摘要:本文介紹了鉻污染水體的修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展，討論了物理化學(xué)法和生物修復(fù)等方面的研究狀況。特別指出生物修復(fù)技術(shù)中的植物修復(fù)，無二次污染，綠化環(huán)境，可通過二次提取，實(shí)現(xiàn)重金屬的循環(huán)利用，有可能在該領(lǐng)域取得突破。

關(guān)鍵詞:鉻；物理化學(xué)法；生物修復(fù)法

 
1 引言

鉻（chromium）是法國化學(xué)家 Lvauquelin 于1797年首次發(fā)現(xiàn)的，是一種用途廣泛而又對人體危害較大的重金屬元素[1]。環(huán)境中穩(wěn)定存在的兩種價態(tài)Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）有著幾乎相反的性質(zhì)，適量的Cr（Ⅲ）可以降低人體血漿中的血糖濃度，提高人體胰島素活性，促進(jìn)糖和脂肪代謝，提高人體的應(yīng)激反應(yīng)能力等；而Cr（Ⅵ）則是一種強(qiáng)氧化劑，具有強(qiáng)致癌變、致畸變、致突變作用，對生物體傷害較大[2]。

鉻污染最常見的是水體污染，如電鍍鉻廢水、制革、制藥、印染業(yè)等應(yīng)用鉻及其化合物的工業(yè)企業(yè)排放的廢水，主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)兩中價態(tài)進(jìn)入環(huán)境。 據(jù)資料介紹，制革工業(yè)通常處理1t原皮，要排出含鉻為410mg/L的廢水50-60t。煉油廠和化工廠所用的循環(huán)冷卻水中含鉻量也較高。鍍鉻廠的廢水中含鉻量更高，尤其在換電鍍液時，常排放出大量含鉻廢水。鉻對水體的污染不僅在我國而且在全世界各國都已相當(dāng)嚴(yán)重了。世界各國普遍把鉻污染列為重點(diǎn)防治對象[3]。

2 水體中鉻的存在形態(tài)

天然水體中鉻的質(zhì)量濃度一般在1-40μg/L之間，主要以Cr3+、CrO2-、CrO42-、Cr2O27-  4種離子形態(tài)存在，水體中鉻主要以三價鉻和六價鉻的化合物為主。鉻的存在形態(tài)直接影響其遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律[4]。三價鉻大多數(shù)被底泥吸附轉(zhuǎn)入固相，少量溶于水，遷移能力弱。六價鉻在堿性水體中較為穩(wěn)定并以溶解狀態(tài)存在，遷移能力強(qiáng)。因此，水體中若三價鉻占優(yōu)勢，可在中性或弱堿性水體中水解，生成不溶的氫氧化鉻和水解產(chǎn)物或被懸浮顆粒物強(qiáng)烈吸附后存在于沉積物中，若六價鉻占優(yōu)勢則多溶于水中。六價鉻毒性一般為三價鉻毒性的100多倍，但鉻可由六價還原為三價，還原作用的強(qiáng)弱主要決定于DO、BOD5、COD的值，DO值越小，BOD5值和COD值越高，則還原作用越強(qiáng)。

3 水體重金屬鉻污染的治理方法

3.1 物理化學(xué)方法

（1）稀釋法和換水法

稀釋法就是把被重金屬污染的水混入未污染的水體中，從而降低重金屬污染物濃度，減輕重金屬污染的程度[5]。此法適于受重金屬污染程度較輕的水體的治理。這種方法不能減少排入環(huán)境中的重金屬污染物的總量，又因?yàn)橹亟饘儆欣鄯e作用，所以這種處理方法目前漸漸被否定。換水法是將被重金屬污染的水體移出，換上新鮮水，而減輕水體污染的一種措施，該方法適用于魚塘等水量較小的情況。

（2）混凝沉淀法

許多重金屬在水體溶液中主要以陽離子存在，加入堿性物質(zhì)，使水體pH值升高，能使大多數(shù)重金屬生成氫氧化物沉淀。另外，其它眾多的陰離子也可以使相應(yīng)的重金屬離子形成沉淀。所以，向重金屬污染的水體施加石灰、NaOH、Na2S等物質(zhì)，能使很多重金屬形成沉淀去除，降低重金屬對水體的危害程度。這是目前國內(nèi)處理重金屬污染普遍采用的方法。

（3）離子還原法和交換法

離子還原法是利用一些容易得到的還原劑將水體中的重金屬還原，形成無污染或污染程度較輕的化合物，從而降低重金屬在水體中的遷移性和生物可利用性，以減輕重金屬對水體的污染。電鍍污水中常含有六價鉻離子（Cr6+），它以鉻酸離子（Cr2O72-）的形式存在，在堿性條件下不易沉淀且毒性很高，而三價鉻毒性遠(yuǎn)低于六價鉻，但六價鉻在酸性條件下易被還原為三價鉻。因此，常采用硫酸亞鐵及三氧化硫?qū)⒘鶅r鉻還原為三價鉻，以減輕鉻污染。

離子交換法是利用重金屬離子交換劑與污染水體中的重金屬物質(zhì)發(fā)生交換作用，從水體中把重金屬交換出來，以達(dá)到治理重金屬污染的目的。經(jīng)離子交換處理后，廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)移到離子交換樹脂上，經(jīng)再生后又從離子交換樹脂上轉(zhuǎn)移到再生廢液中。

離子還原法和交換法費(fèi)用較低，操作人員不直接接觸重金屬污染物，但適用范圍有限，并且容易造成二次污染。

（4）電修復(fù)法

電修復(fù)法是20世紀(jì)90年代后期發(fā)展起來的水體重金屬污染修復(fù)技術(shù)，其基本原理是給受重金屬污染的水體兩端加上直流電場，利用電場遷移力將重金屬遷移出水體。Ridha等[6]提出，在一個碳的氈狀電極上，用電沉積法從工業(yè)廢水中除去銅、鉻和鎳的技術(shù)。另外，可以用電浮選法凈化含有銅、鎳、鉻和鋅等重金屬的工業(yè)污水。此外，近年來還有人把電滲析薄膜分離技術(shù)應(yīng)用到污水重金屬處理實(shí)踐當(dāng)中。

3.2 生物修復(fù)法

（1）微生物修復(fù)法

重金屬污染水體的生物修復(fù)機(jī)理主要包括微生物對重金屬的固定和形態(tài)的轉(zhuǎn)化。前者是微生物通過帶電荷的細(xì)胞表面吸附重金屬離子，或通過攝取必要的營養(yǎng)元素主動吸收重金屬離子，將重金屬富集在細(xì)胞表面或內(nèi)部；后者是通過微生物的生命活動改變重金屬的形態(tài)或降低重金屬的生物有效性，從而減輕重金屬污染，如Cr6+轉(zhuǎn)變成Cr3+而毒性降低，As、Hg、Se等還原成單質(zhì)態(tài)而揮發(fā)，微生物分泌物對重金屬產(chǎn)生鈍化作用等。

（2）動物修復(fù)法

應(yīng)用一些優(yōu)選的魚類以及其它水生動物品種在水體中吸收、富集重金屬，然后把它們從水體中驅(qū)出，以達(dá)到水體重金屬污染修復(fù)的目的。研究發(fā)現(xiàn)，一些貝類具有富集水體中重金屬元素的能力，如牡蠣就有富集重金屬鋅和鎘的能力。據(jù)報導(dǎo)，若以濕量計算，牡蠣對鎘的富集量可以達(dá)到3-4g/kg[7]。動物修復(fù)法需馴化出特定的水生動物，并且處理周期較長、費(fèi)用高，再則后續(xù)處理費(fèi)用較大，所以在實(shí)際應(yīng)用中推廣難度較大。

（3）植物修復(fù)方法

20世紀(jì)80年代前期，Chaney提出利用重金屬超富集植物（hyper-accumulator）的提取作用清除土壤重金屬污染這一思想后。經(jīng)過人們不斷地實(shí)踐、總結(jié)和歸納才形成了植物修復(fù)的概念[8]。植物修復(fù)被定義為利用自然或基因工程植物來轉(zhuǎn)移環(huán)境中的重金屬或使環(huán)境中的重金屬無害化，是目前生物修復(fù)技術(shù)中研究最熱的一類。

對于鉻超富集植物，到目前為止，在美國、澳大利亞、新西蘭等國已發(fā)現(xiàn)能富集重金屬的超富集植物500多種，其中有360多種是富集Ni的植物[9]。對于鉻超富集植物，得到學(xué)者們認(rèn)同的有Dicoma niccolifera Wild和Sutera fodina Wild兩種，鉻最高含量分別為1500mg/kg、2400mg/kg[10]，均高于鉻超富集植物的參考值1000mg/kg。國內(nèi)報道的濕生禾本科植物李氏禾也對鉻具有較好的富集能力[11]。 因此，采用一些水生鉻超富集植物用于鉻污染水體修復(fù)是可行的。

4 結(jié)論

由于水體鉻污染也伴隨著富營養(yǎng)的趨勢，可以通過有機(jī)物將六價鉻還原成三價鉻，利用底泥吸附三價鉻，轉(zhuǎn)入固相，降低鉻的遷移，減少污染的擴(kuò)散，然后，利用水生鉻超富集植物從底泥中將鉻提取到植物上部，人工收獲轉(zhuǎn)移，焚燒后用于提取重金屬，循環(huán)利用。因此，利用鉻超富集濕生植物對鉻污染水體進(jìn)行修復(fù)，是一種非常有潛力的鉻污染水體修復(fù)技術(shù)。
 

參考文獻(xiàn)

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