重金属污染危害及控制123.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、重金属污染现状,早 在,20,世纪,5O,年代，日本就曾出现 由于汞污染引 起 的“水俣 病”和镉 污 染 引起 的“骨痛 病”事 件；波 兰 由采矿 和 冶 炼废 物 导 致 约,50,的 地 表 水 达 不 到水质三级标准,_7,。可见，水体重金属污染 已成 为全球 性 的环境 污染 问题。重 金属 污 染 物 进 入 水 生 生 态 系 统 后 对 水 生植物和动物均产生影响，并通过食物链发生富集，引起人体病变，危害人类健康,。,一、重金属污染现状,国际上 自上 世 纪,60,年 代 开展 水 体 重 属 污 染 的研究，而我国对水体重金属污染 的研究始于 上 世 纪,8O,年代。环境 中常 见 的重 金 属 污染 物 质 有：汞、镉、铅、铬 以及类金属 砷等毒性显著 的元 素，也包括锌、铜、钴、镍、锡等毒性一般 的元素，以 及放射性重金属铀、镭、钍等。工 矿业废水、生 活污水等未经适 当作用处理 即向外排放，污染土壤和废弃物堆,一、重金属污染现状,置场受流水作用，以及富含重金属的大气 沉降物输入，都会使水体重金属含量急剧升高，导 致水体受到重金 属污染，进而严重威胁人类和水生生物的生存。据联合 国世界卫生组织统 计，由于 全球 工 业 污 染，世 界 上 约,8O,的人 口饮 用水无法达 到卫 生标准。在 已知的人类疾病 中,70,80,与水污 染有 关。,一、重金属污染现状,水体 重金 属污 染治 理修 复 方法 水体 重 金 属 污 染 的 日趋 严 重 已 引 起 全 社 会 的关注，除严格控制各种污水 的排放外，另一项重 要工作就是采取有效 措施 治理、净 化被 污染 的水 体，并 实现 废水 的再 生 回用。,一、重金属污染现状,科技是一把双刃剑，,20,世纪以来,科学技术,迅猛发展，促进了,经济,的发展，提高了人民的生活水平，然而，与此同时，人类也付出了惨重的代价。由于工业“三废”、机动车尾气的排放、污水灌溉和农药、,除草剂,、化肥等的使用以及矿业的发展，严重地污染了,土壤,、,水,质和,大气,。,全世界每年排放,Hg,约,1.5,万,t,，,Cu,为,340,万,t,，,Pb,为,500,万,t,，,Mn,为,1500,万,t,，,Ni,为,100,万,t,。据报道，,1989,年中国有色冶金工业向环境中排放重金属,Hg,为,56 t,，,Cd,为,88 t,，,As,为,173 t,，,Pb,为,226t,。,一、重金属污染现状,美国,科学家对一些公路及城市的土壤进行过化学分析，发现其中铅的含量出奇的高，达到最大容许量的几十倍，甚至几百倍。,2004,年，夏厚林等人根据中国药典,2000,版附录,重金属检查法,及对外贸易经济合作部颁布的,药用植物及制剂进出口绿色行业标准,中有关铅、镉、汞的测定法，测定了元胡止痛片中,重金属总量,，结果铅、镉、汞含量均有不同程度的超标。,孟加拉国,的,12500,万人口中有,3500-7700,万人在饮用被污染的水。,二、重金属污染控制技术,（二）控制技术,重金属污染的处理技术和进展,根据不同的重金属的污染性质的不同,大致可 将重金属污染处理技术分为三类,:,化学法、物理化学 法和生物修复法。,一,.,化学法,1 1,沉淀法,沉淀法就是通过化学反应使重金属离子变 成不溶性物质而沉淀分离出来。,二、重金属污染控制技术,根据不同的重 金属离子特性，选择合适的沉淀剂实现重金属 离子从液体中的分离，比如氢氧化物沉淀法、硫 化物沉淀法等。马彦峰等分别采用氢氧化 钠和氢氧化钙为沉淀剂，对重金属离子废水进 行沉降研究，结果表明通过调节氢氧化钠、氢氧 化钙的加入量，可以实现废水中重金属离子的 沉降，在沉降体系中增加助凝剂还有利于废水 中重金属离子的沉降。,二、重金属污染控制技术,对于两性的重金属离 子，由于氢氧化钠为强碱可以使沉淀再溶解，因 此氢氧化钠对两性重金属离子的沉降效果比氢 氧化钙差。虽然氢氧化物沉淀法可以实现重金 属离子从废水中的分离，但氢氧化物沉淀法存 在不少缺点氢氧化物对稀溶液中重金属 去除效果不好,;,金属氢氧化物容易反溶,;,配位和 整合作用使得沉淀不完全,;,沉淀体积量大、含水 率高、过滤困难,;,填埋处理重金属沉淀物成本 高，重金属在环境中长期存在。,二、重金属污染控制技术,氢氧化物目前 在重金属离子废水处理领域已很少被应用。雷 兆武等 采用硫化钠为沉淀剂对含,Cu2+,、,Pb2+,、,Zn2+,等重金属离子的废水处理进行了研 究，结果表明由于不同重金属硫化物的溶度积 不同，因此在废水处理过程中可以通过控制硫 化钠的加入量来实现不同重金属离子的顺次分 离。近十几年来，出现了铁氧体共沉淀处理重 金属离子污水的方法,二、重金属污染控制技术,该方法能够使废水中的 各种重金属离子形成铁氧体晶粒一起沉淀析 出，使废水得到净化，同时在形成沉淀后，可通 过磁力分离达到较好的分离效果。赵如金,等,9,采用铁氧体法处理重金属废水，发现重金 属的半径接近铁离子，或,n(Fe2+)/n(M2+),的 值越大，磁性产物中重金属的回收率、磁性产物 的稳定性、饱和磁化率就越大，且处理后的废水 中各种金属离子的质量浓度均达到污水综合排 放指标。,二、重金属污染控制技术,1.2.,化学浮选法,：,在处理重金属废液时,先将重金属离子析出,然 后加入表面活性剂,使重金属析出物疏水化。疏水 的重金属随着气泡上浮之后,利用自流或者刮板将 其除去。按粘附方式不同将化学浮选法分为离子气 浮法、泡沫气浮法、沉淀气浮法、吸附胶体气浮法等四 类。浮选法对处理稀的重金属废水有独特优势。重 金属残留少,处理效率高,处理量大,生成的渣泥少,运转费低,但渣液和净化水处理问题须进一步解决。,二、重金属污染控制技术,1.3,吸附法,吸附法实质上是利用多孔性固体吸附剂吸 附废水中的重金属离子。由于吸附剂具有很多 微孔和很大比表面积，因此其吸附能力很强，是 很好的去除废水中重金属离子的材料。活性炭作为一种比表面积高、孔容大、孔径 分布可控、表面化学性质可调、高吸附容量、物 理化学性质稳定和高机械强度的吸附剂，,二、重金属污染控制技术,可针 对重金属离子物理化学性质以及所处化学环境 的不同，对活性炭的物理结构和表面化学性质 进行有针对性的调控，以实现活性炭对废水中 重金属离子的快速、高效吸附。活性炭作为一 种优良的吸附剂，在处理重金属离子废水方面 表现出以下优点,：,二、重金属污染控制技术,无需添加任何氧化剂、絮 凝剂等化学试剂,;,吸附容量大，处理效果好,;,对 重金属离子的吸附稳定性好，选择性高,;,可与难 被自然界微生物降解的重金属离子一起填埋，防止再次污染水体,;,成本低，操作简便灵活,;,活 性炭可经再生后循环使用，同时实现对重金属 离子的回收。近年来，在该领域对活性炭吸附 重金属离子的过程、机理研究不断被报道。,二、重金属污染控制技术,活性炭吸附水中六价铬的机理及 影响因素进行了研究。研究结果表明，活性炭 吸附水中六价铬的首要吸附机理为,Cr(,),在 活性炭表面的接触还原作用，并伴随着,Cr(,),在活性炭表面的离子交换吸附,;pH,矿物材料作为一种易得、高效、廉价的吸附 剂在重金属离子废水处理领域越来越受到关 注。近年来，发现矿物材料具有强大的吸附能 力，如膨润土、蒙脱石、硅藻土等。施惠生等,。,二、重金属污染控制技术,用膨润土吸附重金属离子,Pb2+,、,Zn2+,、,Cr6+,、,Cd2+,时，发现膨润土对,Pb2+,、,Zn2+,、,Cd2+,的吸附 效果要好于,Cr6+,，原因是,Cr6+,的存在形式不同 于其他重金属离子。吸附法在处理重金属离子中得到广泛的应 用，目前该方法的研究热点主要表现在吸附剂 的改性处理上。通过选取不同的手段和物质对 吸附剂进行无机、有机改性，,二、重金属污染控制技术,可以有效提高吸附 剂在重金属离子废水处理过程中的选择性，从 而实现重金属离子废中不同重金属离子的逐 一提取分离。,2.,物理化学法,物理化学法包括三种处理技术,:,吸附法、离子交 换技术、膜分离技术,。,2.1,离子交换技术,离子交换技术一般用来作为化学法的后续处理 过程。它的原理是利用重金属离子与离子交换树脂 发生离子交换,二、重金属污染控制技术,使废水中重金属浓度降低,从而使废 水得以净化,21,。离子交换树脂是一种在交联聚合 物结构中含有离子交换基团的功能高分子材料。根 据不同的交换树脂对一定的重金属离子的亲和力不 同,可以达到选择性分离。这种技术可以回收重金 属资源,金属回收率可达近,100%,交换材料也可以 循环利用,处理较为彻底。,2.2.,膜分离技术,二、重金属污染控制技术,膜分离技术是利用一种特殊的半透膜,在外界 压力的作用下,在不改变溶液中物化性质的前提下,通过反渗透作用将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方 法。在实际应用中主要有微滤膜、纳滤膜、超滤膜、电生物膜等这种技术分离率高,选择性强,;,在 常温下操作无相态变化,;,能耗低、无污染,;,作为重金 属废水终端处理,可使废液中的重金属离子彻底分 离,分离效率可达,95%,以上,处理后的水可循环再 利用。,二、重金属污染控制技术,处理后的水可循环再 利用。但是由于其程序复杂,对生产技术要求较高,所以其在推广应用中受到了限制。,2.3,絮凝法,絮凝法是重金属离子废水处理的方法之 一，主要是通过添加试剂使得废水中的胶体粒 子稳定性变差，从而聚沉沉淀下来。为增加粒 子的尺寸，絮凝过程用于将不稳定的粒子变为 固相絮凝物。,二、重金属污染控制技术,这一过程包括调节体系的,pH,值 以及加入含铁或铝盐的絮凝剂，以克服离子间 排斥导致的稳定作用。絮凝法处理重金属离子废水的研究过程 中，絮凝剂主要分为高分子絮凝剂和微生物絮 凝剂两类。高分子絮凝剂是目前重金属离子废 水处理过程中应用得较传统的絮凝剂，而通常 微生物絮凝剂主要分为,3,大类,:,胞外代谢产物 絮凝剂、胞内提取物絮凝剂和菌体絮凝剂。,二、重金属污染控制技术,菌体絮凝剂对重金属离子的絮凝主要是通 过生物吸附的方式实现的。菌体对重金属的吸 附主要取决于两个方面，一是菌体吸附剂本身 的特性，二是金属离子对菌体的亲和性。大量 研究表明，细菌、真菌和藻类等微生物对重金属 离子有较强的吸附能力。微生物絮凝剂在处理重金属离子废水方面 较传统高分子絮凝剂具有高效、无毒、易于生物 降解、絮凝对象广泛、使用后无二次污染等独特 的优点，,二、重金属污染控制技术,可部分或全部取代现有的高分子絮凝 剂，市场前景广泛，势必成为今后絮凝法处理重 金属离子废水的主要方法之一。,3.,生物方法,生物技术 生物技术是目前重金属污染处理领域的热门研 究课题。它包括植物修复技术和微生物吸附技术。,3.1,植物修复技术,：,重金属污染水体的植物修复是指通过植物系统 及其根系移去、,二、重金属污染控制技术,挥发或稳定水体环境中的重金属污 染物,或降低污染物中的重金属毒性,以达到清除污 染、修复或治理水体为目的的一种技术,23,。目前发 现的对重金属具有超积累能力的植物有,45,科约,400,多种,其中,73%,为,N i,的超积累植物。植物修复 法相比较于其他方法,更具有可操作性、成本低、无二 次污染的优点。缺点是处理效率较低,处理重金属污 染种类单一,难以全面清除污染土壤内的重金属,二、重金属污染控制技术,3.2,生物吸附技术 生物吸附是一种新兴的重金属污染处理技术。这种技术的原理是生物吸附剂通过络合、螯合、离子 交换、吸附、絮凝等生化作用将重金属离子吸附于生 物细胞之中,以达到消除重金属污染的目的。如海 藻对废液中重金属离子的去除率可高达,90%,FT,菌对铅的去除率可达,99%,红杆菌对,Cu2+,、,N i2+,、,Cr 6+,离子的去除率分别可达,98.9%,、,90%,、,84%,。,二、重金属污染控制技术,物吸附的优点在于成本低、选择性强、处理效率 高,因此在重金属污染处理方面有着广泛研究和应 用前景,三、重金属污染控制,环境质量是经济可持续发展和社会全面进步的战略问题。,重金属污染控制必须贯彻“以防为主，防治结合”的环保方针。首先应从源头抓起，要控制与消除污染源。,四、日常生活与重金属,（十）预防小常识,1.,绿豆,功效：解百毒,中医认为绿豆可解百毒，能帮助体内毒物的排泄，促进机体的正常代谢。绿豆可解酒毒、野菌毒、砒霜毒、有机磷农药毒、,铅毒,、丹石毒、鼠药毒等。绿豆还含有降血压及降血脂的成分。取食绿豆芽，可治疗因缺乏维生素,A,引起的夜盲症、缺乏维生素,B2,引起的舌疮口炎及阴囊炎、缺乏维生素,C,引起的坏血病等。绿豆芽脱下的豆皮名为绿豆衣，有清热解毒、明目退翳之功。,推荐食谱：醋溜绿豆芽。,四、日常生活与重金属,（十）预防小常识,2.,海带,功效：降低胆固醇、排除放射性物质,海带中含有一种叫硫酸多糖的物质，能清除附着在血管壁上的胆固醇，使胆固醇保持正常含量。海带中的褐藻胶因含水率高，在肠内能形成凝胶状物质，有助于排除毒素物质，阻止人体吸收铅、镉等,重金属,，排除体内放射性元素，同时有助于治疗动脉硬化，并可防止便秘和肠癌的发生。海带中还含有大量的碘，可以刺激垂体，使女性体内雌激素水平降低、卵巢机能恢复正常，消除乳腺增生的隐患。,推荐食谱：海带炖鸭,四、日常生活与重金属,（十）预防小常识,3.,胡萝卜,功效：降低体内汞浓度,胡萝卜是有效的解毒食物，与体内的汞离子结合之后，能有效降低血液中汞离子的浓度，加速体内汞离子的排出。胡萝卜中所含的琥珀酸钾，有助于防止血管硬化、降低胆固醇。胡萝卜中所含的胡萝卜素可清除导致人体衰老的自由基，所含的,B,族维生素和维生素,C,等营养成分也有润肤、抗衰老的作用。女性进食胡萝卜还可降低卵巢癌的发病率。,推荐食谱：胡萝卜炖羊肉,四、日常生活与重金属,（十）预防小常识,4.,大蒜,功效：降低体内铅浓度,大蒜中含有的辣素，其杀菌能力可达到青霉素的,1/10,，可以起到预防流感、防止伤口感染、治疗感染性疾病和驱虫的作用。大蒜中所含的大蒜素，可与铅结合成为无毒的化合物，能有效防治,铅中毒,。大蒜具有降血脂及预防冠心病和动脉硬化的作用，并可防止血栓的形成。大蒜还能提高肝脏的解毒功能，阻断亚硝胺致癌物质的合成。,推荐食谱：蒜味鸡汤,