水環(huán)境中有機(jī)物污染現(xiàn)狀及減削技術(shù)

　　我國的水資源短缺，人均水量較低，僅為世界人均量的四分之一。并且隨著化學(xué)工業(yè)的飛速發(fā)展，以及我國工業(yè)重復(fù)用水率較低，工業(yè)廢水的排放量也在不斷增加，水污染較嚴(yán)重。有機(jī)物作為化工生產(chǎn)過程中的原始材料和中間產(chǎn)物，進(jìn)入水環(huán)境中的種類和數(shù)量也在急劇增加。有機(jī)物分為天然和人工合成兩大類。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人工合成的有機(jī)物越來越多。大部分有機(jī)物有毒并且容易生物積累，有些有機(jī)物濃度較低且不容易降解，部分有機(jī)物還有致畸、致癌、致突變的“三致”作用，對人類和環(huán)境的潛在危害特別大。另外，若水源中的有機(jī)物濃度超標(biāo)會(huì)使水中氯化物消毒帶來的副產(chǎn)物增多，且會(huì)增加水中混凝劑的使用量和鋁的剩余量，這些都會(huì)給人體健康帶來額外危害。近年來，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，加之分析檢測技術(shù)的不斷提高，有機(jī)物對環(huán)境的污染現(xiàn)狀引起了人們廣泛的關(guān)注。水中有機(jī)污染物除了大部分來自化工、造紙和制藥等行業(yè)外，還有一部分來自農(nóng)業(yè)中用的農(nóng)藥、化肥等，這些有機(jī)物一部分滲入到地表水源中，一部分通過地表徑流流入地上水源。水環(huán)境中有機(jī)物的污染不僅不能滿足人們?nèi)找鎸λh(huán)境要求的提高，而且也阻礙了我國各方面的快速發(fā)展。因此，研究我國水環(huán)境中有機(jī)物污染現(xiàn)狀及削減技術(shù)勢在必行。

　　一、我國水環(huán)境中有機(jī)物的污染現(xiàn)狀及危害

　　我國主要的江河湖泊或多或少都被有機(jī)物所污染。黃河、淮河、遼河以及松花江的污染最為嚴(yán)重，海河污染也比較嚴(yán)重，珠江和長江污染相對小一些。田懷軍等對重慶市的主城區(qū)飲用水水源作了檢測，一共檢測出了101種有機(jī)物，黃志丹等對東湖水以及來自于其的自來水進(jìn)行檢測，檢出了102種有機(jī)物，魏復(fù)盛等通過抽查方式檢測了江蘇省的二十五個(gè)水源地和二十五個(gè)自來水廠的出廠水，檢出的有機(jī)物高達(dá)468種，王玲玲等檢測了河南黃河流域七個(gè)城市的九個(gè)主要飲用水源水以及黃河小浪底水庫，檢測出的有機(jī)物高達(dá)599種，李偉中等對珠江三角洲某個(gè)市的飲用水源水和河涌水進(jìn)行了檢測，查出了226種有機(jī)物，吳南翔等分別檢測了婺江水域4個(gè)點(diǎn)的地面水和1個(gè)點(diǎn)的自來水，也檢測出了10幾種有機(jī)物，主要是苯環(huán)類、鹵代烴、萘、蓖、鄰苯二甲酯以及其他雜環(huán)類有機(jī)化合物。這些數(shù)字表明我國地表水中有機(jī)物的污染比較嚴(yán)重。除此之外，我國城市地下水有機(jī)物污染也較嚴(yán)重。在我國44個(gè)城市地下水的調(diào)查中，有高達(dá)42個(gè)城市地下水受到污染，并檢出數(shù)百種有毒有機(jī)物。

　　Kong等通過研究哈爾濱某污水處理廠對鄰苯二甲酸酯類及農(nóng)藥類有機(jī)物的去除效果發(fā)現(xiàn)，污水處理廠對這些有機(jī)物的最大去除率只有98.9%，最小去除率只有22.7%，表明污水處理廠對上述有機(jī)物具有一定的去除效果。但像鄰苯二甲酸酯類的有機(jī)污染物屬于內(nèi)分泌干擾物，所謂的內(nèi)分泌干擾物，又被叫做環(huán)境激素，會(huì)對人體或動(dòng)物的內(nèi)分泌系統(tǒng)進(jìn)行干擾，從而引起生理功能紊亂，它們就像雌激素的作用一樣，即便是量非常小，也會(huì)對生物體帶來危害，引發(fā)各種病變。已有研究表明，鄰苯二甲酸酯會(huì)干擾人體正常激素分泌，影響兒童發(fā)育，損害人體器官。我國是生產(chǎn)和使用鄰苯二甲酸酯類化合物的大國，且每年的使用量還在增加，從珠江、長江、黃河流域及松花江流域等水環(huán)境系統(tǒng)中均檢出鄰苯二甲酸酯類有機(jī)污染物的存在。此外，王玉福也研究了我國水環(huán)境中雌激素的污染情況，通過對所抽測的地表水及自來水的檢測，均不同程度地檢出了環(huán)境雌激素活性物質(zhì)，從而得出了我國城市自來水中含有環(huán)境雌激素活性物質(zhì)的結(jié)論。酚類屬于高毒性有機(jī)物，通過口腔呼吸以及皮膚進(jìn)入人體內(nèi)，它可以對中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行抑制而對肝臟和腎臟造成損害。苯酚及其衍生物在污水中較為常見且難降解。已有研究表明，飲用水中苯酚的含量一定要小于0.002mg/L，不然就會(huì)對人身體產(chǎn)生危害。此外，農(nóng)作物灌溉水中酚類化合物濃度高于100mg/L時(shí)，會(huì)造成農(nóng)作物的大量減產(chǎn)甚至枯死。

　　二、水環(huán)境中有機(jī)物的削減技術(shù)

　　當(dāng)前常規(guī)的凈水工藝對大量的有機(jī)物特別是能在水中溶解的有機(jī)物去除效果較差。水的深度處理技術(shù)是指水在進(jìn)行常規(guī)處理后，再采用一些其他新的技術(shù)，把不能有效除去的有機(jī)物徹底除去。從目前的研究情況看，被用于深度去除水中有機(jī)污染物的較為行之有效的物理化學(xué)和生物處理技術(shù)主要有：

　　2.1 物理化學(xué)技術(shù)

　　2.1.1 吸附技術(shù)

　　吸附技術(shù)是一種應(yīng)用較多且特別重要的一種深度水處理技術(shù)?；钚蕴渴且环N吸附能力較強(qiáng)的多孔疏水性的非極性吸附劑，通過其表面上的物理吸附作用將水中的非極性或弱極性的有機(jī)物吸附?；钚蕴课娇梢杂行У厝コ杏袡C(jī)污染物，但活性炭的價(jià)格太貴，水處理成本高，也無形中阻礙了其大規(guī)模的應(yīng)用。環(huán)糊精因其價(jià)格低廉、無毒、環(huán)境友好等優(yōu)勢在水污染處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，環(huán)糊精具有外部親水、內(nèi)部疏水的圓臺(tái)狀獨(dú)特結(jié)構(gòu)，利用內(nèi)腔可與極性分子形成主-客體包含物，因此，被用于水溶液中有機(jī)污染物的去除。還可以通過多種化學(xué)修飾或者與各種材料有效復(fù)合，達(dá)到環(huán)糊精基復(fù)合吸附劑的高效功能化拓展，有一些有機(jī)污染物由于其極性比較大從而不易被環(huán)糊精吸附，可先將環(huán)糊精與一些含有極性基團(tuán)的交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)來增加環(huán)糊精內(nèi)腔的極性。比如環(huán)糊精通過與含有羧基的交聯(lián)劑結(jié)合來得到一種等電點(diǎn)較低的吸附材料，從而來吸附一些像含胺基的等電點(diǎn)較高的有機(jī)污染物。碳納米管也是近年來新發(fā)現(xiàn)的一種吸附材料，其與有機(jī)物間的多種相互作用、碩大的比表面積以及獨(dú)特的多孔和空心結(jié)構(gòu)，對水環(huán)境中多種有機(jī)物都具有比較好的吸附性能，引起了學(xué)者們的廣泛研究。

　　2.1.2 高級(jí)氧化技術(shù)

　　高級(jí)氧化技術(shù)可以將一些有毒難降解的有機(jī)物進(jìn)行分解，它是一種強(qiáng)化的化學(xué)氧化過程。該技術(shù)是目前最有效的去除水中有機(jī)物的技術(shù)之一，因?yàn)楦呒?jí)氧化產(chǎn)物-羥基自由基具有非常高的氧化還原電位且含有不飽和鍵，能快速地與化合物產(chǎn)生氧化反應(yīng)。目前用于除去水中有機(jī)物的高級(jí)氧化技術(shù)主要有光催化氧化技術(shù)、Fenton氧化技術(shù)、電催化氧化、超聲催化氧化以及多種技術(shù)相互結(jié)合等，這些高級(jí)氧化技術(shù)對于去除水中難降解的有機(jī)物具有非常重要的作用。其中，利用超聲的空化效應(yīng)、自由基效應(yīng)以及機(jī)械效應(yīng)強(qiáng)化光催化的催化效能，實(shí)現(xiàn)超聲和光催化對水中有機(jī)污染物的協(xié)同降解來增加有機(jī)物的降解效率。它的優(yōu)點(diǎn)就是：操作簡單，對設(shè)備要求低，尤其是處理含有高毒性、難降解的有機(jī)污染物(比如烴類、酚類等)的廢水方面更顯優(yōu)勢，在將廢水中有機(jī)污染物有害變無害以及避免二次污染等方面具有重要意義。

　　2.1.3 電化學(xué)技術(shù)

　　早在20世紀(jì)60年代后期，電化學(xué)方法就開始應(yīng)用于廢水中有機(jī)物的處理，近年來得到了更快的發(fā)展。常用的電化學(xué)方法有電氧化法、電還原法、電凝聚法、電滲析法和微電解法等。和其他廢水處理方法相比，電化學(xué)方法具有去除效率高、適應(yīng)面廣、無二次污染、可操控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但也具有成本高、能耗大、不能完全將有機(jī)物分解等缺點(diǎn)。為了盡可能的利用電化學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)，許多研究者對電化學(xué)方法進(jìn)行了大量的研究。把鋼渣作為電極材料應(yīng)用于電化學(xué)污水處理，由于特殊的化學(xué)組成，鋼渣粒子電極在三維電催化反應(yīng)器中不僅起到電極的作用，鋼渣本身所含有的一些化學(xué)成分也能與水溶液中的有機(jī)污染物反應(yīng)，從而提高了水環(huán)境中有機(jī)物的除去效率。

　　2.1.4 膜技術(shù)

　　膜技術(shù)是近些年來水處理領(lǐng)域研究最熱和發(fā)展最快的一項(xiàng)新技術(shù)，其原理比較簡單，通過膜的物理截留原理對水進(jìn)行過濾來得到更安全的出水。膜分離技術(shù)是通過不同大小孔徑的膜來篩選和分離水中有機(jī)物質(zhì)，不用額外再加入藥劑，就能除去許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)污染物，操作設(shè)備較簡單，便于自動(dòng)化管理控制。趙德明等通過電化學(xué)腐蝕法來預(yù)處理含有對氟硝基苯的廢水，通過把廢水中的對氟硝基苯轉(zhuǎn)化為氨基氟苯來使廢水的可生化性提高，較為有效地降低了對氟硝基苯對微生物的毒性，達(dá)到了預(yù)處理的效果。

　　2.2 生物技術(shù)

　　生物法是通過微生物來分解或吸附污水中的有機(jī)污染物，并將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒無害物質(zhì)的目的。生物法包括生物接觸氧化法、活性污泥法和生物膜法等。利用生物技術(shù)來處理水中有機(jī)物的污染，優(yōu)點(diǎn)是操作和管理和設(shè)備簡單，投資較少、效率較高，處理量大且不產(chǎn)生二次污染，不足之處是處理起來耗時(shí)較長，對占地面積要求比較高，有一些菌種培育時(shí)間長，由于有毒有害的有機(jī)污染物會(huì)把微生物殺死，所以有時(shí)很難用普通的生物降解法去除。

　　三、結(jié)語與展望

　　物理化學(xué)技術(shù)和生物技術(shù)等都可用于水環(huán)境中有機(jī)物的處理，因其各自的特點(diǎn)及適用條件都有一定的研究價(jià)值。由于大多數(shù)有機(jī)物具有難降解的特點(diǎn)，單一的處理技術(shù)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都有一定的局限性，有時(shí)不能達(dá)到很好的處理效果。近年來，國內(nèi)學(xué)者將研究重點(diǎn)放在多種技術(shù)的優(yōu)化組合。因此，在單一技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上，探索多種技術(shù)的組合工藝，來發(fā)揮他們的協(xié)同作用，這也是未來水環(huán)境中有機(jī)物處理研究領(lǐng)域的發(fā)展方向。(來源：甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院冶金與化學(xué)工程系)