浅析水体重金属污染的生态效应与防治技术

姜楠

（辽宁绿海森源环境检测有限公司，辽宁 沈阳110000）

近年来，工业企业排出的废水及废弃物直接进行了水体当中，进而导致其中所含有的重金属元素含量不断提升。由于其含有一定的毒性且具有较高的流动性，因此，水生生态系统遭到了严重的破坏。然而水体中的重金属难以实现生物降解，由于水中含有一定含量的微生物其会使部分重金属形成毒性较强的重金属化合物，基于此，必须采取有效的治理方式科学进行水体重金属污染的治理，进而维护生态系统的平衡，为人体健康提供保障。

1 水体重金属污染来源及污染现状分析

1.1 水体重金属污染来源。工业废水排放中产生的铅、铬、镍、锌等多种重金属离子进入水体后，会使水体中重金属含量超标进而导致水体的重金属污染。自然水体中虽然有重金属成分，然而由于其含量较低，对水体中的生物并没有较高的威胁，而在工业企业运营过程中，治金、采矿以及化工等生产企业会向水体中排放大量具有一定毒性的重金属废水，进而严重威胁水体中的生物。同时，有些生产企业会产生放射性的重金属元素，其所排放的铀、镭等放射性重金属元素会进入水体中，被人们饮用或接解后，进而引发人体的急性与慢性的疾病。

1.2 水体重金属污染的污染现状。据实地考察发现，全国多个水域的水体都受到了一定程度的重金属污染，污染情况较为严重的水域，每升水中所含有的重金属含量超过了几百微克，甚至每升水中含有高于一千毫克的沉积物，国际上曾出现过由于水体中的汞或镉含量超标而引发水俣病与骨痛病的事件。在工业生产活动过程当中，排放至水体中的重金属浓度不断提高，环境污染日益严重，相关部门必须采用有效的方式进行水体中重金属污染的控制与治理。

2 水体重金属污染所产生的生态效应

2.1 对水生动物产生的危害。水体中含有的重金属成分含量较高，一旦被进入水体中的水生生物体内，会对水生动物的生理代谢产生影响，使其出现生长发育滞缓的现象。如，铜、锌、锰等金属元素会对鱼类的性别以及体长产生影响。同时，重金属还会改变水生动物的遗传基因。

2.2 对水生植物产生的危害。水体中含有一定量的藻类植物，且其是其他浮游动物的氧气与食物来源，基于此，其在水生系统中发挥着重要的作用。通过实践分析发现，水体中锌元素的含量不仅影响羊角月牙藻的ATP 水平，还会对其蛋白质含量产生直接影响，此外也会影响其生产进度。同时，由于藻细胞与不同金属离子之间的亲和性存在差异，因此，月形藻以及蛋白核小球藻的生长会受到锌、铜锰等重金属元素的抑制。

2.3 对人体产生的危害。水体中含有的重金属会通过饮用水而进入人体内，并对人体产生危害，同时水产品以及农产品也会受到污染，人们食物后也会威胁人体的健康，也会对土壤产生二次污染。重金属进入人体后，会对人体中酶的活性产生影响，致使细胞质出现中毒现象，进而破坏人的神经系统。同时，重金属的存在会使人体出现组织中毒现象，进而破坏人体的肝、肾等重要的解毒器官。

3 水体重金属的处理技术分析

水体中重金属的处理方式较多，除了物理处理法以外，还有化学处理法以及生物处理法。

3.1 化学处理法。在多种处理法当中，化学沉淀法的应用最为广泛，其是将适量的化学药剂加入废水当中，对水体中的可溶性物质进行溶解，在化学反应作用下，降解较难溶解的物质以及微溶物质，进而实现水体中重金属污染物的有效去除。化学沉淀法具体可分为两种，一种是电化学法，另一种是氧化还原沉淀法，在应用过程中，这两种方法无需复杂的设备以及较高的操作技术，取得的处理效果较为理想，对强度较高的重金属污染也有良好的效果，然而在处理过程中，化学沉淀法的成本较高，选择性较小，处理时占地面积较广，同时，由于水体中污泥处理不彻底，较易引发二次污染。

（1）氧化还原沉淀法。在处理水体中重金属污染时，氧化还原法较为常用，主要是将一定含量的化学药剂投放于废水当中，在氧化还原反应作用下实现重金属离子污染物的转化，去除其毒性成分，进而使之转化为较为安全的物质后再进行合理排放。应用氧化还原法时，主要是将Cr6+还原为cr3+这种安全物质，然后才可进行水体的排放。在工业领域当中，在进行废水排放时，部分企业会采用铁屑或锌粉进行铬金属元素的去除，然而处理后废水中会留有部分废渣，存在二次污染问题，因此，此方法的应用受到了一定限制。（2）电化学法。电化学技术也可用于进行水体中重金属物质的处理，在直流电的作用下，电化学反应的阴极与阳极之间会产生作用而导致重金属离子发生迁移现象，进而实现废水的净化。电化学方法的应用效果较佳，具有较为温和的反应条件，与环境具有良好的相容性，副反应少且选择性较强，在工作领域以及环保领域的废水排放与处理中得到了一定的应用。应用电化学法时，在电还原技术的作用下，重金属离子会出现方向性位移现象，进而可以实现重金属的二次回收与再利用，极大的提高了资源的重复利用率，环境保护效果也较为理想。而电沉积技术在处理重金属废水时，可以将惰性电极作为阴极而产生电解反解，使重金属离向阴极迁移，其表面会发生分解与沉积作用，可以将纯度较好的重金属集中到一起进行收集。过去，此技术应用的是二维电极，目前已发展为三维电极，在电流运行过程中，密度更高，也更加高效，且产生的能耗也相对较低。

3.2 物理化学法。常用的物理化学法主要有两种，一种是离子交换法，另一种是膜分离法。

（1）离子交换法。此技术是利用树脂交换基因实现与水中重金属的选择性交换，进而对水体中的重金属离子进行净化。此技术较为成熟，重金属去除率相对较高。然而树脂极易被污染而出现氧化反应，再生能力较强，应用时需耗费大量的资金成本。在进行重金属浓度较高的废水处理时，成本过高，同时，水体中的重金属残留缺乏稳定性，基于此，此种方法在浓度较低的重金属水体污染治理过程中应用较广。（2）膜分离的法。此技术需利用特殊的膜而实现废水的分离，由于外界能量存在差异，以这一能量差为动力可以实现废水中重金属的有效净化。然而在处理过程中，膜存在被堵塞的情况，同时治理费用较高，膜的使用期限较短，因此，此方法未得到良好的推广与应用。

3.3 生物处理法。自20 世纪开始，就已开始利用生物技术进行水体中重金属的处理，不仅可以运用动物与植物进行水体中重金属的处理，也可以采用微生物降解与转化废水中的重金属，进而达到提升水质的效果。

（1）微生物修复法。此方法是基于生物法利用细菌或真菌等微生物吸附废水中的沉淀物，进而实现对水质的有效净化。在应用过程中，吸附技术的性能及效率是重要的影响因素，与其他方法相比，此方法的吸附环境具有一定优势，同时治理成本相对较低。在未来，还可能实现基因工程以及细胞工程等生物技术在水体中重金属的处理中的应用。（2）植物修复法。现阶段，在水体中重金属处理时应用的植物多达七百多种，常用的植物有香蒲或香根草，这些植物都可以对水体中的重金属进行有效的吸收与积累。现阶段，人工湿地技术与生物塘等工程可用于水体中重金属的处理，且工程造价以及修复技术的成本都不高，产生的能源损耗也相对较低，也可以取得理想的处理效果。同时，这些工程还可与景观河绿化等多种治理技术进行有效结合，发挥出生态修复处理技术的经济与社会效益。生物技术的应用，有利于提高环境治理的连续性，也可以提高水体中重金属污染治理的效果。

在水体中重金属污染日益严重的境况下，生态系统的平衡以及人们的健康都受到了严重威胁，因此，相关部门必须采取高效的方式进行水体中重金属的污染。对水体中重金属污染进行处理可选用的方法较多，各种方法都具有一定的优缺点。在实际废水处理过程中，相关部门应在环境保护的规范下，根据水体的具体情况而选择最为适合的治理方式。在对水体中的重金属进行治理时，单一治理方式取得的效果并不理想，可联合应用多种技术进行处理而实现对水体中重金属污染的净化，发挥出多种技术的优势，取长补短，取得更加理想的治疗效果，以使水体的质量符合国家要求的标准。