重金属铅污染及防治技术研究
摘要
关键词
重金属铅;污染;防治技术
正文
0引言
随着我国工业化和城市化发展脚步的逐渐加快,重金属污染问题愈发突出,对于生态环境,以及人们健康产生了严重影响。其中重金属铅作为典型污染元素,由于其应用领域较为广泛,给生态环境、人类健康带来了极大风险,尤其以水体、土壤中的重金属铅污染较为严重,这些重金属铅不仅来源于工业废水排放等活动,还可能与地质背景、农业面源污染等多种因素密切相关。因此,加强对于重金属铅污染以及防治技术的研究和探讨是十分有必要的,有助于深入了解重金属铅污染情况,以便采取更为有效的防治技术措施,降低铅污染影响。
1研究区概况
此次重金属铅污染防治技术研究过程中,选用了某条天然河流为采样对象,该河流全长105km,是当地的主要河流之一,主要作为航运通道,并用于农业灌溉当中。随着近年来当地经济的快速发展,以及城镇化建设脚步的逐渐加快,该河流受到了严重的人为干扰影响,在流域中面积占比高达75.6%。经过监测,该河道断面水质情况如表1所示。
表 1 河道水质情况
年份 | 重铬酸盐指数 | 氨氮 | 总磷 | 总氮 |
CODc | NH₄*-N | TP | TN | |
(mg/L) | (mg/L) | (mg/L) | (mg/L) | |
2014年 | 19.00 | 0.072 | 0.124 | 1.559 |
2015年 | 22.6 | 1.076 | 0.125 | 1.641 |
2016年 | 23.04 | 2.074 | 0.176 | 3.313 |
2017年 | 25.53 | 2.139 | 0.219 | 4.598 |
2018年 | 23.87 | 1.118 | 0.157 | 2.659 |
2019年 | 19.61 | 0.601 | 0.06 | 2.644 |
2020年 | 18.81 | 0.502 | 0.049 | 2.567 |
2021年 | 17.00 | 0.788 | 0.163 | 3.640 |
2022年 | 16.22 | 0.956 | 0.163 | 2.432 |
2重金属铅污染分析
2.1铅的来源
结合研究区内实际情况展开分析,河道中重金属铅主要来源于周围工业产业排放、农业活动以及自然环境。由于该区域近年来发展较为迅速,尤其以工业产业为主,实际生产过程中,尤其是在矿业、化工、油漆、电池制造等行业,排放的废气、废水和固体废物中含有大量的铅,造成严重污染。此外,农业生产中使用的化肥、农药等化学物质,在河道周边的土壤中残留,随着时间的流逝逐渐迁移,也是造成铅污染的重要来源。相关研究表明,农业面源中COD、TN及TP排放在地表水体污染中占有较大比例,其中COD占比为43.7%,TN占比为57.2%,而TP在地表水污染总负荷中占比甚至达到了67.4%,农业面已成为了当前我国河道污染的主要来源。除此之外,重金属铅还可能来自自然界当中,部分岩石风化、火山爆发等自然现象也会释放铅元素,使得铅在环境中得以传播和分布[1]。
2.2污染影响
铅污染对于生态环境的影响主要体现在水生生物、土壤微生物两个方面,铅对水生生物具有很高的毒性,可以通过水体中的食物链逐渐积累,不仅会抑制鱼类、水生植物的生长,而且还会造成此类生物死亡,影响水生态系统平衡。在土壤微生物方面,重金属铅污染会影响微生物活性,进而降低土壤肥力和质量,最终可能会影响整个生态系统的稳定性,威胁农业正常生产。铅元素对于人类的影响主要体现在摄入途径和健康两个方面,由于铅可以通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体,因此人类可通过食物、空气以及水资源等摄入重金属铅,若长期暴露于铅环境中,会导致神经系统损伤、血液系统疾病、肾脏损害等健康问题,对于儿童和孕妇的影响更为严重,其表现和危害影响也更为突出。
3高锰酸盐指数测定
3.1实验材料
为了确保实验结果的准确性和可靠性,此次实验选择了精密的实验仪器和高质量的试剂。实验仪器包括连续流动分析仪、分析天平、超纯水仪以及容量瓶等。
在试剂选择方面,选用了由上海市计量测试技术研究院提供的高锰酸价标准溶液,以及硫酸等,其中高锰酸价融余额的标准职位0.1005mg/L,硫酸的质量浓度为237mg/L。在水样保存方面,为确保此次实验结果的可靠性以及有效性,严格按照规定条件保存水样,以防止水样污染,或者降解。
3.2实验方法
在此实验中,主要使用高锰酸盐指数的测定(GB11892-1989)分析方法,在实验中所使用的溶液标准如表2。
表 2 高锰酸盐指数的测定溶液用量
草酸钠标准溶液浓C(mo1/L) | 草酸钠标准溶液加入量 ml | 高锰酸钾溶液标定 | 高锰酸钾溶液消耗量(m1)1 | 高锰酸钾溶液消耗量(m1)Ⅱ | K值 | 高锰酸钾洛液浓度C,(mo1/L) |
0.0100 | 10.00 | 10.20 | 10.20 | 0.980 | 0.009804 |
3.3实验步骤
在实际检测过程中,需先启动自动进样器,然后通过蠕动泵来压缩不同内径的泵管,以此确保样品以及KMnO4溶液能够按照预设的比例吸入到管路系统中。然后在105℃的高温环境下对混合物进行加热,保障二者混合均匀,并将干扰物分离出去,使得KMnO4与水中的可氧化物质充分发生反应。反应完成后,混合物将进入检测器中,检测仪器会在520nm的波长处对剩余的KMnO4吸光度进行测量,然后由计算机对测量结果进行处理,得出最终的检测结果。在整个检测过程中,为进一步确保保证样品和管路系统洁净,以免影响检测结果的可靠性,需导入空气泡,用于间隔样品和清洗管路。此外,为防止混合物在沸腾时产生剧烈的波动,可借助增压设置提高沸点,确保实验过程的顺利性以及安全性。
3.4数据分析
在实验过程中,需严格展开质量控制,进行空白样品的测定、平行样品的制备,并设计对照实验,以确保实验数据的准确性和可靠性。此次实验过程中,对样品空白溶液展开了连续12次的检测,然后以此为基础计算标准偏差,并按照3倍标准值偏差,确定了高锰酸盐指数检出限,并对此次检测方法的精密度进行了确认。检出限计算公式为:
式中,M表示检出限,单位为mg/L;S表示n次平行测定标准差,单位为mg/L;t表示置信度为99%,自由度为n-1时的t值;n表示测定次数。
此外,根据相关规范要求,实际进行水质检测过程中,测定下限应为检出限的四倍,计算公式如下:
式中,R表示测定下限,单位为mg/L;M表示检出限,单位为mg/L。
经过对COD、高锰酸钾标准溶液的重复测定,最终确定方法的精密度情况如表3所示。
表 3 方法精密度
样品序号 | 配置值(mg/L) | 精密度(%) |
1 | 1 | 2.6 |
2 | 3 | 1.2 |
3 | 5 | 1.6 |
4 | 7 | 1.9 |
5 | 9 | 2.4 |
6 | 11 | 2.3 |
除此之外,此次实验采用加标回收的方式展开,加标回收率计算公式为:
式中,P表示加标回收率,单位为%;C表示加标样品的被测成分浓度,单位为mg/L;V表示加标后样品体积,单位为ml;C´表示原样品中被测成分浓度,单位为mg/L;V´表示鸳鸯谱体积,单位为ml;c表示标准溶液浓度,单位为mg/L;v表示标准溶液体积,单位为ml。
经检测,此次实验过程中,样品加标回收率均处于93%以上,准确度较高,能够满足实际测试要求。
3.5结果讨论
经过对此次实验结果的深入分析,详细明确高锰酸盐指数,其具体数据如表4
表 4 高锰酸盐指数检测数据
样品编号 | 稀释比(f) | 取样量V(m1) | 高锰酸钾标准溶液消耗量 ml | 样品浓度mg/L | 备注 | ||
空1 | X | 100.0 | 0.00 | 0.30 | 0.30 | 0.5L | |
空2 | X | 100.0 | 0.00 | 0.31 | 0.31 | 0.5L | |
AB1 | X | 100.0 | 0.00 | 3.80 | 3.80 | 2.8 | |
AB2 | X | 100.0 | 0.00 | 3.40 | 3.40 | 2.5 | |
AB3 | X | 100.0 | 0.00 | 3.42 | 3.42 | 2.2 | |
BB1 | X | 100.0 | 0.00 | 3.00 | 3.00 | 1.8 | |
BB2 | X | 100.0 | 0.00 | 2.50 | 2.50 | 1.8 | |
BB3 | X | 100.0 | 0.00 | 2.45 | 2.45 | 1.8 | |
实验BB3 | X | 100.0 | 0.00 | 2.45 | 2.45 | 1.8 | |
实验结果表明,随着污染程度的增加,水体的高锰酸盐指数呈现出明显的上升趋势,与最初的实验预期相符,说明高锰酸盐指数可以作为评估水体污染程度的重要指标。
最后,为保障此次研究结果的可靠性,以及实践参考意义,进一步讨论了实验结果的局限性。本次实验的结果为水污染治理实践提供了技术参考,有助于更好地理解水体的健康状况,从而制定出更加科学合理的污染防治措施。然而,实验结果也存在一定局限性,此次实验样品的采集范围有限,具有一定针对性,因此实验结果可能无法完全代表水体的实际情况。因此,在后续的研究中,需要进一步扩大实验样本,以提高实验结果的可靠性和准确性。
4重金属铅污染防治技术对策
4.1现有防治技术概述
结合当前环保技术手段,对于水体重金属铅的污染防治技术主要包括物理法、化学法和生物法三种。其中,物理法指的是通过物理过程如过滤、吸附等手段,去除水体、土壤或空气中的铅污染物质,该方法的主要优势特点为操作简单,成本相对较低,但污染处理效率和效果较为有限,且往往需要大量的后续处理,还需要结合其他处理技术。
化学法则是利用化学反应,将铅污染物转化为无害物质或者将其固定在固体中,以减少铅的生物可利用性。与物理技术相比,化学法的处理效果相对较为彻底,但需要使用大量的化学试剂,处理过程可能会产生二次污染,存在一定风险。
生物法主要是利用微生物或者植物对铅的吸收、转化能力,通过培育菌株等方式达到清除铅污染的目的。如以微生物促进植物修复重金属污染技术,如图1所示。该方法具有环境友好、可持续性强的优点,但去除效率和处理速度相对较慢,且对环境条件有一定要求[3]。
图1 以微生物促进植物修复重金属污染技术
4.2基于高锰酸盐指数分析法的防治技术建议
4.2.1 优化监测方法,提高污染预警能力
高锰酸盐指数分析法可通过对水样中高锰酸盐的消耗速率进行测定,进而间接估算出铅等重金属的浓度。基于这种分析方法,可以构建出一套系统的重金属铅污染防治技术对策,旨在更有效地控制和减少铅污染对环境和人类健康的影响。
对此,需要进一步优化监测方法,在此过程中,不仅需要提高监测设备的精准度,还需加强对于监测人员的专业培训,确保能够及时发现污染迹象。此外,还需要积极利用现代信息技术,比如大数据分析和人工智能预测模型,进一步提高污染预警的能力,实现对于水污染情况的实时监控,并预测潜在的污染风险,在铅污染问题恶化之前采取预防措施。除此之外,还需要进一步优化改进高锰酸盐指数分析法的实验条件和操作流程,提高分析的精确度和灵敏度,从而提升对铅污染的预警能力。确保能够在铅污染问题出现时,甚至在污染情况发生前,及时发现并采取有效应对和处置措施[4]。
4.2.2 推广清洁生产与环保政策
为更好地实现对于重金属铅污染的有效防治,还需要大力推广清洁生产和环保政策。通过制定和实施更为严格的环境保护法规,限制企业行为,防止企业在发展工业的过程中,牺牲生态环境。与此同时,还需要积极鼓励企业采用无铅或低铅的原材料和生产工艺,并加强技术扶持,帮助企业实现绿色化生产,从源头上减少铅污染的产生和排放,以减轻铅污染对环境和人类健康的危害[5]。
5结束语
本文基于重金属铅污染及防治技术问题,就高锰酸盐指数分析法在重金属铅污染监测中的应用展开分析,以实际河道为检测对象,对实验材料、方法以及步骤等环节展开探讨,证明了高锰酸盐指数分析法在重金属铅污染监测中的有效性,并提出了重金属铅污染防治技术对策。综上所述,本文撰写取得了对于重金属铅污染的监测和防治对策,为实践工作的高效开展提供了技术支持。相信随着对重金属污染防治技术的深入研究和实践探索,我国环境监控和污染防治水平将会得到进一步提升。
参考文献:
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