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重金属污染论文


《化工环境保护概论》 课 程 论 文





重金属污染对生态环境的影响分 析

专业班级 学生姓名 学 时 号 间 2014年11月11日

课 程 论 文.......................................................................................................... 1 重金属污染对生态环境的影响分析.................................................................... 3 一 重金属的来源、种类.............................................................................. 3 1 大气中重金属沉降............................................................................ 3 2 污水灌溉............................................................................................ 4 3 肥料和农药........................................................................................ 4 4 采矿和冶炼........................................................................................ 4 二 重金属污染的特点及危害...................................................................... 5 1 重金属污染的特点............................................................................ 5 2 重金属污染的危害............................................................................ 6 三 重金属污染事件...................................................................................... 7 1 铅污染................................................................................................ 7 2 铜污染................................................................................................ 7 3 铬污染................................................................................................ 7 4 镉污染................................................................................................ 8 四 重金属污染原因...................................................................................... 8 五 重金属污染防治措施.............................................................................. 9 1 源头治理............................................................................................ 9 2 清洁生产............................................................................................ 9 3 技术进步.......................................................................................... 10 六 结束语.................................................................................................... 10 参考文献.............................................................................................................. 11

重金属污染对生态环境的影响分析
摘要: 阐述我国在近些年经济发展中出现的重金属污染事件,找出造成重金属污 染的原因以及提出解决重金属污染的防治措施。同时就如何加强环境的保护措 施,让我国的有色冶炼行业走绿色冶金之路,实现可持续发展提出建议。 关键词:重金属;危害;污染;防治措施。

重金属系指密度 4.0 以上约 60 种元素或密度在 5.0 以上的 45 种元素。大多 数金属都是重金属,如铜(Cu) 、锌(Zn) 、铁(Fe) 、锰(Mn) 、钴(Co) 、镍 (Ni) 、锡(Sn) 、钒(V) 、铌(Nb) 、钛(Ti) 、汞(Hg) 、镉(Cd) 、铅(Pb) 、 铬(Cr) 、钨(W) 、铝(Al) 、金(Au) 、银(Ag)等。环境污染方面的重金属 主要是指生物毒性显著的 Hg、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、Co、Ni、Sn 等,在这些 金属元素当中,有些是植物生长所必须的微量元素,如 Zn、Cu 等,但其含量达 到一定值后就成为有害的环境污染元素。另外,砷( As)和硒(Se)虽不属于 重金属, 但它们的毒性及某些性质与重金属相似,因而通常被列入重金属污染物 范围内。 重金属污染是指由金属或其化合物造成的环境污染。主要是由于采矿、废气 排放、 污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。日常生活中重金属多通过大 气、水和食物进入人体,从而引起人体的慢性中毒。

一 重金属的来源、种类
1 大气中重金属沉降 大气中的重金属主要来源于工业生产、 汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的 大量含重金属的有害气体和粉尘等。它们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的 两侧。 大气中的大多数重金属是经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的。经过自然沉 降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染,主要以工矿烟囱、废物堆和公路为中心, 向四周及两侧扩散;由城市—郊区—农区,随距城市的距离加大而降低,特别是 城市的郊区污染较为严重。此外,还与城市的人口密度、城市土地利用率、机动 车密度成正相关;重工业越发达,污染相对就越严重。

2 污水灌溉 污水灌溉一般指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。城市 污水包括生活污水、商业污水和工业废水。由于城市工业化的迅速发展,大量的 工业废水涌入河道, 使城市污水中含有的许多重金属离子,随着污水灌溉而进入 土壤。在分布上,往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重,远离污染源 头和城市工业区,土壤几乎不污染。 污灌在我国北方比较严重,因为北方比较干旱,缺水严重,而许多大城市都 是重工业大城市,所以农业用水更加紧张,污灌在这些地区比较普遍。北方旱作 地区污灌约占全国污灌面积的 90%以上。南方地区的污灌面积仅占 6%,其余在 西北和青藏。污灌导致土壤重金属 Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb 等含量的增 加。 淮阳污灌区自污灌以来, 金属 Hg、 Cd、 Cr、 Pb、 As 等就逐渐增高, 1995~1997 年已超过警戒级。 太原污灌区的重金属 Pb、 Cd、Cr 含量远远超过其当地背景值, 且积累量逐年增高。 污灌是解决干旱地区作物需水问题的一条可行途径。然而,污灌所导致的土 壤污染特别是重金属污染必须引起足够的重视, 污灌废水的质量必须严格控制在 国家灌溉水质标准内。 3 肥料和农药 施用含有铅、汞、镉、砷等的农药和不合理地施用化肥,都可以导致土壤中 重金属的污染。一般过磷酸盐中含有较多的重金属 Hg、Cd、As、Zn、Pb,磷肥 次之,,氮肥和钾肥含量较低,但氮肥中铅含量较高,其中 As 和 Cd 污染严重。 经过对上海地区菜园土地、 粮棉地的研究, 施肥后, Cd 的含量从 0.134 mg/kg 升到 0.316 mg/kg,Hg 的含量从 0.22 mg/kg 升到 0.39 mg/kg,Cu、Zn 增长 2/3。 通过新西兰 50 a 前和现今同一地点 58 个土样分析,自施用磷肥后,镉从 0.39 mg/kg 升至 0.85 mg/kg。 在阿根廷由于传统无机磷肥的施入,进而导致土壤重金属 Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb 的污染。 大量使用含有重金属的农药也是造成土壤金属污染的一个重要原因, 例如 果园土壤中 Cu 的累积主要来自于长期使用含 Cu 农药的后果。 4 采矿和冶炼 金属矿山的开采、冶炼、重金属尾矿、冶炼废渣和矿渣堆放等,可以被酸溶 出含重金属离子的矿山酸性废水,随着矿山排水和降雨使之带入水环境(如河流

等)或直接进入土壤,都可以间接或直接地造成土壤重金属污染。这在我国南方 地区表现的尤为突出。 1989 年我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 226 t。矿山酸性废水重金属污染的范围一般在矿山的周围或河流 的下游,在河流中不同河段的重金属污染往往受污染源(矿山)控制,河流同一 污染源的下段自上游到下游,由于金属元素迁移能力减弱和水体自净化能力的适 度恢复,金属化学污染强度逐渐降低。 而在同一个地区,土壤中重金属污染物的来源可能是单一的也可能是多样 的。通过研究徐州荆马河区域土壤重金属污染的成因中指出:Cr、Cu、Zn、Pb 是由垃圾施用引起的,As 是由农灌引起的,Cd 是由农灌和垃圾施用引起的,Hg 是各种途径都具备。 通过对山东省耕地重金属元素污染状况的研究说明, 工业快速发展地区铅高 于农业环境, 铅与距公路远近有关。 乡镇企业技术、 设备落后, 原材料利用率低, 造成其周边土壤重金属污染相当严重。 由此可见重金属污染在我国十分严重和普遍。

二 重金属污染的特点及危害
1 重金属污染的特点 (1)普遍性和广泛性 随着工业生产的发展,重金属污染日趋普遍,几乎威胁着每个国家。我国已 有很多城市的郊区和灌区遭到了不同程度的重金属污染。另外,世人皆知的世界 十大环境公害事件中就有 2 件与重金属污染有关(在日本九州由 Hg 引发的水误 病事件以及由福污染造成的日本神东川骨痛病事件) 。 (2)隐蔽性和潜伏性 重金属对动物、 人类的危害是通过食物链逐渐积累的,人们往往深受其害而 不知所害,不像大气、水体污染被人直接觉察,但是一旦爆发出来,那么将会引 起严重的生态危害,有“化学定时炸弹” (Chemical Time Bombs,简称 CTBs) 的说法。 (3)不可逆性和长期性 如果大气和水体受到污染, 切断污染源之后通过稀释作用和自净化作用也有 可能使污染问题不断逆转, 但重金属则很难靠稀释作用和自净化作用来消除,使

污染问题逆转。某些被重金属污染的土壤可能要 100 ~ 200 年时间才能够恢 复。因此,土壤的重金属污染一旦发生通常很难治理,而且其治理成本较高、治 理周期较长。 (4)综合性和复杂性 在自然界中, 单个重金属污染物构成污染有发生,但更多表现为多种金属元 素同时产生作用,即多种污染物一起形成复合污染,且污染强度显示出放大性。 秦永生等研究表明,Cu 与 Pb 复合污染与单一污染相比,土壤呼吸强度的影响依 次表现为 Cu 与 Pb 复合污染>Pb 污染>Cu 污染。 2 重金属污染的危害 (1)重金属污染对作物的危害 重金属在土壤—植物系统中迁移直接影响到植物的生长发育, 从而影响作物 的产量和质量。Cd 是危害植物生长的有毒元素,土壤中如果 Cd 含量过高,会破 坏植物叶片的叶绿素结构,减少根系对水分和养分的吸收,抑制根系生长,造成 植物生理障碍而降低产量。Pb 在植物组织中的累积可导致氧化、光合以及脂肪 代谢的强度减弱,同时可导致对水的吸收量减少、耗氧量增大,从而阻碍植物生 长,甚至引起植物死亡。Cu、Zn 是植物生长必需的微量元素,但在土壤中含量 超过一定限度时, 作物根部会受到严重损害, 使植物对水分养分的吸收受到影响, 造成生长不良甚至死亡。 (2)重金属污染对土壤动物的危害 随着各种重金属元素在土壤中的富集, 对土壤动物的生存繁衍带来了严重威 胁。 孙贤斌研究了淮南市重金属污染对土壤动物群落和多样性影响,得出重金属 污染不同程度地对土壤动物构成危害, 土壤动物群落的组成与数量随着污染的加 重而减少,在重污染的土壤中,优势类群与常见类群的种类明显减少。 (3)重金属污染对人类的危害 大多数重金属具有可迁移性差, 不能降解等特点, 会在生态系统中不断积累, 毒性不断增强,从而导致生态系统的退化,并通过食物链影响人体健康。如 Pb 能伤害人的神经系统,特别对幼儿的智力发有极其不良的影响,另外,Pb 能导 致包括人类在内的各种生物的生殖功能下降、机体免疫力降低,当人体内血铅质 量比达到 600?g/g~800?g/g 时会表现为头晕、头疼、记忆力减退和腹疼等一系 列症状。Cd 的毒性很大,在人体内蓄积会引起泌尿系统功能变化还会影响骨骼 发育。长期食用含 Cr 的食物,人体会出现不同程度的皮肤和呼吸道系统病变, 并且出现溃疡和炎症。长期吸入 Ni 可以引起鼻癌、肺癌,并且可以引起接触性

皮炎、肺炎等病症。当金属 Hg 进入人体后,可与体内酶或蛋白质中许多带负电 的基团如巯基等结合,使能量生成、蛋白质和核酸合成受到影响,从而影响细胞 正常的功能和生长。 在人类历史上,由于土壤污染引起的疾病和环境公害事屡见 不鲜。如 1995 年在日本富山县因土壤受到镉污染,该地区的居民发生一叫"痛痛 病”的公害病,Cd 使当地居民全身性神经痛、关节痛、骨折,以至死亡。

三 重金属污染事件
1 铅污染 2009 年陕西铅污染事件,陕西凤翔东岭集团在铅锌冶炼过程中,存在“三 废”排放不达标,导致周边村庄水源、土壤被铅污染以致儿童群体性血铅超标, 人数多达几百人。环保部门判定是东岭集团铅污染所导致。 人体血液含铅量 0.3 毫克是中毒的最低值.铅含量 0.4 毫克是严重中毒的 临界值。空气中的铅通过呼吸进入人体, 形成磷酸铅沉积在骨骼中危害造血系 统和神经系统,引起贫血、记忆力减退、失眠、休克、甚至死亡。 2 铜污染 2010 年紫金矿业重金属污染事件,福建省上杭县紫金山(金)铜矿湿法厂污 水池突发渗漏环保事故。 事故起因是由于连续降雨使厂区溶液池区底部黏土层掏 空,污水池防渗膜多处开裂,造成渗漏,9100 立方米的污水顺着排洪涵洞流入 汀江, 导致汀江部分河段污染及大量网箱养鱼死亡。9 天后紫金矿业披露了此 次污染事件状况, 当时已导致当地棉花滩库区死鱼和鱼中毒约达 378 万斤[3]。 铜的湿法浸出中含铜酸性溶液外流后经过水源、土壤等富集,最终导致人重金属 中毒。可引起坏死性肝炎和溶血性贫血, 铜尘可致接触性和致敏性皮肤病变, 局部皮肤发红、水肿、溃疡。 3 铬污染 2011 年云南曲靖南盘江铬渣污染事件,2011 年 8 月 12 日,云南曲靖陆良 化工实业有限公司将 5000 多吨工业废料铬渣非法倾倒污染珠江源南盘江,致使 水里致命六价铬超标 2000 倍。当地大批牲畜死亡,严重威胁者当地人的生命安 全。

铬是变价元素, 六价铬的毒性比三价铬高, 可使人经呼吸系统进入体内致癌。 经呼吸道侵入人体时,开始侵害上呼吸道,引起鼻炎、咽炎和喉炎。长期职业接 触、空气污染或接触铬的灰尘,可引起皮肤过敏和溃疡,鼻腔的炎症、坏死,甚 至肺癌。经口摄入可引起胃肠道损伤,循环障碍、肾衰竭等疾病。 4 镉污染 2012 年广西龙江河镉污染事件,广西河池市金城江区鸿泉立德粉材料厂、 广西金河矿业股份有限公司冶化厂。没有建设污染防治设施,利用地下溶洞意排 放高浓度镉污染物的废水, 造成龙江河镉污染事故,手段恶劣,情节严重;金 河冶化厂通过岩溶落水洞将镉浓度超标的废水排放入龙江河。 龙江与融江汇合处 下游 3 公里处水体中镉的浓度为 0.0107 毫克/升,超出国家标准 1.14 倍,严重 威胁人民群众的生命安全。 排放的镉主要污染水源和土壤。经过动植物吸收富集最终进入人体。逐渐积 累引起镉中毒,危害肾出现蛋白尿,阻碍钙、磷在骨质中的贮存,因为镉与钙具 有类似的原子半径,进入人体后,会和钙发生竞争扰乱了细胞正常的生理活动, 诱导细胞凋亡。发生骨软化,关节疼痛,骨骼变形等。

四 重金属污染原因
随着经济社会的发展, 重金属的价格连年攀高呈上升趋势, 导致一些金属 矿藏富庶地区盲目追求经济利益, 大力招商粗放式开发资源。以致为数众多、 规模不等的小采矿、小冶炼厂出现。由于当下一些企业技术相对落后,装备水平 较低,在矿石开采、冶炼、加工的过程中,会产生大量的扬尘、废气等污染物。 国内生产企业, 污水处理企业治理重金属的动力并不强,多数是将含重金属的废 水、废渣、废气(三废)直接排放到环境中去,造成严重污染。 重金属矿产开采和使用的整个过程以及其所产生的三废给周边生态环境造 成严重的污染.工业布局不合理, 污染物排入的相对集中、区域污染叠加影响, 局部区域环境质量恶化, 导致一些地区地方病频繁出现。 矿物加工和冶炼、 电镀、 塑料、电池、化工等行业是排放重金属的主要工业源, 这些排放物以三废形式 使得某些工厂企业周围的土壤和水源重金属严重超标。

五 重金属污染防治措施
首先重金属污染较难治理, 这与它的特性是分不开的,同时也是它越来越受 关注的原因, 因此在治理和控制重金属污染时必须充分考虑到它的特性。由于重 金属污染物属于持久性污染物, 无法从环境中彻底清除,只能改变其存在的位置 或存在的形态,因此对于重金属污染重在“防” ,并以治理为辅助措施。 1 源头治理 (1)突出重点,从严惩治 各地要对重金属污染企业, 特别是工艺落后、污染严重企业的环境安全隐患 认真进行排查, 发现一个,解决一个,警示一片,坚决把污染隐患消灭在萌芽 状态。 (2)源头防范,严格准入 科学调整重金属企业环境安全防护距离, 禁止在重要生态功能区和因重金 属污染导致环境质量不能稳定达标区域新建相关项目。 组织好重点区域重金属产 业发展规划、重点行业专项规划的环境影响评价,健全法规标准体系,并将其作 为受理审批区域内重金属行业相关建设项目环境影响评价文件的前提。今后,凡 没有完成淘汰落后产能任务的地区、重大污染导致群体性事件的地区, 暂停其 新增重点防控污染物排放的建设项目审批。 (3)妥善处置,维护稳定 各级环保部门要切实加强对重金属污染事件的信息报送工作,一旦发生问 题,要及时报告,妥善处置,并协助地方政府做好信息公开、群众安抚和宣传教 育工作,切实维护群众环境权益,保持社会和谐稳定。 环保部门应定期对这些企业周边土壤水源等进行抽样检验, 确保企业周边重 金属排放达标,不污染环境。加强对企业三废的处理机制,做到循环利用,防止 造成环境污染,同时改善劳动卫生条件,保证职工健康。 2 清洁生产 新建和改扩建大型冶炼项目应严格控制重金属的排放总量。 改造工业用水循 环系统, 提高工业用水循环率。 合理调配企业生产用水, 提倡工艺用水串级使用。 提高工业废水处理技术水平, 将废水处理后回用于生产系统。加强清洁生产相关

关键技术的研究和现有先进技术的推广应用,加快行业技术进步,提高行业发展 的质量和效益。 优化企业布局, 对位于大中城市、集镇等人口密集区域上风向并距最近敏感 点距离不足 1km 的重有色金属冶炼企业应通过搬迁、转停产等方式退出。同时 加强厂区周边绿化,保证植被覆盖率,以减少污染颗粒。例如夹竹桃、刺槐、香 樟、构树、紫薇等植物,可有效吸收 HF 、Cl2、SO2 等有害气体,以及减少厂 区周边粉尘浓度。 3 技术进步 提高行业工艺、技术装备、自动化和机械化水平,减少重金属污染物的产生 量。加强行业重金属污染治理核心技术攻关研究,加大企业“三废”处理力度。 加强资源综合利用,促进行业产业升级。重金属火法冶炼要注意烟气净化处理, 湿法冶炼要注意废水的达标排放, 例如利用微生物湿法冶铜,前提是做好渗漏 井的防渗工作,确保浸出液不外漏。原料通过汽车进行运输,运输车辆必需为密 闭车辆或顶部加罩,以防止产生扬尘或遗洒。运至原料 区后直接卸入原料车间,原料车间应为密闭结构,为了防止二次扬尘产生, 原料车间定期洒水、加湿。对于出厂车辆必需进行彻底清洗后方可离厂, 避免 因车辆携带而污染周边环境, 冲洗废水应统一收集后排至厂区污水处理站处理。 调整产业结构、 加快淘汰落后的生产设备依靠科技进步,积极推进节能减排技术 的开发。提高企业集约化程度,采用先进工艺和大型设备,提高能源利用效率。 大力研究开发清洁生产技术、装备,着重技术集成创新,加强循环经济技术的研 究。

六 结束语
频繁爆发的重金属污染事件给我们带来阵阵痛楚的同时为我们敲醒了环保 的警钟, 其背后的诱因更值得我们探究和深思。环境是我们赖以生存的必须条 件,如果我们不善待环境,那么环境会以不同的方式来报复人类, 我们只有走 经济与环境和谐发展的道路, 才能使我们国家的有色工业做大做强,真正的造福 于人民。真正落实十二五规划坚持从源头预防、过程阻断、清洁生产、末端治理 的全过程综合防控理念,加大资源回收力度,最大限度利用资源向三废要效益, 减少废物排放。大力发展再生金属产业,提高再生金属产量的比重,同时开发新 的冶炼技术,走绿色冶金之路。

参考文献

(1)王红旗、刘新会、李国学等著《土壤环境学》 ,高等教育出版社. (2)孙滔.目击中国重金属污染之痛[J]. 科学新闻,2009,(20):20-21. (3)李芳,钱秋芳 . 土壤重金属污染研究进展 [J]. 安徽农学通报, 2011 , 17(10):80-82. (4)王桂芳.重金属污染一个时代的痛楚忧伤[J].社会大视野,2011. (5).重金属污染的危害与防治措施.四川有色金属,1006-4079 (2012). (6)曹 斌,何松洁,夏建新.重金属污染现状分析及其对策研究.中央民族大 学生命与环境科学学院,北京 100081. (7)张辉, 《土壤环境学》 ,化学工业出版社. (8)林星杰 . 铅冶炼行业重金属污染现状及防治对策 [J]. 有色金属工 程,2011,(6).


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