤中重金属的毒性；微生物可以吸附积累重金属；微生物可以改变根际微环境，从而提高植物对重金属的吸收，挥发或固定效率。B、微生物修复技术(bioremediation)第37页,共43页，2024年2月25日，星期天4）

农业生态修复

农业生态修复主要包括两个方面：农艺修复措施生态修复。第38页,共43页，2024年2月25日，星期天3、底泥修复技术

主要有原位固定、原位处理、异位固定、异位处理等4种方法第39页,共43页，2024年2月25日，星期天4、重金属工业废水修复技术

重金属废水处理方法大致可分为三类：化学法废水中重金属离子通过发生化学反应