試析環(huán)境砷污染及其治理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

1、試析環(huán)境砷污染及其治理技術(shù)開(kāi)展趨勢(shì)論文關(guān)鍵詞：砷污染防治主要對(duì)策生物法論文摘要：本文闡述了砷的毒性以及其引起的環(huán)境污染，并詳細(xì)說(shuō)明了國(guó)內(nèi)砷污染的現(xiàn)狀，隨后總結(jié)了砷污染防治的方法，及砷污染的主要對(duì)策生物法。生物法是一種環(huán)境友好的方法，它包括微生物法和植物法以及微生物和植物結(jié)合修復(fù)法。其中利用微生物和植物結(jié)合修復(fù)法具有很好的開(kāi)展前景，是將來(lái)治理受砷污染的水體和土壤的主要方法。1.砷的毒性砷屬類金屬，但因其行為與來(lái)源都與重金屬相似，常被列為霓金屬來(lái)研究。在自然界有三價(jià)無(wú)機(jī)態(tài)As(II1)、五價(jià)無(wú)機(jī)態(tài)As(V)和有機(jī)砷A(甲基腫酸).DA(二甲基腫酸),TA(三甲基砷酸)等。有機(jī)砷中除了砷化氫衍生物外

2、一般毒性較弱。無(wú)機(jī)砷有劇毒，其中三價(jià)砷As(II1)較五價(jià)砷As(V)毒性高約100倍。砷化合物可從呼吸道、食道和皮膚接觸進(jìn)入人體。進(jìn)入人體的三價(jià)砷化合物能和硫基作用，抑制蛋白酶的活性并致癌;五價(jià)砷其構(gòu)造類似磷化合物，能干擾人體代謝。砷對(duì)人體內(nèi)許多器官都會(huì)造成損傷，是環(huán)境中重要的致癌物。今天的衛(wèi)生學(xué)和環(huán)境學(xué)研究者應(yīng)該意識(shí)到，劇毒的砷對(duì)人體造成的危害往往是一個(gè)長(zhǎng)期的、慢性的安康效應(yīng)，即砷對(duì)那些長(zhǎng)時(shí)間與之接觸(如通過(guò)食物鏈)的人群產(chǎn)生安康負(fù)效應(yīng)。在人類大規(guī)模經(jīng)濟(jì)活動(dòng)之前，砷處于自然循環(huán)的平衡之中，由于人類工業(yè)活動(dòng)擴(kuò)張，加快了砷在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化，在部分地區(qū)造成了砷在環(huán)境中的積累，從而危害動(dòng)植物，

3、甚至威脅到人類的安康，這種狀況就是通常所說(shuō)的砷污染。世界上曾發(fā)生屢次砷中毒事件，因此含砷化合物污染和防治已日益引起人們的普遍關(guān)往。因此，研究已有砷污染的對(duì)策是必要的。2砷污染現(xiàn)狀砷污染目前己經(jīng)是個(gè)全球性問(wèn)題。亞洲是砷污染最為嚴(yán)重的地區(qū)，目前世界上的砷污染主要是在孟加拉國(guó)、印度和中國(guó)，以砷污染地下水為主。當(dāng)孟加拉東部和西部的飲用水出現(xiàn)高砷程度，超過(guò)4000萬(wàn)人暴露在含超過(guò)50ppb砷的環(huán)境中時(shí)，砷污染就己經(jīng)嚴(yán)重到成為災(zāi)難的地步了。由于目前全世界采用地下水源作為飲用水，并試圖取代嚴(yán)重污染地表水源的趨勢(shì)的生長(zhǎng)，砷引起了全球范圍的中毒性流行病，以致在許多國(guó)家近上千萬(wàn)人被認(rèn)為處于極度危險(xiǎn)中。砷污染雖然有

4、地質(zhì)的原因但在中國(guó)主要來(lái)源于采礦及冶金業(yè)廢水，污染土壤、地下水及河流。我國(guó)在很早以前就已發(fā)現(xiàn)了飲用水型砷中毒的存在，遠(yuǎn)早于備受國(guó)際關(guān)注的孟加拉國(guó)和印度。我國(guó)的很多省市都存在著不同程度的砷污染情況。據(jù)新聞報(bào)道，目前已有至少十個(gè)盛自治區(qū)發(fā)現(xiàn)了飲用水型砷中毒。在土壤砷污染方面，我國(guó)南方地區(qū)如湖南、廣東和廣西的某些地區(qū)，由于礦冶、制酸造成的砷污染已相當(dāng)嚴(yán)重。據(jù)新聞報(bào)道，廣西、湖南兩省至少有上千平方公里的土壤正遭受著砷污染，而云南、貴州，包括湖北一些地區(qū)也面臨著嚴(yán)重的砷污染問(wèn)題。這些地區(qū)除地質(zhì)因素造成的砷污染外，在礦藏開(kāi)采中忽略了對(duì)環(huán)境的保護(hù)，使得這些礦區(qū)周圍3040公里都受到砷的污染。詳細(xì)的砷污染源一

5、是土法煉砷，即把毒砂礦(FeAsS)用上窯燃燒，生成砒霜蒸氣，再冷凝結(jié)晶即可制得砒霜，污染源主要是砒霜蒸氣外逸及礦渣;二是制酸企業(yè)使用的黃鐵礦。中含有砷，在拂騰爐中燃燒時(shí)生成砒霜蒸氣，經(jīng)過(guò)水洗后進(jìn)入廢水中，處理不達(dá)標(biāo)排放，造成水體的砷污染。經(jīng)過(guò)燃燒后，水溶態(tài)的砷不可能經(jīng)微生物的作用轉(zhuǎn)化回毒砂礦。3砷污染的防治技術(shù)開(kāi)展趨勢(shì)礦業(yè)及冶金業(yè)是造成砷污染的主要原因。開(kāi)采、焙燒、冶煉含砷礦石以及消費(fèi)水溶性含砷產(chǎn)品過(guò)程中產(chǎn)生的含砷“三廢是環(huán)境中砷污染的主要來(lái)源。而砷污染對(duì)人類造成的影響主要是飲用水源污染及地方性砷中毒。防止砷進(jìn)入食物鏈，是防治砷污染的關(guān)鍵。由于砷這種類金屬元素是不能被降解的，其在地球中的含量

6、也不能減少，只能采取一些方法把砷轉(zhuǎn)移到平安的地方或者把高毒性的砷轉(zhuǎn)化為低毒性的砷，甚至轉(zhuǎn)化為低水溶性或不溶于水的礦化物質(zhì)，使其對(duì)人類和環(huán)境的影響降到最校3.1預(yù)防措施(1)加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)，建立重點(diǎn)地區(qū)空氣、飲用水源等流體中的砷污染預(yù)報(bào)機(jī)制，同時(shí)加強(qiáng)重點(diǎn)地區(qū)土壤中砷的監(jiān)測(cè)，解決好高砷地區(qū)人畜用水及農(nóng)業(yè)灌溉用水問(wèn)題。(2)加強(qiáng)含砷礦藏及其冶煉過(guò)程的管理，取締土法煉砷的工廠，冶煉砷的工廠和其它冶金工廠的“三廢必須達(dá)標(biāo)排放，對(duì)高砷煤采取強(qiáng)迫性脫砷處理，從根本上降低空氣中砷含量。(3)加強(qiáng)含砷化工產(chǎn)品管理，特別要加強(qiáng)對(duì)含砷農(nóng)藥和醫(yī)藥的監(jiān)管，要加強(qiáng)這些毒性藥物的使用常識(shí)培訓(xùn)，最大程度減少人為中毒情況的發(fā)生。

7、3.2治理策略砷污染治理方法主要包括物理方法、化學(xué)方法和生物方法。物理法主要是采用一些過(guò)濾器，例如活性炭過(guò)濾器吸附來(lái)減少?gòu)U水中砷的濃度。對(duì)于土壤砷污染，假設(shè)面積不大，可采用客土法，對(duì)換出土壤要妥善處理，防止二次污染。亦可將污染土壤翻到下層，深埋程度以不污染作物而定?；瘜W(xué)法那么指采用化學(xué)試劑使砷變成人體難以吸收的化合物。如在含砷廢水中投加石灰、硫酸亞鐵和液氯(或漂白粉)，將砷沉錠然后對(duì)廢渣進(jìn)展處理，也可以讓含砷廢水通過(guò)硫化鐵濾床或用硫酸鐵、氯化鐵和氫氧化鐵凝結(jié)沉錠等。物理法和化學(xué)法的缺點(diǎn)是費(fèi)用高，二次污染大等。生物法那么指生物轉(zhuǎn)化法或者植物修復(fù)法。生物法具有物理和化學(xué)法所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，環(huán)保，低本錢

8、，高效益，可以進(jìn)展原位修復(fù)，所以是砷污染治理技術(shù)開(kāi)展的主要方向。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.4砷污染治理技術(shù)主要方向生物法4.1微生物法微生物不僅種類繁多，數(shù)量極大，分布廣泛，而且具有繁殖迅速，個(gè)體微小，比外表積大，對(duì)環(huán)境適應(yīng)才能強(qiáng)等特點(diǎn)，因此成為人類最珍貴、最具開(kāi)發(fā)潛力的資源庫(kù)之一。根本上所有的細(xì)菌都有對(duì)付毒性金屬離子的抗性基因，其中最大(數(shù)量最多)的抗性系統(tǒng)是由耗能的毒性離子外排系統(tǒng)起作用，其次為通過(guò)酶來(lái)轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)(氧化復(fù)原，甲基化和脫甲基化)，或者由金屬結(jié)合蛋白解毒(如金屬硫蛋白Sta,hapernpt和周質(zhì)銀結(jié)合蛋白。微生物參與了砷在環(huán)境中循環(huán)的多個(gè)環(huán)節(jié)，如土壤/水體中砷的互相轉(zhuǎn)化、砷由地表

9、向地下和水體的遷移、生物甲基化產(chǎn)生的氣態(tài)砷和微生物對(duì)砷的吸附、固定等。砷雖然對(duì)人體有毒，但微生物對(duì)砷的適應(yīng)性極強(qiáng)，甚至有的微生物以砷作為其生長(zhǎng)的能源。細(xì)菌對(duì)砷的抗性和代謝系統(tǒng)有三種形式:一是最為廣泛存在的為砷操縱子，它們存在于大多數(shù)細(xì)菌的基因組和質(zhì)粒中;二是最近發(fā)現(xiàn)的arr基因，這是周質(zhì)區(qū)的As(V)復(fù)原酶它在厭氧呼吸中起作用，使As(V)作為末端電子受體;三是as基因編碼周質(zhì)As(III)氧化酶，它在好氧環(huán)境下發(fā)揮抗耐As(III)作用，使As(III)成為電子供體，轉(zhuǎn)化為低毒的As(V)。鑒于這三種形式，我們可以從受砷污染或者未受砷污染的環(huán)境中挑選得到抗耐砷菌，把環(huán)境中的砷吸附和解毒。例如

10、日本研究人員利用微生物對(duì)砷的吸附特性將砷從水體中去除最近還有被提到微生物甲基化砷，由于砷甲基化三甲基砷最終產(chǎn)物是無(wú)毒的，因此微生物甲基化砷成為了新的研究熱點(diǎn)。4.2植物修復(fù)法植物修復(fù)是利用某種植物來(lái)凈化受重金屬及/或有機(jī)污染物如原油、溶劑以及聚合碳?xì)浠瘜W(xué)物(PAHs)污染的土壤、沉淀和水體。植物修復(fù)按其修復(fù)的機(jī)理和過(guò)程可分為植物萃娶植物固定、植物揮發(fā)、根系過(guò)濾、植物降解。其中，植物萃取(Phytextratin)是指利用植物根系吸收土壤污染物質(zhì)并運(yùn)送至植物地部，通過(guò)收割地部物質(zhì)而到達(dá)去除土壤中污染物的一種方法。對(duì)于不同的要修復(fù)的污染點(diǎn)要結(jié)合植物生理學(xué)、農(nóng)學(xué)、微生物學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)以及工程學(xué)來(lái)選擇

11、適當(dāng)?shù)闹参锖蜅l件。適當(dāng)?shù)闹参镉袃煞N，一種是轉(zhuǎn)基因植物，另一種是超富集植物。陳同斌等人在中國(guó)境內(nèi)找到砷的超富集植物鳳尾蔗屬的蟻蟻草(PterisvittataL.)，經(jīng)野外調(diào)查說(shuō)明，蟻蟻草對(duì)砷具有很強(qiáng)的富集作用，在含砷9g/kg的正常土壤中，蟻蟻草地下部和地上部對(duì)砷的生物富集系數(shù)分別高達(dá)71和80a等人也報(bào)道在美國(guó)發(fā)現(xiàn)的蟻蛤草能在23400gAs/kg的礦渣上正常生長(zhǎng)。除了蟻蟻草，還有大葉井口邊草(PterisretiaL.)。大葉井口邊草地上部的平均含砷量為418g/kg(干重，下同)，最大含砷量可達(dá)694g/kg;地下部(根)的平均含砷量為293g/kg，最大含砷量552g/kg，地上部含砷

12、量均大于土壤砷含量，且隨土壤砷含量的增加而增加，其生物富集系數(shù)為1.34.8。我們可以通過(guò)利用種植砷超富集植物來(lái)提取受砷污染土壤中的砷，并通過(guò)收割其地上部并進(jìn)展處置來(lái)凈化土壤。至于轉(zhuǎn)基因植物就是利用改變植物的基因，使得某種植物具備抗耐砷并且可以富集砷的基因。Dhankher等將細(xì)菌的砷復(fù)原酶基因ars和谷氨酞半脫氨酸合成酶基因同時(shí)轉(zhuǎn)入擬南芥植株中，得到了砷高耐受和高積累的轉(zhuǎn)基因植株。轉(zhuǎn)基因植物雖然當(dāng)前尚無(wú)實(shí)用價(jià)值，但為植物修復(fù)開(kāi)拓了新途徑。4.3微生物與植物結(jié)合修復(fù)自然界許多微生物都有抗砷耐砷轉(zhuǎn)化砷價(jià)態(tài)的功能，同樣的不少根際微生物細(xì)菌有促進(jìn)植物生長(zhǎng)的功能。假如將這些有促進(jìn)蟻蛤草生長(zhǎng)的抗砷菌種，接種到娛蛤草的幼苗，然后用到砷污染土壤的整治上，將可以進(jìn)步砷的去除率。因此利用微生物與植物結(jié)合修復(fù)受砷污染的水體和土壤不失為一種好方法，使得砷最終可以從污染的環(huán)境中別離出來(lái)。目前對(duì)微生物和植物結(jié)合修復(fù)受砷污染土壤的報(bào)道還比擬少，但這方面應(yīng)用前景很大，充分結(jié)合了微生物和植物修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)，既環(huán)保，又經(jīng)濟(jì)，最大的優(yōu)點(diǎn)是能把受污染點(diǎn)的砷轉(zhuǎn)移到平安的地方進(jìn)展集中處理處置。5結(jié)論砷是一種對(duì)人類有害的類金屬，但其也是一種人類需要的微量元素，據(jù)報(bào)道砒霜甚至可以用于治療某種白血病，在人類社會(huì)中發(fā)揮一定的作用。因此砷化合物的消費(fèi)和使用是不能防止的，我們必須采取有效的方法使得