仁源水處理藥劑生產廠家聚合氯化鋁PAC金屬的水質標準與環境管理研究進展

　　仁源水處理藥劑廠家聚合氯化鋁PAC金屬的水質標準與環境管理研究進展。金屬是影響生態環境和健康的一類重要污染物，它的生物毒性效應顯著，易引發急性和慢性毒性，對生態和健康有著重要影響。2011年4月，國務院正式批復了我國第一個“十二五”專項規劃《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》，力求控制鉛、汞、鉻、鎘和類金屬砷等5種重金屬。近些年，隨著我國經濟持續快速發展，區域性金屬環境污染事件頻發，科學評價金屬的環境風險已成為我國環境保護的重大科技需求。目前我國現行的《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)采取的是高功能水質嚴于低功能水質標準的原則，便于操作管理，但是并沒有明確具體的保護受體。因此，近期已由生態環境部牽頭，開始啟動《地表水環境質量標準》的修訂工作。目的就是對該標準中涉及的24項基本指標以及其他指標進行修訂，其中就包含8種金屬/類金屬。金屬水質標準是一個包括金屬環境行為、暴露評估、效應評估、基準標準制定到污染防治的全鏈條理論技術體系。

　　仁源水處理材料從金屬的環境行為、毒性效應、污染防治、基準標準以及環境管理的角度詳細介紹了我國水環境重金屬的基準標準研究技術體系，并選擇了數篇投稿論文，分別從金屬生物有效性、遷移轉化、生態風險、污染防治、管理對策等方面，代表性地介紹了重金屬基準標準研究進展，以期為我國地表水環境質量標準的修訂奠定基礎。

　　一、重金屬對水生生物的毒性效應機制研究進展

　　摘要：隨著我國經濟的快速增長和人民生活水平的日益提高，由此產生的環境污染問題也日益突出，其中水體重金屬污染由于其具有危害大、分布廣、持續長等特點而備受社會各界的廣泛關注。重金屬污染物通過干、濕沉降等各種途徑隨著生活污水和工業廢水等進入水體，不僅對水生生物造成極大影響，還嚴重威脅人類的身體健康。綜述了水體重金屬的污染現狀，以及水體重金屬對水生生物的生態毒性效應及其機制，并展望了重金屬對水生生物生態毒性效應的未來研究重點和方向，為重金屬對水生生物的生態毒性效應進一步研究和水體重金屬污染的環境治理提供參考，同時可為重金屬的水質基準和風險評估研究提供重要理論依據。

　　表1 水體重金屬來源和危害

　　二、毒代-毒效動力學模型及其在金屬水生態風險評估中的應用研究進展

　　摘要：金屬污染呈現出復合性、空間時間可變性、受環境因素等影響的特點。目前金屬的水質基準及生態風險評價仍是以室內簡化暴露條件(單一金屬恒定濃度短期暴露)下的毒性數據為基礎，忽視了實際環境中復雜的暴露特征，從而增加了重金屬毒性預測與風險評估的不確定性。污染物的環境效應模型是環境基準和風險評估的基礎和核心技術，目前常用的濃度(劑量)-效應模型是基于靜態的統計關系所建立的，無法揭示污染物的效應過程，也不能有效進行復雜暴露條件下的生態效應評估。概述了近年來在環境與生態毒理學領域逐漸被廣泛關注的毒代-毒效動力學(toxicokinetics-toxicodynamics，TK-TD)模型的基本概念及構建理論與方法，介紹了TK-TD模型在水環境重金屬毒性預測及風險評估方面的應用研究進展，并對TK-TD模型的發展趨勢進行了展望。

　　三、不同水體硬度條件下鋅對本土水生生物急性毒性的影響

　　摘要：選取8種我國本土受試動物，在不同水體硬度(0～500 mg/L)下，探究鋅的急性毒性變化，同時對鋅的物種敏感度分布進行分析。實驗結果表明：隨著硬度的降低，水生生物對鋅毒性效應增加;低營養級生物對鋅毒性相對敏感性變化程度較大，而高營養級生物敏感性變化程度更小;物種敏感度分布法推導的5%生物短期毒性危害濃度HC5分別為：7.1 μg/L(硬度為0 mg/L)、63 μg/L(硬度為50 mg/L)、67 μg/L(硬度為100 mg/L)、230 μg/L(硬度為250 mg/L)、367 μg/L(硬度為400 mg/L)和476 μg/L(硬度為500 mg/L)。可見，不同硬度條件下鋅的短期危害濃度會有顯著性差異。因此，在研究鋅毒性效應和制定鋅的水質標準時，不僅要考慮其毒性劑量效應關系，還應考慮水體中硬度對鋅的生物有效性的影響。

　　表1 不同硬度下鋅的急性值(LC50/EC50)

　　四、基于累積概率分布法評估典型水環境因子對銅毒性的影響

　　摘要：評估典型水環境因子對金屬毒性的影響對水質基準預測及修正具有重要意義。通過文獻和數據庫調研，收集了我國主要流域地表水硬度、DOC含量、pH等指標的測量數據。同時以斑馬魚為研究對象，開展了水體不同硬度、DOC含量、pH值等條件下Cu2+對斑馬魚毒性變化研究。結果表明：我國主要流域地表水硬度、DOC含量和pH值等指標的變化范圍分別為27.6～1007.3 mg/L，0.64～45.17 mg/L和6.83～9.49;硬度和DOC含量與Cu2+對斑馬魚毒性呈顯著線性關系，可用一級線性方程擬合;選取水體硬度、DOC含量和pH等因子5%和50%累積概率的值，比較各因子相同累積概率區間范圍內Cu2+對斑馬魚的毒性變化程度，得出DOC含量為我國主要流域地表水水環境因子中銅對斑馬魚毒性的最大影響因素。研究結果可為金屬的水質基準的制修訂提供參考。

　　五、長江口近10年上覆水Cu負荷演變特征分析

　　摘要：以長江口為研究區域，基于野外監測數據，分析近10年來徐六涇水域(A區)、東風西沙水源區(B區)、石洞口水域(C區)、南港水域(D區)、北港水域(E區)、啟東港水域(F區)6個水域中溶解態Cu的監測數據，運用Mann-Kendall法對其進行趨勢分析，以及運用R/S分析法預測Cu濃度的未來變化特征。結果表明：1)近10年來，A—E 5個水域中Cu濃度均處于較低水平，平均濃度分別為0.005，0.005，0.006，0.004，0.004 mg/L，而F區中Cu濃度變化較不穩定，2014年前Cu濃度處于較高水平，此后恢復低水平狀態，總體波動較大，平均濃度為0.0189 mg/L。2)在Mann-Kendall法趨勢分析中，總體而言，在研究時期內，6個水域的分析結果UF基本<0，即長江口水域Cu濃度總體呈現下降趨勢。3)在R/S法分析中，A區時間序列的Hurst指數為0.3944<0.5，表明Cu濃度未來將呈上升趨勢，與過去總體趨勢相反。其余5個水域時間序列的Hurst指數均>0.5，即Cu濃度持續平緩下降，具有與過去相同的變化趨勢。

　　六、硅烷化赤泥的制備及其對水中鉛離子吸附性能分析

　　摘要：采用濃鹽酸、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)依次對赤泥進行處理、改性，制備出1種去除率高、吸附量大、吸附效果好的重金屬離子吸附劑。通過SEM、XRD、BET、元素分析、FTIR、熱重分析等手段對其進行表征，并探究溶液pH、吸附劑投加量以及吸附溫度等條件對水溶液中Pb2+吸附效果的影響。結果表明：經濃鹽酸酸浸和有機改性后，拜耳法赤泥比表面積顯著增大且氨基成功嫁接到赤泥表面。硅烷化赤泥對鉛的吸附時間在80 min達到平衡，其最佳吸附pH為6，最佳吸附劑投加量為2 g/L，對應的飽和吸附量為361 mg/g。吸附過程符合準二級動力學模型和Freundlich吸附等溫模型，熱力學數據說明該吸附是吸熱、自發的過程。同時經XPS光譜分析證實，吸附機理主要是硅烷化赤泥表面嫁接氨基，氨基上的氮原子存在孤對電子，可通過與Pb2+的螯合作用而有效去除Pb2+。

　　表1 酸浸前后樣品元素分析

　　七、化學預處理-人工濕地聯合處理污泥中重金屬

　　摘要：使用化學預處理聯合人工濕地處理污泥重金屬，考察了檸檬酸(CA)和谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)處理對人工濕地去除污泥重金屬效果的影響。結果表明：與原污泥對照相比，人工濕地對化學預處理污泥重金屬Cd、Cu、Pb和Ni的去除率分別增加了60.19%、34.29%、37.22%和25.51%。方差和差異性分析結果表明：預處理對重金屬去除影響順序依次為GLDA>CA>未處理，人工濕地對污泥重金屬去除效果依次為Ni>Cu>Cd>Pb，CA和GLDA預處理系統中的植物量，在實驗結束時較初始分別增長了158.65%和172.89%，大于對照組的89.14%，說明化學預處理污泥有利于濕地植物生長，從而促進污泥重金屬的去除。

　　八、沉積物重金屬累積特征與區域經濟發展的響應關系

　　摘要：為闡明社會經濟發展對沉積物重金屬濃度變化的驅動作用，研究基于洞庭湖流域2003—2017年的主要社會經濟指標和沉積物重金屬數據，采用潛在生態風險評價指數法對沉積物重金屬污染風險進行評價，結合EKC模型反映目前經濟發展與洞庭湖沉積物重金屬之間的宏觀關系，并建立洞庭湖流域主要社會經濟指標與重金屬污染的響應關系。結果表明：隨著洞庭湖經濟的增長，洞庭湖沉積物重金屬污染問題突出，其中Cd污染最嚴重，均值為3.83 mg/kg，其次是Hg，均值為0.20 mg/kg;潛在生態風險評價結果表明：Cd、Hg的風險最高，2種金屬風險貢獻率高達92.25%，為主要污染元素;基于EKC模型擬合結果可知，沉積物重金屬整體污染程度及其生態風險將持續加劇;而工業發展、有色礦產資源的開發利用和旅游業等第二、三產業發展對Cd、Hg的影響顯著。因此，嚴格控制第二、三產業發展過程中入湖污染物的重金屬含量是減少洞庭湖沉積物重金屬污染的關鍵。

　　九、環南四湖區地下水中重金屬健康風險評價

　　摘要：為評價環南四湖區地下水中重金屬對人體健康的潛在危害，使用電感耦合等離子體發射光譜儀 (ICP-OES)測定環南四湖區35個地下水體中重金屬 Cd、Cr、Fe、Mn、Zn的含量水平,并采用美國環保署 (USEPA) 推薦的健康風險評價模型對其通過飲水和皮膚暴露途徑所引起的健康風險進行評價。結果表明：地下水中重金屬Cd、Cr、Fe、Mn、Zn含量分別為0.28，13.56，0.88，1.43，2.27 μg/L，其中重金屬Cr是該地區地下水中的主要污染物，超標率為90.2%。健康風險評價結果表明：重金屬對成人的致癌風險高于兒童，飲水暴露途徑產生的致癌風險遠大于皮膚暴露途徑，5種重金屬的潛在健康風險順序為Cr>Cd>Mn>Fe>Zn。重金屬Cr、Cd通過飲水暴露途徑對成人和兒童產生的潛在風險值分別為1.10×10-4、2.95×10-5和2.91×10-5、7.75×10-6，研究表明該地區飲水和用水途徑下重金屬對人體不會產生明顯的健康風險。

　　十、遼河干流沉積物重金屬污染特征及潛在生態風險評價

　　摘要：在遼河干流共設置24個監測點位，進行表層沉積物樣品的采集，測定沉積物樣品中Cr、Ni、Zn、Pb、Cu和As的濃度，并在此基礎上，采用單因子污染指數法、富集系數法和潛在生態風險評價指標法對沉積物中重金屬污染狀況和潛在生態風險進行了評價。結果表明：沉積物中6種元素平均濃度順序為Cr>Zn>Cu>Ni>Pb>As，但均未超過GB 15618—2018《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準》中的標準值，且沉積物中Pb、Zn、Cu、Ni和Cr的濃度相比南方部分省份河流較低。各種重金屬的富集程度較低，其中As和Zn處于中度污染程度，Ni、Pb、Cu和Cr處于輕度污染程度。單因子污染指數法和潛在生態風險評價指標結果表明：遼河干流沉積物中重金屬污染處于低風險狀態，但As存在中度風險點位，應予以關注。研究結果為治理遼河污染，加強環境保護和水環境管理水平提供參考。

　　表1 遼河干流表層沉積物中重金屬濃度的統計學特征

　　表3 遼河干流沉積物潛在生態風險結果

　　十一、我國流域水環境中銅、鋅的生態風險及管理對策

　　摘要：銅、鋅是生命體必需的微量元素，但超過一定的量會對生物產生毒害作用。近年來的研究表明：在中國的一些典型流域水體中，銅、鋅相對于其他有毒重金屬存在較高的生態風險，主要是因為我國銅、鋅的生產量與消費量較高，導致其在部分地表水環境中的濃度較高;同時，水生生物對銅、鋅的敏感性遠大于人體的敏感性，從而導致其對水生生物存在較高的生態風險。基于此，提出對流域水環境中銅、鋅的污染應采取針對性的風險管控措施，以保護水生態系統安全。

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