水体中重金属的迁移转化途径及影响因素
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摘要：重金属污染是水污染的一个重要方面，本文简要介绍了水中重金属的来源、污染特征及特点；着重介绍了其在水中的存在形态、迁移转化途径及迁移转化过程；最后简要分析了了pH值、氧化还原电位（Eh）、温度、离子强度及有机质对重金属迁移转化的影响。
关键词：重金属；来源；存在形态；迁移转化；影响因素
Abstract: Heavy metals in water body can lead to many serious pollution problems. this paper introduce briefly the source， the pollution characteristics and features of heavy metals in water；It is emphasized that heavy metals ' appearance, migration and transformation pathway and migration and transformation process are also expounded; Finally ，the paper briefly analyzes the pH, radix potential (Eh), temperature, ionic strength and organic matter on the impact of migration and transformation of heavy metals.
Key words: Heavy metals; source; existing forms; migration and transformation; factors
中图分类号： P618 文献标识码： A 文章编号：
1 引言
随着工业化的发展，随着工农业的发展,大量污染物包括重金属排入河流,使水质恶化,给人类造成了一系列严重后果。重金属污染物在环境中存在复杂，形态多变,不易被生物降解，易被生物所富集与累积。重金属污染物进入水体后由于水体中悬浮物的吸附作用，大部分从水相转移至悬浮物中随之迁移，当悬浮物负荷量超过其搬用能力时就逐步沉降下来，蓄积在沉积物中。当水环境条件等因素改变时，重金属又可能再次释放，重新进入水体中。由此可见，重金属在水体中的迁移转化是一个复杂的过程，包括了水体中的各种物理、化学及生物反应，并且其中有些过程是可逆的，所以在研究重金属在水体中的迁移转化规律时，必须综合考虑各过程以及主要影响因素。本文主要是介绍重金属污染物在水体中的迁移转化途径及影响因素。
2 水体中重金属的主要来源
在环境污染研究中，重金属多指Hg 、Cd 、Pb 、Cr 以及类金属等生物毒性显著的元素；其次是指有一定毒性的一般元素，如Zn 、Cu 、Ni 、Co 、Sn 等。
水体中的重金属污染主要来自两部分:自然因素和人为因素。自然因素主要是岩石风化的碎屑产物。在没有人为污染的情况下，水体中的重金属的含量取决于水与土壤、岩石的相互作用，其值一般很低，不会对人体健康造成危害，但导致水体受到重金属污染。人为污染源主要包括采矿冶炼、金属加工、化工、废电池处理、电子、造革和染料、大气干湿沉降、农药和化肥的使用等，都使水体重金属含量急剧升高[1]。城市发展过程中化石燃料的燃烧、采矿和冶炼向环境释放重金属是最主要污染源；金属开采、冶炼导致Pb、Zn、Cd在环境介质中的积累相当高；尾矿渣堆放，随着雨水地表径流进入水体，造成水体中金属污染[2]；各种工业废水和固体废弃物的渗出液直接排入水体，以及被重金属污染的土壤颗粒被地面径流带到水体，使水体中金属含量升高。目前，工业污染和交通污染是重金属污染的主要原因之一，Zn、Al、Ti、Sn主要来自纺织工业，Co、Cr、Cd、Hg来自塑料工业以及Cu、Ni、Cd、Zn、Sb来自微电子业。城市道路雨水径流中富含交通活动所产生的大量石油类、悬浮固体和重金属等污染物，能够对接受水体的水质造成明显的破坏并影响水生生态[3]。
3 重金属的污染特征及危害特点
重金属是构成地壳的元素、在自然界中分布广泛，而且重金属作为有色金属，在人类生产活动中被广泛应用，污染源遍布，另外重金属大多属于过渡元素，在自然界中有不同价态，具有活性和毒性效应，这是重金属污染的主要特征。
水体中重金属浓度很小时即产生毒性，具有高度危害性和难治理性，其毒性和稳定性取决于它的存在形态，随水环境条件改变，各种存在形态之间可相互转化，具有形态多变性。重金属离子在自然环境中不能被破坏、来源广、残留时间长、可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物、能沿着食物链转移富集，有放大作用，最终在人体中累计导致慢性中毒。
4 水环境中重金属的存在形态
水体中重金属的存在形态直接影响着它的迁移转化规律[4],因此,在研究其含量的同时,还要研究其存在形态.水体中重金属存在形态包括溶解态(溶解于河水中)和颗粒态(存在于悬移质中的悬移态及存在于表层沉积物中的沉积态)[5]。水样以0.45m 滤膜过滤、酸化后测定可得溶解态(水相)重金属总量，其中，水样过滤后不经酸化而直接测得的具有电活性的游离的及简单的无机络离子称为很不稳定态，其它部分称为络合态，包括与有机物和胶体物络合结合较弱的中等不稳定态、络合结合较强的慢不稳定态和对树脂不敏感而与水中有机物或胶体强烈结合的惰性态。采用Tessier 等人提出的逐级化学提取法或其改进方法可将颗粒态重金属的存在形态分为: 离子交换态、碳酸盐结合态、铁锰水合氧化物结合态、有机一硫化物结合态和残渣态。离子交换态吸附发生在粘土矿物、氢氧化铁、氢氧化锰或腐殖质等成份上，最易被生物吸收，对环境变化最敏感、有效；碳酸盐结合态是在醋酸中溶解，当环境变化特别是pH 变化时较易重新释放进入水体的重金属；与水合氧化铁、氧化锰结合，环境变化时会部分释放对生物有潜在有效性即铁锰水合氧化物结合态；以不同形式进入或包裹在有机质颗粒上，同有机质发生螯合或生成硫化物，不易被生物吸收利用的较稳定的有机硫化物和硫化物结合态；主要来源于天然矿物，稳定存在于石英和粘土矿物等结晶矿物晶格里的对生物无效的残渣态[6]。
重金属在水环境中的存在形态取决于其来源和进入水环境后与其它物质发生的相互作用，不同形态其生物毒性和环境的行为不同[7]，主要受水环境的pH值、络合剂含量、氧化还原条件等控制[8]。影响重金属形态分布的因素有: 颗粒物重金属含量和存在时间、颗粒物中金属化合态、颗粒物pH、碳酸盐、有机质等。天然水中重金属的形态分析方法主要有阳极溶出伏安法( ASA)、阴极溶出伏安法( CSA)、化学修饰电极法、离子选择电极法及化学分离含量测定法。目前重金属的形态分析中广泛应用化学分离与分析测试技术联用技术, 许多方法还不能测定水中元素的具体迁移形式, 只能测其总含量[9]。
5 重金属在水中的迁移转化途径
无机污染物，特别是重金属污染物，进入水中主要通过沉淀溶解、氧化还原、配合络合、胶体形成、吸附解析等一系列化学作用迁移转化，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环，最终以一种或多种形态长期存留在环境中，造成永久性的潜在危害[10]。