饮用水水源中重金属污染防控技术与对策

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1、饮用水水源中重金属污染防控技术与对策湖南大学土木工程学院施周贺维鹏1水源水体重金属污染现状关于重金属目前尚无严格定义，通常将密度大于5g/cm3的金属称为重金属，约40余种。从环保角度而言，重金属污染是指由重金属或其化合物引起的环境污染，如汞（Hg）、铬（Cr）、镉（Cd）和铅（Pb）等，习惯上将砷（As）污染也归于重金属污染一类。对水源水体产生污染的重金属主要有砷（As）、汞（Hg）、铬（Cr）、镉（Cd）和铅（Pb）等，其主要来源于电镀、冶金、采矿、化工等行业。由于重金属污染物在水体中具有高稳定性和难降解特性，极易对水生生态系统产生危害，并可通过食物链富积直接或间接地影响到人类健

2、康。20世纪发生在日本的著名环境公害事件——骨痛病事件和水俣病事件就是分别由镉和汞的水体污染引起的。重金属污染已成为当今世界上最严重的环境问题之一。我国水源水体重金属污染问题由来已久且日渐突出。近年已发生多起重金属水体污染事件，如2005年的广东北江韶关段镉严重超标事件、2006年的湖南湘江株洲段镉污染事故、2008广西河池市砷污染饮用水事件和云南高原九大明珠之一的阳宗海砷污染事件、2009陕西宝鸡血铅超标事件、2010年福建紫金矿业汀江铜污染事件和广东东江铊污染事件、2011年云南曲靖铬渣非法倾倒事件以及2012年广西河池龙江河的镉污染事件等等。有关部门的监测结果表明，一些作为城市

3、饮用水水源的主要河流和湖泊，如湘江流域、长江下游、鄱阳湖水系、资江流域、信江、滇池、辽河等，都受到了不同程度的重金属污染。面对日显严重的水源水体重金属污染问题，如何科学有效地应对，已成当务之急。2饮用水重金属污染防控技术2.1饮用水水质标准饮水安全关乎人体健康和国计民生，我国及各发达国家在饮用水卫生标准中均对涉及饮水安全的重金属指标进行了严格的规定。由国家标准委和卫生部联合颁布的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）（以下简称“新《标准》”）与国际三大饮用水水质标准（世界卫生组织的《饮用水水质标准》、欧盟的《饮用水水质指令》和美国环保局的《国家饮用水水质标准》）中关于典型重

4、金属的水质指标对比详见表1。由表1可看出，我国的新“标准”已完全与发达国家标准接轨，这对保障我国人民的身体健康和提高饮用水水质具有重要的意义。表1不同饮用水卫生标准典型重金属限值对比标准发布组织/国家典型重金属限值（mg/L）AsHgCrCdPb饮用水水质标准（2005）世界卫生组织0.010.0060.050.0030.01饮用水水质指令（98/83/EC）欧盟0.010.0010.050.0050.01国家饮用水水质标准（2001）美国环保局0.050.0020.10.0050.015生活饮用水卫生标准（2006）中国0.010.0010.050.0050.01从新“标准”所制订

5、的与国际先进水平接轨的重金属指标来看，其对饮用水的监测分析和净水工艺提出了更高的要求。通常，采用混凝-沉淀-过滤的常规水处理工艺的水厂，在常规运行条件下不能对重金属进行有效去除，确保出水水质达到新的“标准”要求。因此，以净水厂现行工艺为基础，研究开发经济可行、运行管理方便的净水厂强化去除重金属技术，对解决我国相关城市的饮用水重金属污染问题，意义深远。2.2饮用水重金属去除技术重金属在水源水体中具有多种化学形态，其环境行为十分复杂。因此，必须根据其化学形态和理化性质，选择合适的处理方法，才能将其从水中有效去除。目前可用于水源水体重金属去除的方法主要有物理法、化学法和生物法等。2.2.1

6、物理法物理法是使重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，常用方法包括膜分离法、吸附法、离子交换树脂法等。膜分离法是利用某一特殊的半透膜，在外界推动力作用下使溶液中某种溶质（重金属）或溶剂（水）渗透出来，从而达到分离溶质的目的。根据膜的种类及推动力的不同，可分为电渗析、反渗透、液膜分离等方法。与常规水处理方法相比，膜分离法具有占地面积小，适用范围广、处理效率高、无二次污染等优点，但在运行中膜的电极极化、结垢以及腐蚀等问题不容忽视。膜分离法可作常规工艺之后的深度处理工艺。值得一提的是超滤和微滤膜不适合用于重金属的分离，而纳滤由于能部分去除金属离子，能否适用去除特定重金

7、属应由试验确定。限于目前的设备技术水平，膜分离方法适用于中等规模以下的水厂，且具有良好的发展潜力。吸附法主要是依靠一些具有较大比表面积和较高表面能的材料（如活性炭、沸石、硅藻土、凹凸棒石等）对水中重金属污染物具有较强的吸附能力而实现将其从水中分离去除的方法。该法的优点是吸附剂与吸附质间的吸附反应通常都很迅速，且无须添加其它药剂，具有高效、快速和适应性强的优点，但也存在吸附材料价格高、使用寿命短、需再生和操作费用高等问题。近年来国内外许多学者正努力寻求新型吸