水環(huán)境中有機物污染現(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。有機物作為化工生產(chǎn)過程中的原始材料和中間產(chǎn)物，進入水環(huán)境中的種類和數(shù)量也在急劇增加。有機物分為天然和人工合成兩大類。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人工合成的有機物越來越多。大部分有機物有毒并且容易生物積累，有些有機物濃度較低且不容易降解，部分有機物還有致畸、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，若水源中的有機物濃度超標(biāo)會使水中氯化物消毒帶來的副產(chǎn)物增多，且會增加水中混凝劑的使用量和鋁的剩余量，這些都會給人體健康帶來額外危害。近年來，隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，加之分析檢測技術(shù)的不斷提高，有機物對環(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種有機物，黃志丹等對東湖水以及來自于其的自來水進行檢測，檢出了102種有機物，魏復(fù)盛等通過抽查方式檢測了江蘇省的二十五個水源地和二十五個自來水廠的出廠水，檢出的有機物高達468種，王玲玲等檢測了河南黃河流域七個城市的九個主要飲用水源水以及黃河小浪底水庫，檢測出的有機物高達599種，李偉中等對珠江三角洲某個市的飲用水源水和河涌水進行了檢測，查出了226種有機物，吳南翔等分別檢測了婺江水域4個點的地面水和1個點的自來水，也檢測出了10幾種有機物，主要是苯環(huán)類、鹵代烴、萘、蓖、鄰苯二甲酯以及其他雜環(huán)類有機化合物。這些數(shù)字表明我國地表水中有機物的污染比較嚴(yán)重。除此之外，我國城市地下水有機物污染也較嚴(yán)重。在我國44個城市地下水的調(diào)查中，有高達42個城市地下水受到污染，并檢出數(shù)百種有毒有機物。

　　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)藥類有機物的去除效果發(fā)現(xiàn)，污水處理廠對這些有機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物具有一定的去除效果。但像鄰苯二甲酸酯類的有機污染物屬于內(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，會對人體或動物的內(nèi)分泌系統(tǒng)進行干擾，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物，通過口腔呼吸以及皮膚進入人體內(nèi)，它可以對中樞神經(jīng)系統(tǒng)進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，會造成農(nóng)作物的大量減產(chǎn)甚至枯死。

　　二、水環(huán)境中有機物的削減技術(shù)

　　當(dāng)前常規(guī)的凈水工藝對大量的有機物特別是能在水中溶解的有機物去除效果較差。水的深度處理技術(shù)是指水在進行常規(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)。活性炭是一種吸附能力較強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物吸附?；钚蕴课娇梢杂行У厝コ杏袡C污染物，但活性炭的價格太貴，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)部疏水的圓臺狀獨特結(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的交聯(lián)劑進行交聯(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較低的吸附材料，從而來吸附一些像含胺基的等電點較高的有機污染物。碳納米管也是近年來新發(fā)現(xiàn)的一種吸附材料，其與有機物間的多種相互作用、碩大的比表面積以及獨特的多孔和空心結(jié)構(gòu)，對水環(huán)境中多種有機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 高級氧化技術(shù)

　　高級氧化技術(shù)可以將一些有毒難降解的有機物進行分解，它是一種強化的化學(xué)氧化過程。該技術(shù)是目前最有效的去除水中有機物的技術(shù)之一，因為高級氧化產(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物的高級氧化技術(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，這些高級氧化技術(shù)對于去除水中難降解的有機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)以及機械效應(yīng)強化光催化的催化效能，實現(xiàn)超聲和光催化對水中有機污染物的協(xié)同降解來增加有機物的降解效率。它的優(yōu)點就是：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、可操控性強等優(yōu)點，但也具有成本高、能耗大、不能完全將有機物分解等缺點。為了盡可能的利用電化學(xué)方法的優(yōu)點，克服其缺點，許多研究者對電化學(xué)方法進行了大量的研究。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污染物反應(yīng)，從而提高了水環(huán)境中有機物的除去效率。

　　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)展最快的一項新技術(shù)，其原理比較簡單，通過膜的物理截留原理對水進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)雜的有機污染物，操作設(shè)備較簡單，便于自動化管理控制。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)來處理水中有機物的污染，優(yōu)點是操作和管理和設(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較長，對占地面積要求比較高，有一些菌種培育時間長，由于有毒有害的有機污染物會把微生物殺死，所以有時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)境中有機物的處理，因其各自的特點及適用條件都有一定的研究價值。由于大多數(shù)有機物具有難降解的特點，單一的處理技術(shù)在技術(shù)和經(jīng)濟上都有一定的局限性，有時不能達到很好的處理效果。近年來，國內(nèi)學(xué)者將研究重點放在多種技術(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)