湘江水体及底泥重金属污染现状与修复技术罗玉梅（师大学资源与环境科学学院410081)摘要：湘江是最大河流，为长江主要支流之一。
湘江流域集中了省60%的人口和70%左右的国生产总值，亦承载了60%以上的污染，是目前中国重金属污染最为严重的河流。
近年来随着工农业的快速发展、城市圈的扩大、沿江两岸矿产资源的开发, 湘江重金属污染日趋严重。
湘江综合治理不仅关系到经济的发展、社会的和谐, 还关系到长江流域的可持续发展。
本文在对湘江水资源作基本介绍的基础上, 着重调查了重金属污染现状与己形成的影响, 对重金属污染来源与原因进行了分析, 提出了湘江重金属污染防治的对策与修复技术。
关键词：湘江重金属污染现状修复技术1 引言湘江是最大河流，为长江主要支流之一，在永州市区与潇水汇合，开始称湘江。
湘江自西向东北蜿蜒而下，流经广西兴安、全州两县，在叉江入东安县下江圩，斜贯省境，经永州、冷水滩、祁阳、祁东、常宁、衡南、、衡东、衡山、株洲、、、望城等县市，从湘阴县芦林潭入洞庭湖。
干流全长856 公里，其中省境干流长670 公里，流域面积为85 383 平方公里，占全省总国土面积的40.3%，沿途接纳大小支流1300 多条。
它是洞庭四水中流域面积最大、产水最多的河流。
湘江流域是省的主要经济带，该流域人口数占全省人口的57.1%，GDP 占全省的72.4%，工业增加值占全省的64.3%，经济总量和工业发展总体水平居全省之冠，亦承载了60%以上的污染，是目前中国重金属污染最为严重的河流。
湘江干支流两岸大中型工矿企业达到1600多家。
湘江上游的主要是矿产原料供应地，而重化工业基本集中在株洲、和等中下游区域。
沿江分布的工矿企业在生产过程中将工业废水和废渣等大量排入湘江。
根据省环保局湘江的水质监测数据表明:湘江水质自上世纪94年代以来恶化日趋严重，主要污染来源是工业污染和生活废水污染，其中工业排放的重金属污染尤为严重。
“十五”规划以来的汞、福、铬、铅排放量位居全国首位;砷名列之后居第二位。
湘江长株潭河段是湘江干流污染最为严重的河段，该河段除了有清水塘和竹埠港两个重要工业区外，还分布着包括机械、化工、钢铁、冶炼和轻工业在的五百多个污水重点排放行业该河段每年的工业废水排放量超过两万八千万吨，排放量占湘江流域总排放量得57%，排放的污染物主要包括COD,氨氮化合物、汞、锅、砷以及六价铬。
2011年3月，国务院已批准《湘江流域重金属污染治理实施方案》，未来治污资金总额将达595亿元。
2 湘江水体及底泥重金属污染现状近年来，由于湘江沿岸工农业生产发展和人口增长，特别是采选、冶炼、化工等高污染企业多分布于湘江两岸，重金属污染物入江量大幅度增加，湘江水体和底泥中污染物不断累使湘江水体富营养化程度日趋严重，湘江流域已成为我国重金属污染最严重的区域，直接影响到流域4000万人口的生活用水安全。
2.1重金属与重金属污染概述物理学上，重金属一般是指密度大于或者等于5g/cm3的金属，如铜(Cu )、汞(Hg),铅(Pb )等;某系类金属元素，如砷(As)、硒(Se)，因为其环境效应和对生命体的毒性作用，在环境科学的研究中，也被称为重金属元素。
我国制定的《土壤环境质量标准》CGB15618-1995)中，检测项目包括:铬、铜、汞、铅、砷、铬、锌、镍。
在《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中，汞、福,砷、铬、铅、彼、镍、银作为一类排放污染物，二类排放物中包括铜、锌、锰。
《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中，水质常规指标中“毒理指标”包括砷、锅、铬、铅、汞、硒。
以上标准中提到元素物质一般被默认为重金属物质。
重金属污染是指由重金属及其化合物引起的环境污染。
重金属污染物在环境中难以降解，并容易在动植物体富集，对生物机体造成巨大的危害。
对植物，重金属污染物通过土壤、水、空气进入植物体，因其难以排除植物体外，而在植物体富集;不同植物对不同重金属物的忍耐度不同，但其超过其忍耐度时，便会产生病变状，表现为植物体态畸形、变色甚至死亡，并可能对其果实产生不可逆的损害，造成植物的绝产。
重金属可以通过食物、饮水、呼吸甚至是皮肤接触进入到动物或者人类体。
重金属在动物或者人类体积累，当积累到一定程度时，便可能会对动物或者人类的神经、排泄、运动、生殖等系统造成损害，进而影响生物的生长发育、生理生化机制，乃至引起生物的死亡。
必须指出的是，有些重金属属于微量元素而被生物体所必须，缺少或者量不足都会影响生物的健康;但如果摄入量过大，也会对机体造成损害。
2.2重金属污染历史重金属污染是湘江最显著的特征, 其污染由来已久, 1966 年检测出Cr、Pb、Mn、Zn、As, 1971 年部分江段饮用水重金属超标, 同年11 月发生了中国环境史上第一次因重金属超标而停水数天的事件; 1978 年, 中科院地理研究所指出, 湘江已成为国污染最严重的河流之一。
环境重金属累积引起的历史污染造成湘江重金属重要原因之一。
湘江流域矿业开采历史悠久，重金属积累问题同样十分严重。
以水口山冶炼地为例，水口山矿藏自宋代发现以来就有开采，主要以银矿开采为主;明朝时期开采发达，也主要以银矿和硫磺为主，铅锌矿石大多被抛弃;清朝时才收为官办，于1896年建立水口山矿务局，后几次更迭，现成为水口山有色金属集团，距今已有110余年历史。
矿业开采当时，可能不存在或者很少出现重金属污染现象，但是长时间的积累和沉积，底泥中的重金属污染物长时间积累，含量过高，如果不对其采取相应的技术处理，在出现较大的水文现象时，如短时间大雨冲刷、大面积的河底采砂，可能就会造成湘江流域水质重金属污染的再次发生。
2006年湘江福污染事件后经调查便是在对霞湾港进行清淤过程中处理不当，致使底泥中积累的福再次进入水体，造成污染。
2.3水体中重金属污染现状作为全球极具盛名的“有色金属之乡”，有10种常用有色金属产品产量居全国前3位，其中铅、锌、锑产量均居全国首位。
因高耗水、高排污特点，冶金、化工等行业大多依水而建。
在湘江流域，分布着株洲冶炼集团、水口山集团、中盐株化集团、海利化工集团、电化集团以及华菱钢铁集团旗下三大钢铁企业等国行业规模名列前茅的企业，大部分为中国“一五”计划和“三线”建设时期布点的老工业企业，这些“大块头”以及数以万计的冶金、化工、建材、轻工、机械等中小型企业，也就成为湘江治污的重点和难点，并产生了三十六湾、水口山、株洲霞湾港、竹埠港4大治污“主战场”。
目前，湘江水污染中的主要重金属污染已由Hg 转变为Cd 和As。
其入河量分别为：Hg 1.17 t·a-1，Cd 148.55 t·a-1，As 81.85 t·a-1。
据省环保局公布的数据显示，2006 年-2007 年，湘江流域所设的40 个省控水质监测断面，2006 年超标断面为56%，2007 年为50%[4]。
湘江水系的污染区域主要集中在、、株洲、四个江段。
位于湘江支流(耒水、春陵水等)的上游，拥有143 种矿产资源，被誉为“世界有色金属博物馆”。
矿产开采和冶炼活动所产生的废水量很大，仅县属以上21 个矿山的废水排放量就高达2 375×10 m3 a-1。
据统计，境有85%的河流汇入湘江。
境的河流多数金属元素均超过了地面水或工业废水排放标准，如Cd 超过排放标准约1.2~9 倍[5]。
市是省重要的工业城市，湘江呈南北向纵贯市区，径流长61.25 km。
此江段分布了水口山矿务局等厂矿28 个，排入湘江的废水量为2 752×10 m·a-1，尤以水口山四厂和铅锌矿所排废水中的重金属超标最为严重，常宁市水口山铅锌矿，享有“世界铅都”、“中国铅锌工业的摇篮”之美誉。
湘江在段有蒸水和耒水汇入，在蒸水河两岸分布有化工厂、纺织厂、造船厂、酿酒厂、造纸厂等大小工厂近百家，工业废水排放量达3 526×10 m·a-1。
此外，部分工厂的废渣及居民生活垃圾的倾倒造成蒸水中含有大量的毒物和病原体。
树青等曾对湘江干流水环境进行健康风险评价，结果表明，湘江干流以上江段水质良好，以下江段水质较差。
株洲市工业密集，是全国有名的工业污染区，主要有株洲冶炼厂、化工厂、水泥厂、氮肥厂、塑料厂等210 家排污企业，其中189 家企业被列入污染企业。
据统计，该工业区平均每天生产粉煤灰、炉渣、有色冶炼渣等工业废渣近4 000 t，其中株洲冶炼厂的废渣场，堆存了200 多万吨冶炼废渣，占地约23 公顷。
据报道，该冶炼区2003 年排放Hg、As、Cd、Pb 等有毒重金属34 吨，占全市有毒重金属排放量的90%以上。
包晓风等认为“十五”期间湘江株洲段水体中Cd 和As 的污染指数分别从2001 年0.220 和0.125 上升到0.431和0.353，上升幅度也较大。
湘江干流段分布于市境东侧，境全长61 km，沿途有较大工业废水排污口15 个，日污水排放总量在1.50 t 以上，普丰等[9]依据2001-2005 年的水质监测资料，结果表明，湘江段在所监测的指标中，Cr6+、Cu 和Zn 等未超标；Pb、CN、COD Mn和BOD5等偶尔超标；Hg、Cd 和As 等经常超标。
2.4底泥中重金属污染随着工业废水和人类生活污水的大量排放，水体底泥污染尤其是重金属污染日益严重。
对湘江流域沉积物中重金属污染的研究，已有许多报道，如20 世纪80 年代初，立成等，代昭华等，喜保和章申，毛美洲等，童霆，王晓丽分析了湘江流域沉积物中重金属Cu、Cd、Pb、Zn 等的含量和赋存状态，发现湘江流域沉积物重金属净化的主要动因是重金属与碳酸盐及铁锰氧化物的共沉淀，并认为沉积物中Cd 的污染等是重要环境污染问题。
曾小敏等曾对湘江干流河道表层沉积物中重金属的富集特征和状态等进行分析，结果表明重点污染区域霞湾港重点污染因子Cd, Cu, Pb, Zn形态特征为:Cd, Zn主要趋向于与F e-Mn水合氧化物和碳酸盐结合;Pb主要于铁锰氧化态和残渣态为主;而Cu趋向于与有机质结合，残渣态含量也较大。
对于霞湾生物有效性分析，霞湾各重金属铁锰氧化态Cd, Pb, Zn的含量较高，铁锰氧化态对生物的有效性比较复杂;Cd和Zn的碳酸盐态含量较高，当水体pH值降低时，碳酸盐态的金属离子游离出来，易于被水体中的生物吸收富集，容易对环境造成影响;霞湾除了Cu的有机硫化态含量较高外，其它金属含量均较低，有机态的Cu对周围的生态系统构成一定的威胁;四种金属除Cd 的可交换态含量较高外，其它重金属元素含量均很低，可交换态最易为生物所利用、毒性最强，所以霞湾Cd的生物有效性不可忽略。
唐文清等报道了湘江段底泥中重金属综合污染指数为重度污染，污染程度的顺序为：Pb > Cd > As > Zn >Hg > Cu > Cr；污染元素超标率：Zn 和As 在18 个采样点高达100 %。