仁源水处理药剂生产厂家聚合氯化铝PAC金属的水质标准与环境管理研究进展

　　仁源水处理药剂生产厂家聚合氯化铝PAC金属的水质标准与环境管理研究进展

　　仁源水处理药剂厂家聚合氯化铝PAC金属的水质标准与环境管理研究进展。金属是影响生态环境和健康的一类重要污染物，它的生物毒性效应显著，易引发急性和慢性毒性，对生态和健康有着重要影响。2011年4月，国务院正式批复了我国第一个“十二五”专项规划《重金属污染综合防治“十二五”规划》，力求控制铅、汞、铬、镉和类金属砷等5种重金属。近些年，随着我国经济持续快速发展，区域性金属环境污染事件频发，科学评价金属的环境风险已成为我国环境保护的重大科技需求。目前我国现行的《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)采取的是高功能水质严于低功能水质标准的原则，便于操作管理，但是并没有明确具体的保护受体。因此，近期已由生态环境部牵头，开始启动《地表水环境质量标准》的修订工作。目的就是对该标准中涉及的24项基本指标以及其他指标进行修订，其中就包含8种金属/类金属。金属水质标准是一个包括金属环境行为、暴露评估、效应评估、基准标准制定到污染防治的全链条理论技术体系。

　　仁源水处理材料从金属的环境行为、毒性效应、污染防治、基准标准以及环境管理的角度详细介绍了我国水环境重金属的基准标准研究技术体系，并选择了数篇投稿论文，分别从金属生物有效性、迁移转化、生态风险、污染防治、管理对策等方面，代表性地介绍了重金属基准标准研究进展，以期为我国地表水环境质量标准的修订奠定基础。

　　一、重金属对水生生物的毒性效应机制研究进展

　　摘要：随着我国经济的快速增长和人民生活水平的日益提高，由此产生的环境污染问题也日益突出，其中水体重金属污染由于其具有危害大、分布广、持续长等特点而备受社会各界的广泛关注。重金属污染物通过干、湿沉降等各种途径随着生活污水和工业废水等进入水体，不仅对水生生物造成极大影响，还严重威胁人类的身体健康。综述了水体重金属的污染现状，以及水体重金属对水生生物的生态毒性效应及其机制，并展望了重金属对水生生物生态毒性效应的未来研究重点和方向，为重金属对水生生物的生态毒性效应进一步研究和水体重金属污染的环境治理提供参考，同时可为重金属的水质基准和风险评估研究提供重要理论依据。

　　表1 水体重金属来源和危害

　　二、毒代-毒效动力学模型及其在金属水生态风险评估中的应用研究进展

　　摘要：金属污染呈现出复合性、空间时间可变性、受环境因素等影响的特点。目前金属的水质基准及生态风险评价仍是以室内简化暴露条件(单一金属恒定浓度短期暴露)下的毒性数据为基础，忽视了实际环境中复杂的暴露特征，从而增加了重金属毒性预测与风险评估的不确定性。污染物的环境效应模型是环境基准和风险评估的基础和核心技术，目前常用的浓度(剂量)-效应模型是基于静态的统计关系所建立的，无法揭示污染物的效应过程，也不能有效进行复杂暴露条件下的生态效应评估。概述了近年来在环境与生态毒理学领域逐渐被广泛关注的毒代-毒效动力学(toxicokinetics-toxicodynamics，TK-TD)模型的基本概念及构建理论与方法，介绍了TK-TD模型在水环境重金属毒性预测及风险评估方面的应用研究进展，并对TK-TD模型的发展趋势进行了展望。

　　三、不同水体硬度条件下锌对本土水生生物急性毒性的影响

　　摘要：选取8种我国本土受试动物，在不同水体硬度(0～500 mg/L)下，探究锌的急性毒性变化，同时对锌的物种敏感度分布进行分析。实验结果表明：随着硬度的降低，水生生物对锌毒性效应增加;低营养级生物对锌毒性相对敏感性变化程度较大，而高营养级生物敏感性变化程度更小;物种敏感度分布法推导的5%生物短期毒性危害浓度HC5分别为：7.1 μg/L(硬度为0 mg/L)、63 μg/L(硬度为50 mg/L)、67 μg/L(硬度为100 mg/L)、230 μg/L(硬度为250 mg/L)、367 μg/L(硬度为400 mg/L)和476 μg/L(硬度为500 mg/L)。可见，不同硬度条件下锌的短期危害浓度会有显著性差异。因此，在研究锌毒性效应和制定锌的水质标准时，不仅要考虑其毒性剂量效应关系，还应考虑水体中硬度对锌的生物有效性的影响。

　　表1 不同硬度下锌的急性值(LC50/EC50)

　　四、基于累积概率分布法评估典型水环境因子对铜毒性的影响

　　摘要：评估典型水环境因子对金属毒性的影响对水质基准预测及修正具有重要意义。通过文献和数据库调研，收集了我国主要流域地表水硬度、DOC含量、pH等指标的测量数据。同时以斑马鱼为研究对象，开展了水体不同硬度、DOC含量、pH值等条件下Cu2+对斑马鱼毒性变化研究。结果表明：我国主要流域地表水硬度、DOC含量和pH值等指标的变化范围分别为27.6～1007.3 mg/L，0.64～45.17 mg/L和6.83～9.49;硬度和DOC含量与Cu2+对斑马鱼毒性呈显著线性关系，可用一级线性方程拟合;选取水体硬度、DOC含量和pH等因子5%和50%累积概率的值，比较各因子相同累积概率区间范围内Cu2+对斑马鱼的毒性变化程度，得出DOC含量为我国主要流域地表水水环境因子中铜对斑马鱼毒性的最大影响因素。研究结果可为金属的水质基准的制修订提供参考。

　　五、长江口近10年上覆水Cu负荷演变特征分析

　　摘要：以长江口为研究区域，基于野外监测数据，分析近10年来徐六泾水域(A区)、东风西沙水源区(B区)、石洞口水域(C区)、南港水域(D区)、北港水域(E区)、启东港水域(F区)6个水域中溶解态Cu的监测数据，运用Mann-Kendall法对其进行趋势分析，以及运用R/S分析法预测Cu浓度的未来变化特征。结果表明：1)近10年来，A—E 5个水域中Cu浓度均处于较低水平，平均浓度分别为0.005，0.005，0.006，0.004，0.004 mg/L，而F区中Cu浓度变化较不稳定，2014年前Cu浓度处于较高水平，此后恢复低水平状态，总体波动较大，平均浓度为0.0189 mg/L。2)在Mann-Kendall法趋势分析中，总体而言，在研究时期内，6个水域的分析结果UF基本<0，即长江口水域Cu浓度总体呈现下降趋势。3)在R/S法分析中，A区时间序列的Hurst指数为0.3944<0.5，表明Cu浓度未来将呈上升趋势，与过去总体趋势相反。其余5个水域时间序列的Hurst指数均>0.5，即Cu浓度持续平缓下降，具有与过去相同的变化趋势。

　　六、硅烷化赤泥的制备及其对水中铅离子吸附性能分析

　　摘要：采用浓盐酸、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)依次对赤泥进行处理、改性，制备出1种去除率高、吸附量大、吸附效果好的重金属离子吸附剂。通过SEM、XRD、BET、元素分析、FTIR、热重分析等手段对其进行表征，并探究溶液pH、吸附剂投加量以及吸附温度等条件对水溶液中Pb2+吸附效果的影响。结果表明：经浓盐酸酸浸和有机改性后，拜耳法赤泥比表面积显著增大且氨基成功嫁接到赤泥表面。硅烷化赤泥对铅的吸附时间在80 min达到平衡，其最佳吸附pH为6，最佳吸附剂投加量为2 g/L，对应的饱和吸附量为361 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型，热力学数据说明该吸附是吸热、自发的过程。同时经XPS光谱分析证实，吸附机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对电子，可通过与Pb2+的螯合作用而有效去除Pb2+。

　　表1 酸浸前后样品元素分析

　　七、化学预处理-人工湿地联合处理污泥中重金属

　　摘要：使用化学预处理联合人工湿地处理污泥重金属，考察了柠檬酸(CA)和谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)处理对人工湿地去除污泥重金属效果的影响。结果表明：与原污泥对照相比，人工湿地对化学预处理污泥重金属Cd、Cu、Pb和Ni的去除率分别增加了60.19%、34.29%、37.22%和25.51%。方差和差异性分析结果表明：预处理对重金属去除影响顺序依次为GLDA>CA>未处理，人工湿地对污泥重金属去除效果依次为Ni>Cu>Cd>Pb，CA和GLDA预处理系统中的植物量，在实验结束时较初始分别增长了158.65%和172.89%，大于对照组的89.14%，说明化学预处理污泥有利于湿地植物生长，从而促进污泥重金属的去除。

　　八、沉积物重金属累积特征与区域经济发展的响应关系

　　摘要：为阐明社会经济发展对沉积物重金属浓度变化的驱动作用，研究基于洞庭湖流域2003—2017年的主要社会经济指标和沉积物重金属数据，采用潜在生态风险评价指数法对沉积物重金属污染风险进行评价，结合EKC模型反映目前经济发展与洞庭湖沉积物重金属之间的宏观关系，并建立洞庭湖流域主要社会经济指标与重金属污染的响应关系。结果表明：随着洞庭湖经济的增长，洞庭湖沉积物重金属污染问题突出，其中Cd污染最严重，均值为3.83 mg/kg，其次是Hg，均值为0.20 mg/kg;潜在生态风险评价结果表明：Cd、Hg的风险最高，2种金属风险贡献率高达92.25%，为主要污染元素;基于EKC模型拟合结果可知，沉积物重金属整体污染程度及其生态风险将持续加剧;而工业发展、有色矿产资源的开发利用和旅游业等第二、三产业发展对Cd、Hg的影响显著。因此，严格控制第二、三产业发展过程中入湖污染物的重金属含量是减少洞庭湖沉积物重金属污染的关键。

　　九、环南四湖区地下水中重金属健康风险评价

　　摘要：为评价环南四湖区地下水中重金属对人体健康的潜在危害，使用电感耦合等离子体发射光谱仪 (ICP-OES)测定环南四湖区35个地下水体中重金属 Cd、Cr、Fe、Mn、Zn的含量水平,并采用美国环保署 (USEPA) 推荐的健康风险评价模型对其通过饮水和皮肤暴露途径所引起的健康风险进行评价。结果表明：地下水中重金属Cd、Cr、Fe、Mn、Zn含量分别为0.28，13.56，0.88，1.43，2.27 μg/L，其中重金属Cr是该地区地下水中的主要污染物，超标率为90.2%。健康风险评价结果表明：重金属对成人的致癌风险高于儿童，饮水暴露途径产生的致癌风险远大于皮肤暴露途径，5种重金属的潜在健康风险顺序为Cr>Cd>Mn>Fe>Zn。重金属Cr、Cd通过饮水暴露途径对成人和儿童产生的潜在风险值分别为1.10×10-4、2.95×10-5和2.91×10-5、7.75×10-6，研究表明该地区饮水和用水途径下重金属对人体不会产生明显的健康风险。

　　十、辽河干流沉积物重金属污染特征及潜在生态风险评价

　　摘要：在辽河干流共设置24个监测点位，进行表层沉积物样品的采集，测定沉积物样品中Cr、Ni、Zn、Pb、Cu和As的浓度，并在此基础上，采用单因子污染指数法、富集系数法和潜在生态风险评价指标法对沉积物中重金属污染状况和潜在生态风险进行了评价。结果表明：沉积物中6种元素平均浓度顺序为Cr>Zn>Cu>Ni>Pb>As，但均未超过GB 15618—2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》中的标准值，且沉积物中Pb、Zn、Cu、Ni和Cr的浓度相比南方部分省份河流较低。各种重金属的富集程度较低，其中As和Zn处于中度污染程度，Ni、Pb、Cu和Cr处于轻度污染程度。单因子污染指数法和潜在生态风险评价指标结果表明：辽河干流沉积物中重金属污染处于低风险状态，但As存在中度风险点位，应予以关注。研究结果为治理辽河污染，加强环境保护和水环境管理水平提供参考。

　　表1 辽河干流表层沉积物中重金属浓度的统计学特征

　　表3 辽河干流沉积物潜在生态风险结果

　　十一、我国流域水环境中铜、锌的生态风险及管理对策

　　摘要：铜、锌是生命体必需的微量元素，但超过一定的量会对生物产生毒害作用。近年来的研究表明：在中国的一些典型流域水体中，铜、锌相对于其他有毒重金属存在较高的生态风险，主要是因为我国铜、锌的生产量与消费量较高，导致其在部分地表水环境中的浓度较高;同时，水生生物对铜、锌的敏感性远大于人体的敏感性，从而导致其对水生生物存在较高的生态风险。基于此，提出对流域水环境中铜、锌的污染应采取针对性的风险管控措施，以保护水生态系统安全。

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