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铊污染治理:守护环境与健康的关键之战
发布时间:2025-01-08

一、“毒铊” 肆虐,警钟敲响

近年来,铊污染事件频发,犹如一记记重锤,敲打着我们的生态环境安全防线。

2022 年 11 月,江西省锦江流域突发铊污染重大事件。江西齐劲材料有限公司违法排污,私自将含铊生产废水经暗管排入园区污水处理厂,而该厂无除铊工艺,致使含铊污染物流入耶溪河,进而威胁锦江干流。宜春市高安生态环境局监测显示,铊浓度超标,受影响河段长达约 160.7 公里,锦江干流沿线 3 个集中式饮用水水源地铊浓度超标,县级城市集中式饮用水水源地取水中断。这一事件不仅造成了直接经济损失 500.8 万元,用于污染处置、应急监测、饮水保障工程等,更让沿岸居民陷入用水恐慌。

时间回溯到 2010 年,广东北江中上游河段铊超标,源头指向中金岭南下属的韶关冶炼厂排污。该厂作为铅锌冶炼企业,在生产过程中违规操作,大量含铊废水排入北江。彼时,北江沿线城市如清远、广州等地的居民用水安全受到严重威胁,生态环境也遭受重创。当地政府紧急行动,责令该厂停产,全力保障供水安全,可污染带来的阴霾许久才慢慢散去。

这些铊污染事件绝非孤例,它们带来的危害触目惊心。在水源方面,铊污染使得水质恶化,无法直接饮用,水厂为净化水质投入巨大成本,居民生活用水受限,水生生物更是在这 “毒水” 中艰难求生,鱼虾死亡、藻类疯长,水生态系统失衡。土壤被铊污染后,农作物生长受阻,粮食减产,重金属铊在植物体内富集,流入市场,威胁人们餐桌安全。对居民健康而言,铊中毒危害极大,急性中毒会迅速引发恶心、呕吐、腹痛等消化道症状,紧接着是下肢麻木、烧灼样疼痛的周围神经病变,不出几周,头发束状脱落,甚至斑秃、全秃;慢性中毒则悄然侵蚀视神经、迷走神经和脑神经,导致视力下降、声音嘶哑、吞咽困难等,给患者身心带来无尽痛苦。铊污染治理,已然刻不容缓。

二、铊污染从哪来

(一)工业废水废气废渣的 “贡献”

在现代工业体系中,有色金属冶炼堪称铊污染的一大 “元凶”。以铅锌冶炼为例,在矿石熔炼环节,含铊矿石经高温焙烧,铊元素会以气态形式挥发出来,随烟气进入后续的净化系统。由于铊的沸点较低,约为 1457℃,在冶炼高温下极易气化。这些含铊烟气若未经有效处理,直接排放到大气中,会随着大气环流扩散,最终通过干湿沉降重回地表,污染土壤与水源。据相关研究,部分铅锌冶炼厂周边土壤中铊含量相较于背景值可高出数十倍甚至数百倍,而厂区附近河流沉积物中的铊含量也显著超标。

化工制药领域同样是铊污染的 “重灾区”。在一些药物合成过程中,铊化合物被用作催化剂,例如某些含铊的有机合成反应,虽然铊的用量相对较少,但生产过程中的废水、废气排放若缺乏严格管控,铊就会悄然进入环境。而且化工企业在生产过程中常涉及大量酸碱物质,这会改变铊的化学形态,使其更易迁移转化,增大污染范围。某化工园区曾因一家药企违规排放含铊废水,导致园区内地下水铊浓度超标,周边居民的井水受到污染,无法正常饮用,只能依赖外部送水保障基本生活用水。

电子工业的蓬勃发展背后,也隐藏着铊污染隐患。电子元件制造过程中,铊被用于半导体材料、光电管等部件的生产。比如在半导体掺杂工艺中,微量铊可改变材料的电学性能,但生产线上的清洗废水、蚀刻废液等若未经专业处理,就会成为铊污染的源头。这些废水通常含有复杂的化学成分,处理难度大,一旦直排,其中的铊会污染地表水,进而渗透到土壤中,影响农作物生长,还可能通过食物链富集,威胁人体健康。

(二)矿产开采的 “副作用”

铊在自然界中极少独立成矿,多伴生于其他矿产资源,如铅锌矿、铜矿、硫铁矿等。在矿产开采过程中,铊污染问题如影随形。当开采这些伴生矿时,原矿被破碎、研磨,铊会随之释放出来。以云南某铅锌矿为例,矿石中铊含量平均约为 10mg/kg,在开采过程中,大量矿渣露天堆放。这些矿渣未经妥善处置,在雨水冲刷下,其中的铊溶出,渗入土壤,导致矿区周边土壤铊含量急剧上升,原本肥沃的土地变得贫瘠,植被生长受阻,农作物产量锐减。

尾矿库作为矿山开采废弃物的集中存放地,若管理不善,极易引发铊污染事故。尾矿库中的尾矿砂富含铊,一旦坝体出现裂缝、渗漏,尾矿废水就会泄漏,直接污染下游水体。湖南某铜矿的尾矿库,因年久失修,在一场暴雨后发生泄漏,含铊废水汹涌而下,致使下游河流铊浓度瞬间飙升,河水浑浊不堪,鱼虾绝迹,周边生态系统遭受毁灭性打击,河流生态功能在很长一段时间内难以恢复。

三、铊污染危害大揭秘

(一)对人体的 “致命打击”

铊一旦通过饮水、食物等途径侵入人体,就如同隐匿的 “杀手”,开启一场悄无声息却致命的破坏之旅。它极易在人体的肾脏、骨骼、肝脏等器官组织内蓄积,这源于铊离子与人体细胞内某些关键离子在电荷、半径等方面的相似性,使其能巧妙 “伪装”,混入细胞内部。神经系统首当其冲,铊会干扰神经细胞的正常代谢,阻断神经冲动的传导,初期表现为肢体麻木、疼痛,如同千万根针在刺扎,随后逐渐发展为运动障碍,患者行走不稳,仿佛踩在棉花上,严重时甚至陷入瘫痪。消化系统也难逃厄运,铊刺激胃肠道黏膜,引发剧烈呕吐、腹泻,导致脱水与电解质紊乱,让身体机能迅速衰退。而在泌尿系统,铊会损伤肾小管,影响肾脏的过滤与重吸收功能,使得尿液中出现蛋白、红细胞等异常成分,长期积累可引发肾衰竭,生命的 “净化工厂” 就此停摆。更令人惊悚的是,铊中毒后期,患者头发会大把脱落,出现斑秃甚至全秃,这是因为铊破坏了毛囊细胞的正常生长周期,让原本乌黑亮丽的头发变得稀疏、脱落,给患者身心带来双重折磨,若得不到及时救治,最终将夺走鲜活的生命。

(二)生态环境的 “灾难”

在土壤生态系统中,铊污染宛如一场 “酸雨”,侵蚀着大地的生机。当土壤铊含量超标,土壤微生物的群落结构遭受重创,有益微生物数量锐减,它们本是土壤中物质循环、养分转化的 “工程师”,如今 “罢工”,土壤肥力迅速下降,板结硬化。植物生长在这片 “毒土” 之上,根系吸收水分、养分时,铊离子趁虚而入,阻碍植物体内的光合作用、呼吸作用等生理过程,导致叶片发黄枯萎、植株矮小,农作物更是深受其害,粮食减产甚至绝收,且果实中的铊含量超标,一旦流入食物链,后患无穷。

水体生态一旦被铊污染,那便是一场 “灭顶之灾”。铊在水中以不同化学形态存在,或溶解态,或吸附于悬浮颗粒物,无论何种形态,都对水生生物极具毒性。鱼类接触含铊水体后,铊会干扰鱼鳃的气体交换功能,使其呼吸困难,同时损害鱼的神经系统,让鱼儿失去正常游动能力,在水中痛苦挣扎,直至死亡。浮游生物作为水生食物链的底层,对铊污染更为敏感,大量浮游生物死亡,食物链断裂,以它们为食的小型水生动物也随之陷入绝境,整个水体生态物种多样性急剧下降,清澈的水域变得死寂沉沉,生态失衡的恶果不断蔓延。

四、铊污染治理有妙招

(一)废水除铊的 “十八般武艺”

化学沉淀法是废水除铊领域的 “老将”。向含铊废水加入适量沉淀剂,如硫化钠,利用铊离子与硫离子结合形成难溶硫化物沉淀的特性,将铊从溶液中分离。其原理基于溶度积规则,当溶液中离子积大于硫化铊的溶度积常数时,沉淀便自发形成。在实际应用中,某有色金属冶炼厂废水处理车间,通过精确控制硫化钠投加量、pH 值等条件,使废水中铊浓度从初始的数百微克 / 升降至 5μg/L 以下,满足排放标准。不过,该方法也有短板,沉淀剂若过量,易造成二次污染,后续沉淀污泥的处置成本颇高。

活性炭吸附法仿若一块 “超级海绵”,凭借其多孔结构,对铊离子有着强大吸附力。活性炭巨大的比表面积提供了众多吸附位点,铊离子在范德华力、化学键合力等作用下附着其上。在小型电镀企业废水处理中,活性炭吸附柱作为末端把关工艺,能有效拦截废水中残余铊离子,保障出水水质。但活性炭吸附容量有限,一旦饱和,吸附效率骤降,需频繁再生或更换,成本随之攀升。

膜分离法好似一道 “精密筛网”,超滤、纳滤、反渗透等膜技术依据膜孔径大小差异,对铊离子实现精准截留。以反渗透膜为例,其孔径极小,能阻挡绝大多数溶解性盐类包括铊离子通过。在电子芯片制造企业,生产废水中铊及其他重金属含量高,采用反渗透膜处理后,出水可回用,既解决污染问题,又实现水资源循环利用。只是膜组件价格不菲,运行过程中的能耗、膜清洗维护成本,让不少企业望而却步。

离子交换法如同离子 “交换站”,利用离子交换树脂上的可交换离子与铊离子进行等电荷交换。强酸性阳离子交换树脂对铊离子有较好选择性,含铊废水流经树脂床时,铊离子被吸附,其他无害离子释放,实现铊与废水的分离。在一些科研实验室废水处理中,离子交换法能针对性去除含铊废水中微量铊,确保排水安全。然而,树脂再生复杂,再生剂消耗量大,若处理不当,再生废液易引发二次污染。

废水除铊并非孤立 “作战”,预处理至关重要。通过调节 pH 值、混凝沉淀等预处理步骤,去除废水中悬浮物、部分重金属等杂质,能为后续除铊工艺 “减负”,提高整体处理效率。且在实际操作中,企业需综合考量废水水质、水量、处理成本、排放标准等因素,“量体裁衣”,选取适宜除铊工艺或工艺组合,方能驯服含铊废水这头 “猛兽”。

(二)土壤修复的 “神奇手段”

生物炭修复土壤铊污染似给土壤注入 “活力因子”。生物炭由生物质在限氧条件下热解而成,富含碳及孔隙结构。将其施入铊污染土壤,一方面,生物炭巨大的比表面积可为土壤微生物提供栖息繁衍的 “家园”,微生物活性提升,加速土壤中铊的生物转化与固定;另一方面,生物炭表面的含氧官能团、电荷特性可吸附铊离子,降低其迁移性。在某铅锌矿周边轻度铊污染农田,施加生物炭两年后,土壤有效铊含量降低约 30%,农作物铊含量也显著下降,农产品质量安全得到保障。不过,生物炭制备原料、热解条件差异会影响修复效果,需精准调控。

植物修复如同派遣 “绿色卫士” 守护土壤。一些超富集植物,如遏蓝菜、东南景天等,对铊有超强耐受性与富集能力。它们根系发达,能深入土壤,利用根细胞膜上的转运蛋白,将铊离子逆浓度梯度吸收进体内,并转运至地上部分。在湖南某铜矿废弃地,种植遏蓝菜三年后,土壤铊含量从 20mg/kg 降至 10mg/kg 左右,植被逐渐恢复,生态初见曙光。但植物修复周期长,受气候、土壤条件制约大,后续还需妥善处理富含铊的植物残体,防止二次污染。

化学淋洗好似给土壤来一场 “深度清洁浴”。选用合适的淋洗剂,如 EDTA(乙二胺四乙酸)、柠檬酸等,它们能与铊离子形成稳定络合物,将土壤中的铊溶解、淋洗出来。在某化工园区重度铊污染土壤修复项目中,采用柠檬酸多级淋洗工艺,土壤中铊去除率达 80% 以上,为后续土地再利用奠定基础。只是淋洗剂用量大,淋洗废液处理难度高,若处理不当,会引发新的环境问题。

土壤铊污染修复恰似 “中医问诊”,需因地制宜,综合考虑土壤类型、铊污染程度、土地利用规划等因素,“辨证施治”,选取最优修复方案,让大地重焕生机。

(三)废气净化的 “有力武器”

吸附法净化含铊废气如同在废气通道设置 “滤网陷阱”。常用吸附剂有活性炭、活性氧化铝等,以活性炭为例,废气通过装填活性炭的吸附塔时,铊及其他污染物分子在活性炭表面附着。在某铅锌冶炼厂尾气净化系统,活性炭吸附单元对铊的吸附效率可达 90% 以上,有效削减废气中铊排放。但吸附剂饱和后需再生或更换,再生过程能耗、物耗大,操作不当易造成二次污染。

吸收法仿若让废气经历一场 “淋浴”,利用特定吸收剂与铊化合物发生化学反应,将其从气相转移至液相。如采用氢氧化钠溶液作为吸收剂,对于含铊酸性废气,铊氧化物、氯化铊等与氢氧化钠反应生成铊酸钠、氢氧化铊沉淀,留在吸收液中。某化工企业废气处理车间,通过喷淋吸收塔,含铊废气净化效率超 85%,确保尾气达标排放。不过,吸收液后续处理复杂,需沉淀、过滤、中和等多道工序,成本不菲。

催化氧化法宛如为废气点燃 “净化之火”,借助催化剂,在一定温度、氧气条件下,将低价态铊化合物氧化为高价态,使其更易被后续工艺处理或沉降。如以二氧化锰为催化剂,含铊废气中的亚铊离子能被氧化成铊离子,后续结合碱液吸收,铊去除效果显著提升。在一些有色金属加工企业,催化氧化与吸收联合工艺应用后,废气中铊排放浓度降至极低水平,满足严苛环保要求。但催化剂成本高、易中毒失活,对操作条件要求苛刻。

废气净化需依据废气成分、流量、铊含量等参数,优化设备选型与工艺参数,提高净化效率,降低运行成本,为蓝天筑牢铊污染防线。

五、多方携手,共克铊污染难题

铊污染治理,绝非一方之责,而是一场需要政府、企业、科研机构、公众携手共进的攻坚战。

政府作为 “掌舵者”,在立法与监管层面责任重大。一方面,要持续完善法律法规,细化铊污染相关排放标准、责任界定,让污染者无法律空子可钻;像新修订的《水污染防治法》对重金属污染排放管控升级,就为铊污染治理提供有力法律依据。另一方面,监管务必强化,生态环境部门应加大执法力度,利用无人机巡查、在线监测等技术手段,对涉铊企业实现全方位、实时监管,提高违法成本,使企业不敢肆意排污。

企业作为污染 “源头”,也是治理关键一环。有色金属冶炼、化工等涉铊企业,要从源头管控,革新生产工艺,采用先进的清洁生产技术,减少铊污染物产生;如研发新型矿石熔炼工艺,降低铊挥发。生产过程中,严格执行环境管理体系,安装高效污染处理设施,确保达标排放;定期开展环境审计,自查自纠,主动公开环境信息,接受社会监督,担起环保责任。

科研机构如同 “智慧大脑”,要加大研发创新力度。科研人员需扎根实验室,深入研究铊污染治理新技术、新材料,像开发更高效、低成本的铊吸附剂,探索微生物修复铊污染土壤的新路径;加强产学研合作,将科研成果迅速转化为实用技术,输送至企业、环保部门,为治理实践赋能。

公众则是治理的 “监督眼” 与 “助力手”。日常生活中,增强环保意识,践行绿色生活方式,减少含铊产品使用,从源头降低风险。发现身边疑似铊污染行为,如企业偷排废水、废渣随意堆放等,及时向环保部门举报;还可参与环保志愿活动,宣传铊污染危害与防治知识,凝聚社会共识,形成全民治铊的磅礴力量。

六、铊污染治理新征程

过往的铊污染治理工作已取得一定成果,诸多涉铊企业在政府监管与引导下,投入资金升级改造污染处理设施,废水、废气、废渣达标排放率逐步提升。科研机构研发的新技术、新材料不断从实验室走向应用现场,为治理注入强大动力。公众环保意识觉醒,举报监督让污染行为无所遁形,全民治铊氛围渐浓。

生态环境部印发的《涉铊污染源污染隐患排查治理技术指南(试行)(征求意见稿)》意义重大,它为精准排查涉铊污染源提供详细指引,从铅锌矿采选到锌无机化工等重点行业,明确各环节排查要点,助力生态环境部门锁定污染隐患,督促企业整改,降低铊污染风险。

展望未来,铊污染治理之路虽荆棘密布,但我们信心满怀。政府将持续完善法规政策,加大监管与资金支持;企业主动担当,清洁生产、深度治理;科研机构勇攀创新高峰,攻克技术难题;公众积极参与,守护每一寸家园。各方携手共进,定能驱散铊污染阴霾,还祖国大地绿水青山,护百姓生活安康,让生态环境与经济发展同辉共彩。


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