1、浅谈重金属“镉”的水污染应急处理技术摘 要随着工业技术的发展，镉被广泛应用于化工业、电子业和核工业等领域，在给人们带来经济效益的同时也产生了负面影响，如在靠近工业的沿海岸地区，镉的含量可高于平均浓度的 30-40 倍，如果将这些污染地都种植作物，那么所有作物的镉含量将增加 0.9%。镉的严重超标不仅对环境造成了影响，更使人体健康面临巨大考验，如十大公害之一的“骨痛病”就是镉对人体的污染引起的。因此，镉污染及对人体的危害引起了世界各国相关学者的广泛关注。本文介绍了重金属镉的相关污染事故、污染来源及中毒机理，同时在前人对含镉废水的各种处理方法研究的基础上进行了分析和比较，提出在面对突发性镉污染时的
2、应急处理措施进行综合性的论述。 关键词镉污染；镉污染来源及危害；事故应急处理方法 中图分类号：Q958.116 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0028-02 2004 年 6 月初，楚雄市龙川江发生严重镉污染事件，楚雄水文站、智民桥、黑井等断面的总镉超标 36.4 倍；2005 年 12 月 15 日北江韶关段出现严重镉监测浓度超标，高桥断面检测到镉浓度超标 12 倍多到近期的广西龙江河镉污染，龙江河宜州拉浪码头前 200 米水质重金属超标80 倍。现在大家都已经闻“镉”色变，这么频繁的镉污染事件给我们敲响警钟，在面对镉污染事件的时候，我们不能坐以待毙，要懂得怎
3、么应对，怎么处理，怎么消除污染。针对重金属镉的污染治理上，我国研究人员与国际上许多研究人员都在进行相关的研究。本文就是在前人对含镉废水的各种处理方法研究的基础上，寻找出快速有效地应对镉污染事故的方法，做出的总结性概述。 1 污染来源 镉是炼锌业的副产品，镉作为原料或催化剂用于生产电池、塑料、颜料和试剂、塑胶稳定剂；由于镉的抗腐蚀性及耐摩擦性，也是生产不锈钢、电镀以及制作雷达、电视机荧光屏等原料；还是制造原子核反应堆用控制棒的材料之一。随着电池工业的发展，镍镉电池以其优良的性能得到了广泛的应用，镍镉电池的生产在 20 世纪 80 年代中后期快速增长，在镉年产量不断增长的。同时，1981 年镍镉电
4、池用镉占镉消费量的23%。因此水体中镉的污染源主要来自铅锌矿、有色金属冶炼、电镀、玻璃、油漆颜料、纺织印染、照相、陶瓷和用镉作原料的化工厂等的排水。镉的废旧产品也会造成环境污染，如废镍镉电池。镉在水体方面的污染也较为严重。据有关资料表明，硫铁矿石制取硫酸和磷矿石制取磷肥时排出的废水中含镉较高，每升废水中镉的含量可达数十至数百微克。此外，大气中的铅锌矿以及其它有色金属的冶炼、燃烧、塑料制品的焚烧所形成的镉颗粒也可能进入水中污染水源，研究发现，若水源中镉的含量达到 0.57-3.88mg/L 时，下游水体中的鱼类就会受到严重污染，如水中氯化镉的含量为 0.001mg/L 时，就可使鲤鱼在 8-18
5、 小时内死亡。另外，用镉作原料的触媒、颜料、塑料稳定剂、合成橡胶硫化剂、杀菌剂等排放的镉也可能对水体造成污染，导致饮用水中镉含量显著增加。 2 镉对人体的危害 2.1 对肾脏的影响吸收的镉主要通过肾脏经尿排出，当环境的镉长期暴露时，机体内最先出现的是尿镉的增加，研究资料显示，当尿中镉含量2.5-5ug/g 时，肾小管和肾功能的损伤都会有所变化。随着尿中镉含量的增多，肾皮质中尿蛋白和 UNAG 的不断升高，导致肾胞浆中总钙和非蛋白结合钙明显升高，说明镉对肾损伤时，细胞钙稳态受到了破坏，使肾功能发生异常，进而影响尿锌和镁排泄的增加。镉对肾脏的损害不仅表现在尿蛋白和 UNAG 的升高，而且还与 MT
6、 的结合有关，有人认为当镉与 MT 结合后对肾脏功能产生的影响会比不与结合时损害大，而刘杰3等在用删除了 MT 的转基因动物慢性感染镉时发现，镉在不与 MT 结合时就能直接对肾脏造成损伤，而且比起结合时更严重。 2.2 对骨骼的影响镉对组织的毒害作用是通过镉和钙竞争与钙调素（CaM）结合，干扰钙与 CaM 结合时所调控的生理生化体系，使 Ca2+-ATP酶和磷酸二酯酶活性受到抑制，影响细胞骨架，刺激动脉血管平滑肌细胞致使血压升高。十大公害病之一的“疼痛病”就是镉通过上述机制导致的，当以居住在镉污染 20 年以上的居民为调查对象时发现，该人群的前臂骨密度（BMD）随着尿镉（UCD）含量的增加而下
7、降，而且镉污染区居民在脱离镉污染环境 20 年后，体内镉含量仍然处于较高水平，这样，下来的镉就加速了骨脱钙，致使骨密度下降，引发骨质疏松。 3 污染事故应急处理方法 氢氧化镉是为高度稳定、难溶的物质。因此饮用水中的镉可以通过沉淀混凝过滤去除。强化混凝工艺通过采取一定措施，可以发挥混凝的最佳效果，而且这些药剂就在常规生产中使用，选择强化混凝作为应急处理技术，易于实现“平战结合” ，具有简单易行、实用性强等特点。因此： 3.1 对于微污染的水源水，投加碱调节 pH 值的方法处理 把 pH 值调到 8.59.5 之间时，能达到除镉和混凝沉淀的最佳效果。但若 pH 值大于 9.5 时，聚合氯化铝的混凝
8、效果不好，出现反池的现象。采用投加生石灰，把 pH 值调到 9.0 左右进行中试。某水厂进行中试验中发现投加生石灰 20mg/L，镉的去除率达 75%。若上游的含镉源水到达，亦能保证出厂水水质符合国家标准。 该方法简单可行，除镉效果理想，而且对正常生产影响不大。并对两种加氯消毒方式进行比较试验后，发现二次加氯（反应前加氯，滤后加氯氨消毒）的消毒方式更简单。 3.2 对于遭受大的突发性镉污染的水体，在水厂常规工艺的基础上，考察了化学沉淀技术对镉污染原水的应急处理效果 突发性污染时，镉主要以溶解态形式存在，所占比例在 60%以上。通过氢氧化物沉淀法，具有除镉范围广、药剂来源广泛、不产生二次污染等优
9、点，此类方法已经在广州北江镉污染事件中得以成功运用。当分别采用三氯化铁和聚合氯化铝为混凝剂时，分别将滤后水 pH 值控制在 8.69和 8.58 以上，可有效去除超标 50 倍的镉污染物，且对镉的去除率随着pH 值的提高而增大；在最大应急能力方面，将滤后水 pH 值分别控制在9.17 和 8.73 以上，可分别有效去除超标 500 和 80 倍的镉污染物，使镉浓度降至国标限值以下。在混凝前 pH 值变化不大的情况下，投加聚合氯化铝的滤后水 pH 值的降低幅度要大于投加三氯化铁的。 3.3 突发性重金属污染的应急处理方法 目前，针对突发性重金属污染事故的应急处理方法主要有化学沉淀及吸附法。 化学
10、混凝沉淀技术是通过调整水厂混凝处理的 pH 值，使重金属污染物生成金属氢氧化物或碳酸盐等沉淀形式，再通过铝盐、铁盐等絮凝及沉淀去除。 2005 年广东北江突发性镉污染事故应急处理中，科研人员通过首先把原水 pH 值调至 9 左右，使镉形成沉淀物，然后在弱碱性条件下进行混凝、沉淀、过滤处理，以矾花絮体吸附去除水中的镉；最后在滤池出水处加酸，把 pH 值调回至 7.57.8，以满足生活饮用水的 pH 值要求。罗旺兴等的研究表明，高锰酸盐聚铝投加量为 20mg/L，复合药剂（PPC）投加量为 4mg/L，pH 值为 8，PPC 在混凝前 1min 投加，此时锌的去除率在90%以上。谭丽红等的研究表明
11、，当水体 pH 值为 10.0，FeCl3 投加量为25mg/L 可使原水镍的质量浓度由 0.226mg/L 降为 0.0187mg/L，达到城市供水水质标准 （CJ/T202005）中对镍含量的要求。化学混凝沉淀法适合于水处理厂水中重金属的应急去除，但针对自然水体调节 pH 不太实际，向水体中添加酸碱会造成水体二次污染，加剧水污染的严重程度。混凝沉淀必须把污染水域隔离开来，混凝沉淀物的回收及混凝沉淀后水体的后续处理等都十分繁琐，对于流动水体，该方法的适用更加局限。 吸附法工艺简单、效果稳定，尤其适用于大流量低污染物含量的去除，成为应对重金属突发水污染事故首选的应急处理技术。王新刚等的研究表明
12、，投加 40mg/L 的 PAC 可使黄浦江超标 5 倍的镉降低为超标 2 倍以内，镉分别超标 10，50 和 100 倍时，投加 50mg/L 的 PAC，去除率分别为 58%，38%和 41%。吸附法成功处理了国内多起突发性重金属污染事故，但在自然水体中，吸附法除存在固定后去污效能降低、回收困难等问题外，吸附材料与重金属形成的絮凝物会沉在水底并随推移质和悬移质一起继续迁移，通过水中食物链成为二次污染源。 3.4 后续长期生态恢复建设 突发性水污染事故发生后其对生态环境的影响是深远的，事故排放的污染物特别是有毒有机污染物、重金属等会残留在湖泊、河床上，对水体生态系统造成严重危害。因此，在污染
13、事故得到控制后，还需要对遭受破坏的生态系统进行长期的恢复建设。 对于后期生态恢复，首先可采用工程措施如底泥疏浚、换水等将有污染物残留的水体及沉积物等介质清除干净以免残余的污染物继续对水生态系统造成危害，为生态恢复创造条件。同时，通过生物措施（植物、微生物及动物修复技术）来修复受污染物的水体及沉积物，逐步恢复破坏水生态系统的结构及功能，维持生态平衡。恢复的同时加强修复生物的监测及管理，避免难降解污染物通过食物链积累及放大。另外还应修编相关法律法规，便于理赔及杜绝事故再次发生，同时还应提高民众安全意识。 4 结论 水是生命之源、生产之要、生态之基，自古以来，人类就是在水的滋养下生存和繁衍的，今后也
14、将同样依赖于水资源而继续存在和发展。无论社会如何进步，时代如何发展，我们都不可以水环境的恶化为代价换取一时的经济发展，那将会造成人类无法承受的后果，也必将导致人类文明的毁灭。 参考文献 1 杨智宽，韦进宝，编.污染控制化学.武汉大学出版社，2002，1388-401. 2 崔福义，等.城市给水厂应对突发性水源水质污染技术措施的思考J.给水排水，2006，32（7）：7-9. 3 蔡展航，等.镉污染源水处理的中试研究J.水处理技术，2007，33（5）：61-62. 4 高中芳，等.镉污染源水的应急处理技术研究J.给水排水，2009，25（11）：86-88. 5 何文杰，等.饮用水中镉污染的应急处理技术中试研究J.中国给水排水，2011，27（11）：62-64. 6 邱廷省，等.含镉废水处理技术现状及发展J.四川有色金属，2002，4：38-42.
