重金属铅污染及防治技术研究

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毛青

岳阳市岳阳县生态环境监测站 湖南岳阳 414100

摘要

高锰酸盐指数分析法具有操作简便、快速、灵敏度高等优点,将其应用在重金属铅污染防治过程中,有助于提高污染监测的准确性和可靠性,为防治工作的有效开展提供良好支持。本文从重金属污染概况入手,简要介绍了铅的来源与污染影响,并详尽探讨了高锰酸盐指数在重金属铅污染监测中的实际应用,明确了实验材料、方法以及步骤等,最后,总结提出了重金属铅污染防治技术对策,以期能够实现对于重金属铅污染的有效控制和防治,为实践工作的高效开展提供技术支持,同时也有助于充实相关理论技术研究内容。


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。

1 河道水质情况

年份

重铬酸盐指数

氨氮

总磷

总氮

CODc

NH*-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

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

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/LS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/LM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。

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/LV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/LV´表示鸳鸯谱体积,单位为ml;c表示标准溶液浓度,单位为mg/Lv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

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

1

X

100.0

0.00

0.30

0.30

0.5L


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]

 

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:

[1]梁啟俊,王冰清,殷爱华.佛山村级工业园土壤重金属污染防治必要性与修复可行性探讨[J].环境与发展,2023,35(04):87-93.

[2]陈洲杰,刘宣汝,严镔镔.海洋沉积物重金属检测方法及污染防治研究进展[J].低碳世界,2023,13(06):25-27.

[3]郑淑兰.广东大亚湾水产资源省级自然保护区沉积物中重金属污染及防治初探[J].渔业研究,2022,44(06):573-580.

[4]李春芳.重金属铅污染及防治对策分析[J].山西化工,2024,44(06):262-264.

[5]陈丽君.土壤重金属污染防治技术研究进展[J].资源节约与环保,2020,(04):88.

 


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