冶金工业产生的废水不仅量大而且毒性很大,对环境的影响非常大。冶金工业废水中含有的化学成分主要有酚及其化合物、氰化物、酸碱、悬浮物以及如铁、锰、铅、铬、锌、汞等重金属离子,其中毒性较大的是汞、铅、铬、锌。下面介绍几种主要污染物的毒性及其对环境的危害。
金属冶炼消耗大量的水,随之也产生了大量的冶炼废水。金属种类繁多,冶炼过程中产生的废水也种类多样。由于有色金属矿石中有伴生元素存在,所以冶炼废水中一般含有汞、镉、砷、铅、铍、铜、锌等重金属离子和氟的化合物等。此外,在有色冶金过程中还产生相当量的含酸、碱废水。
冶金过程产生的废水中,含有各类不同的重金属离子及其化合物,在土壤、人体、农作物、水生生物中逐渐累积并通过食物链进行传递,对环境的毒性影响很强。未经认真处理的有色冶金废水排入河道、渗入地下,不但会危害农林牧副渔各产业,影响工农业生产,还会污染饮用水源,危及人民的长期健康安全,因此必须充分认识重金属废水的危害,加强保护环境的责任心。
3.1.4.1 对人体的危害
锌是人体必需的微量元素之一,正常人每天从食物中吸收锌10~50mg。肝是锌的储存地,锌与肝内蛋白质结合,供给肌体生理反应时所需要的锌。但过量的锌会引起急性肠胃炎症状,如恶心、呕吐、腹泻,同时伴有头晕、周身乏力。误食氯化锌会引起腹膜炎,导致休克而死亡。
镉及其化合物对人体不是必要元素,在环境受到镉污染时,可在生物体内富集,通过食物链进入人体,引起慢性中毒。进入人体的镉主要分布在胃、肝、胰腺和甲状腺内,其次是胆囊和骨骼中。镉在人体内的生物半衰期很长,达到10~25年,可使人的染色体发生畸变。众所周知的镉公害病“骨痛病”首先发生在日本的富山省神通川流域,镉代替了患者骨骼中的钙而使人的骨质变软,最后发生肾功能衰竭而死亡。
汞是一种毒性很强的金属。汞与各种蛋白质的基团极易结合且异常牢固,汞会引起人体消化道、口腔、肾脏、肝等损害。慢性中毒时,会引起神经衰弱症,表现为肾功能损害、眼晶体改变、甲状腺肿大、女性月经失调等。
铅及其化合物对人体是有害元素,对人体的很多系统都有毒害作用,主要损坏骨骼造血系统和神经系统,引起感觉障碍等。铅进入人体消化道后,有5%~10%被人体吸收,当蓄积过量后,在骨骼中的铅会引起内源性中毒。急性铅中毒突出的症状是腹绞痛、肝炎、高血压、中毒性脑炎及贫血。
铜本身毒性很小,是生命所必需的微量元素之一,但是过量的铜对人体也有害,铜过量会刺激消化系统,长期过量促使肝硬化。而且皮肤接触铜可发生皮炎和湿疹,在接触高浓度铜化合物时可发生皮肤坏死。在冶炼铜时发生的铜中毒,主要是由与铜同时存在的砷、铅引起的。
镍进入人体后主要存在于脊髓、脑、五脏和肺中,以肺为主。其毒性主要表现在抑制酶系统,如酸性磷酸酶。镍过量时,初期中毒者会感觉头晕、头痛,有时恶心呕吐,长期过量则高烧、呼吸困难等,甚至精神错乱,若镍在水体中与羟基化合物结合形成羟基镍则毒性更强。
3.1.4.2 对农业水产的危害
重金属离子除对人体有危害外,对农业和水产也有很大的影响。用含铜废水浇灌农田会导致农作物遭受铜害,水稻吸收铜离子后,铜在水稻内积蓄,当积蓄的铜量达到农作物的万分之一以上时,不论给水稻施加多少肥料都要减产。铜对大麦的产量影响更严重,当土壤中氧化铜含量(质量分数)占土量的0.01%时,大麦产量仅为无氧化铜时的31.6%;而氧化铜含量为0.025%时,产量只有0.5%,即基本没有收成。锌、铅、镉、镍等重金属对植物都有危害,例如日本某矿山,废水的pH值为2.6,以游离酸为主,还含有少量的锌、铜、铁,混入部分清水后,pH值为4.5,用这种水进行灌溉,水稻产量减少57%,小麦和黑麦没有收成。(www.xing528.com)
当水中含有重金属时,鱼鳃表面接触重金属,鱼鳃因此在其表面分泌出黏液,当黏液盖满鱼鳃表面时,鱼便窒息而亡。
3.1.4.3 选矿废水的危害
具体而言,选矿废水中主要有害物质是重金属离子,矿石浮选时用的各种有机和无机浮选药剂,包括剧毒的氰化物、氰络合物等。废水中还含有各种不溶解的粗粒及细粒分散杂质。选矿废水中往往还含有钠、镁、钙等的硫酸盐、氯化物或氢氧化物。选矿废水中的酸主要是含硫矿物经空气氧化与水混合而形成的。
选矿废水中的污染物主要有悬浮物、酸碱、重金属和砷、氟、选矿药剂、化学耗氧物质以及其他一些污染物如油类、酚、铵、磷等。重金属如铜、铅、锌、铬、汞及砷等离子及其化合物的危害,已是众所周知。其他污染物的主要危害如下:
(1)悬浮物。水中的悬浮物可以发生诸如阻塞鱼鳃、影响藻类的光合作用等情况,从而干扰水生物生活条件,如果悬浮物浓度过高,还可能使河道淤积,用其灌溉又会使土壤板结。如果作为生活用水,悬浮物是感观上使人产生不舒服的感觉的一种物质,而且又是细菌、病毒的载体,对人体存在潜在的危害。甚至当悬浮物中存在重金属化合物时,在一定条件下(水体的pH值下降,离子强度、有机螯合剂浓度变化等)这些重金属化合物会释放到水中。
(2)黄药。黄药即黄原酸盐,被黄药污染的水体中的鱼虾等有难闻的黄药味。黄药易溶于水,在水中不稳定,尤其是在酸性条件下易分解,其分解物CS2可以是硫污染物。因此,我国地面水中丁基黄原酸盐的最高容许浓度为0.005mg/L,而俄罗斯水体中极限丁基黄原酸钠的浓度为0.001mg/L。
(3)黑药。黑药以二羟基二硫化磷酸盐为主要成分,所含杂质包括甲酸、磷酸、硫甲酚和硫化氢等。黑药呈现黑褐色油状液体,微溶于水,有硫化氢臭味。它也是选矿废水中酚、磷等污染的来源。
(4)松醇油。松醇油即为2号浮选油,主要成分为萜烯醇,黄棕色油状透明液体,不溶于水,属无毒选矿药剂,但具有松香味,因此能引起水体感观性能的变化。由于松醇油是一种起泡剂,易使水面产生令人不快的泡沫。
(5)氰化物。氰化物是剧毒物质,其进入人体后,在胃酸的作用下被水解成氢氰酸而被肠胃吸收,然后进入血液。血液中的氢氰酸能与细胞色素氧化酶的铁离子结合,生成氧化高铁细胞色素酸化酶,从而失去传递氧的能力,使组织缺氧导致中毒。但氰化物可以通过水体中有自净作用而去除,因此,如果利用这一特性延长选矿废水在尾矿库中的停留时间,可以使之达到排放标准。
(6)硫化物。一般情况下,S2-、HS-在水中会影响水体的卫生状况,在酸性条件下生成硫化氢。水中硫化氢在质量浓度超过0.5mg/L时,对鱼类有毒害作用,并可觉察其散发出的臭气;大气中硫化氢嗅觉阈为10mg/m3。此外,低浓度CS2在水中易挥发,通过呼吸和皮肤进入人体,长期接触会引起中毒,导致神经性疾病——夏科氏(Char-Cote)二硫化碳癔病。
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