范雪琪 郭晉 鐘志宏 萬永清 劉昕昊

摘 要：隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，工業(yè)污染尤其是重金屬污染對(duì)環(huán)境造成了極大的破壞，引起了我國乃至全球的高度重視。鉻（Cr）具有高毒性、致癌性，給土壤、水資源、大氣造成的污染在金屬污染重尤為嚴(yán)重。加強(qiáng)鉻污染的防御與治理應(yīng)是環(huán)保部門及相關(guān)企業(yè)對(duì)鉻污染防治管理的重中之重。本文論述了鉻污染的來源以及對(duì)其危害的分析，分析Cr的存在形態(tài)、污染現(xiàn)狀、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及調(diào)控措施。從而達(dá)到降低污染，保護(hù)環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞：鉻；污染現(xiàn)狀及危害；預(yù)防及治理

一、引言

鉻鹽是重要的無機(jī)化物之一，是我國重點(diǎn)發(fā)展的一類化工原料，廣泛應(yīng)用于多種部門電鍍、高級(jí)合金材料、印染、皮革、催化、香料、陶瓷、防腐、醫(yī)藥等，涉及國民經(jīng)濟(jì)商品品種的10%。我國每年對(duì)其的需求量為20多萬噸。但其產(chǎn)生的鉻渣又是最主要的重金屬工業(yè)污染源之一，其中的六價(jià)鉻具有很強(qiáng)的氧化性?？蓪?dǎo)致多種疾病，可以通過消化道和皮膚進(jìn)入人體，分布在肝和腎中，或經(jīng)呼吸道積存于肺部等。并且鉻渣中六價(jià)鉻具有水溶性，經(jīng)雨水沖淋滲入土壤深入地下污染地下水，或直接流入河流污染水體。因此，鉻渣的嚴(yán)重污染引起了全國乃至全世界的高度重視。

據(jù)調(diào)查，目前中國大大小小有30多家企業(yè)直接生產(chǎn)重鉻酸鹽，年生產(chǎn)能力超過30萬噸，總產(chǎn)量居世界第一位。每生產(chǎn)1噸鉻鹽產(chǎn)品，但同時(shí)每生產(chǎn)1噸鉻鹽就會(huì)產(chǎn)生2.5--3噸鉻渣。我國全國每年產(chǎn)生含鉻的新生有毒廢渣約75萬噸，加之歷年來堆存的鉻渣累計(jì)不低于200萬噸。任意排放和堆存鉻渣，不僅占用大量土地，而且鉻渣經(jīng)雨水淋洗沖刷，含鉻污水四處流溢，并下滲入土壤對(duì)河道、地下水造成污染。鉻渣對(duì)人體和環(huán)境造成的危害已越來越大，引起人們對(duì)鉻渣污染的廣泛重視，開展其綜合利用和污染治理意義重大勢(shì)在必行。為此，本文主要論述了鉻污染的來源、污染現(xiàn)狀、對(duì)環(huán)境的危害、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及調(diào)控措施的可行性進(jìn)行分析。以實(shí)現(xiàn)降低污染，保護(hù)環(huán)境的目的。

二、鉻的簡(jiǎn)介

在大氣、水體和土壤中均含有微量的鉻。鉻的價(jià)態(tài)很多，其中僅有三價(jià)鉻與六價(jià)鉻具有生物意義。鉻是人體內(nèi)必須的微量元素，它與脂類新陳代代謝有密切聯(lián)系，可以增加人體內(nèi)膽固醇的分解和排泄，是機(jī)體內(nèi)葡萄糖能量因子中的一個(gè)有效成分。如果食物不能夠提供足夠的鉻，人體將會(huì)出現(xiàn)鉻缺乏癥，影響脂類和糖類代謝。但若鉻過量，則危害人體健康狀態(tài)。鉻價(jià)態(tài)不同，鉻的吸收效率也不同，三價(jià)鉻的胃腸道吸收比六價(jià)鉻低，酸性條件下六價(jià)鉻能恢復(fù)三價(jià)鉻的胃腸道，鉻的攝入會(huì)引起體內(nèi)明顯的積累。鉻中毒主要是指六價(jià)鉻。由于不同的侵入途徑，臨床表現(xiàn)不同。飲用含鉻工業(yè)廢水的飲用水會(huì)引起腹部不適、腹瀉等中毒癥狀。鉻是皮膚異常反應(yīng)的過敏原，引起過敏性皮炎或濕疹。濕疹的特點(diǎn)大多是小的、裸的，表現(xiàn)出紅斑、浸潤(rùn)、滲出、脫皮和一長(zhǎng)時(shí)間的病程，并不能隨著時(shí)間的推移而痊愈。通過呼吸進(jìn)入，它可以刺激和腐蝕呼吸道，引起鼻炎、咽炎、支氣管炎，甚至在嚴(yán)重的病例中甚至穿孔。

三、鉻污染的遷移轉(zhuǎn)換及檢測(cè)方法

天然水中的鉻的質(zhì)量濃度一般在1～40 ?g/L之間，主要以Cr3+、CrO2-、CrO42-、Cr2O72- 4種離子形態(tài)存在，水中的鉻主要由三價(jià)鉻和六價(jià)鉻組成。鉻的存在直接影響其遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。大多數(shù)三價(jià)鉻被底部的泥漿吸收進(jìn)入固相。六價(jià)鉻在堿性水中穩(wěn)定，在溶液狀態(tài)下具有很強(qiáng)的遷移能力。因此，如果三價(jià)鉻在水中的優(yōu)勢(shì)，可以在中性和弱堿性水解的水中，產(chǎn)生不溶的鉻氫氧化物和水解或懸浮顆粒物質(zhì)強(qiáng)吸附在沉淀物中。如果六價(jià)鉻占優(yōu)勢(shì)，它大部分可溶于水。六價(jià)鉻通常是三價(jià)鉻毒性的100倍，但六價(jià)鉻可以減少到三價(jià)鉻，減少強(qiáng)度主要取決于做BOD5、COD、DO的值，DO的值越小，BOD5和COD值越高，還原性越強(qiáng)。因此，水中的六價(jià)鉻可以先由有機(jī)物分解為三價(jià)鉻，然后通過強(qiáng)吸附懸浮物質(zhì)沉淀到底層顆粒中，這是水中六價(jià)鉻的主要凈化機(jī)制之一。

水體中鉻的存在包括溶解態(tài)和顆粒態(tài)。水樣以0.45μm濾膜過濾酸化后測(cè)定可得溶解態(tài)鉻總量，其中，過濾后的水樣未經(jīng)酸化直接測(cè)得的具有電活性的游離及簡(jiǎn)單無機(jī)絡(luò)離子稱為很不穩(wěn)定態(tài)，另一部分被稱為配位狀態(tài)，包括有機(jī)物質(zhì)和膠體內(nèi)絡(luò)合弱介質(zhì)不穩(wěn)定狀態(tài)，絡(luò)合強(qiáng)慢不穩(wěn)定狀態(tài)而與水中有機(jī)物或膠體物強(qiáng)烈結(jié)合的是惰性狀態(tài)。采用化學(xué)萃取法及其改進(jìn)方法可將粒子狀態(tài)鉻的存在分為交換吸附在粘土礦物氫氧化鐵、氫氧化錳或腐殖質(zhì)組成，對(duì)環(huán)境變化最敏感的、有效的、最容易被生物體吸收的離子交換狀態(tài)：在乙酸中溶解，環(huán)境變化特別是當(dāng)pH值變化更容易釋放回水中重金屬碳酸鹽即碳酸鹽結(jié)合態(tài)；當(dāng)與水合氧化鐵和氧化錳結(jié)合時(shí)，它們中的一些會(huì)在環(huán)境發(fā)生變化時(shí)釋放。重金屬不能在水中被微生物降解，但只能在形態(tài)上進(jìn)行轉(zhuǎn)化、分散和富集。水中鉻的遷移過程是水解、沉淀、絡(luò)合、吸附和氧化還原。

四、鉻污染防治的調(diào)控措施

（1）稀釋法和換水法

（2）混凝沉淀法

（3）離子還原法和交換法

（4）離子交換法

（5）電修復(fù)法

（6）化學(xué)沉淀法

（7）氧化還原法

（8）電解法

（9）膜分離法：

（10）離子交換法：

五、土壤鉻污染防治措施

（1）生物修復(fù)技術(shù)

（2）微生物修復(fù)技術(shù)

（3）動(dòng)物修復(fù)

（4）植物修復(fù)技術(shù)

（5）生物處理法

六、鉻污染防治的可行性及實(shí)用性

含鉻廢水的傳統(tǒng)處理方法主要有化學(xué)沉淀、電沉積法、反滲透法、膜分離、電解、吸附法、離子交換法、物理化學(xué)法等。當(dāng)水中的鉻濃度較低且不具成本效益時(shí)，這些處理方法不能很好地去除。鉻是環(huán)境中無處不在的元素。印染企業(yè)將含鉻廢水排入水中，污染水體，嚴(yán)重危害生態(tài)系統(tǒng)。天然水中的鉻含量在1～40g之間，主要以CrO2、Cr3+、CrO42-和Cr2O72-離子的形式存在。因此，水中的鉻主要由三價(jià)和六價(jià)鉻化合物組成。鉻的存在形態(tài)決定了其在水中的遷移能力。大多數(shù)三價(jià)鉻被底部的泥漿吸收進(jìn)入固相。六價(jià)鉻在堿性水中相對(duì)穩(wěn)定，在溶解狀態(tài)下存在，遷移能力較弱。

七、總結(jié)

通過對(duì)當(dāng)前我國鉻染現(xiàn)狀的分析，了解了我國鉻污染分布為中部地區(qū)較為嚴(yán)重，可以看出我國鉻污染情況較為嚴(yán)重。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的工業(yè)企業(yè)為了減少成本，提高效益，而不按照規(guī)定將大量鉻渣隨意堆積，造成鉻渣滲透至土壤進(jìn)而污染地下水，對(duì)環(huán)境和人體造成了極大的危害，國家應(yīng)加大管理強(qiáng)度，對(duì)違規(guī)企業(yè)加大懲罰力度，減少違規(guī)排放。

土壤重金屬污染利用化學(xué)和物理化學(xué)方法進(jìn)行修復(fù)，具有一定的局限性，大規(guī)模處理污染土壤，可導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞、生物活性和土壤肥力退化。植物修復(fù)技術(shù)是一種新型高效的修復(fù)技術(shù)，具有良好的社會(huì)和生態(tài)綜合效益，容易被公眾所接受。因此，植物修復(fù)技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，也是未來田間土壤重金屬污染修復(fù)的研究重點(diǎn)。因此，重金屬污染是鉻污染場(chǎng)地土壤中復(fù)雜的物理和化學(xué)過程，影響修復(fù)的因素很多。

由于水體鉻污染也伴隨著富營養(yǎng)的趨勢(shì)，可以使用有機(jī)六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，使用三價(jià)鉻的沉積物吸附固相，降低鉻的遷移，減少污染的擴(kuò)散，然后，利用超富集植物從水生沉積物中鉻植物，人工收獲轉(zhuǎn)移，用于提取重金屬燃燒后，回收利用。因此，利用含鉻的濕生植物修復(fù)鉻污染水是一項(xiàng)很有前途的技術(shù)。

我國的污染問題不是一朝一夕就可以改善的，我們需要全國人民從自己做起，樹立環(huán)保意識(shí)，共同保衛(wèi)祖國。

作者簡(jiǎn)介

第一作者：范雪琪，中北大學(xué)朔州校區(qū)。

第二作者：郭 晉，中北大學(xué)朔州校區(qū)。鐘志宏，中北大學(xué)朔州校區(qū)。萬永清，中北大學(xué)朔州校區(qū)。劉昕昊，中北大學(xué)朔州校區(qū)。

（作者單位：中北大學(xué)朔州校區(qū)）