饮用水中硝酸根离子.doc

饮用水中硝酸盐的来源及危害摘要：近年来，世界上许多地区的饮用水硝酸盐污染日益严重，本文主要介绍了地下水中的硝酸盐的污染现状，主要来源以及危害。关键词：硝酸盐污染1. 我国地下水中硝酸盐污染状况随着经济的大力发展，大量作为饮用水和工业用水水源的地表水水体受到严重污染，水质恶化而 达不到使用标准。人们生活水平的提高又促使对饮用水水质的更高要求，于是人们转 向了“ 清洁” 的地 下水源。在美国，地下水提供了一半以上人口的饮用水源。在我国，据对北京、天津、上海21个省市和桂林、常州、海口等27个主要城市的统计，有一半 以上的城市是以地下水为主要饮用水水源。特别是我国北方干旱地区，大部分饮用水和工业用水来源于地下水。我国取用地下水的许多城市和地区，由于过量开采不仅面临地下水枯竭，导致海水入侵、破坏地面 设施和引起地面沉降等问题，而且很容易被人们所忽视的是：随着地表水水质的恶化，原先认为清洁的 地下水( 主要是浅层地下水) 也逐渐受到污染。深层地下水由于深埋于地下，受人类括动的影响较小，受污染相对较轻些。在浅层地下水开发利用中，无论是工业发达国家或发展中国家，硝酸盐( 本文指硝酸 盐及亚硝酸盐) 对地下水的污染已成为一个重要环 境问题。在一些国家和地区硝酸盐的污染已相当严重。我国早在 80年代对全国118个太中城市2 7 年的水质监测数据就表明，有76个城市地下水受到严重污染，占6 4 ， 39个城市地下水受轻度污染，占33，仅有3个城市地下水资源未受污染。我国地下水普遍的水质问题是硬度、硝酸盐等超标 1 。目前，虽然硝酸盐超标不是很严重，但这些硝酸盐可以在地下水中持续几十年，并且随着污染的逐渐加重积累越来越多而可能至很高浓度，因此必须给予足够的重视。 2. 硝酸盐的危害饮用水中硝酸盐的污染问题在近年来受到越来越多的关注，因为饮用水中硝酸盐浓度过高，会诱发一些水体产生一些亚硝胺类的致癌物质，导致新生儿易患高铁血红蛋白症(又称“蓝婴综合症” )。亚硝酸盐中毒的原理是其与血红蛋白作用，使正常的二价铁被氧化成三价铁，形成高铁血红蛋白。高铁血红蛋白能抑制正常的血红蛋白携带氧和释放氧的功能，因而致使组织缺氧，特别是中枢神经系统缺氧更为敏感。亚硝酸根(NO2-)是一种对人体有毒的原子团，由亚硝酸根和金属元素组成的盐叫做亚硝酸盐。亚硝酸盐主要是亚硝酸钠和亚硝酸钾，是一种白色不透明结晶的化工产品，形状极似食盐。工业盐（又称私盐）因系由化工原料加工制成，含有大量的亚硝酸盐。亚硝酸盐是剧毒物质，成人摄入0.2一0.5克即可引起中毒，3克即可致死。亚硝酸盐同时还是一种致癌物质，据研究，食道癌与患者摄入的亚硝酸盐量呈正相关性，亚硝酸盐的致瘤机理是：在胃酸等环境下亚硝酸盐与食物中的仲胺、叔胺和酰胺等反应生成强致癌物N一亚硝胺。亚硝胺还能够透过胎盘进入胎儿体内，对胎儿有致崎作用。6个月以内的婴儿对亚硝酸盐特别敏感，临床上患“高铁血红蛋白症”的婴儿即是食用亚硝酸盐或硝酸盐浓度高的食品引起的，症状为缺氧，出现紫绀，甚至死亡，因此欧盟规定亚硝酸盐严禁用于婴儿食品。亚硝酸盐中毒发病急速，一般潜伏期1一3小时，中毒的主要特点是由于组织缺氧引起的紫绀现象，如口唇、舌尖、指尖青紫，重者眼结膜、面部及全身皮肤青紫。头晕、头疼、乏力、心跳加速嗜睡或烦躁、呼吸困难、恶心、呕吐、腹痛、腹泻，严重者昏迷、惊厥、大小便失禁，可因呼吸衰竭而死亡。3. 饮用水中NO3-的标准为了提高饮水安全性 ,世界上很多国家设定了饮用水中硝酸盐和亚硝酸盐浓度标准 ,世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中硝酸盐氮含量不超过 10 mg/ L ；我国现行 G B/T14848 - 93地下水水质标准中类饮用水标准规定NO3- - N 20mg/ L ( G B/ T 14848 - 93) 2 ，已经是很低的标准。但是即使按低标准衡量, 我国城市地下水三氮超标地区仍然很多，如北京、石家庄、西安、沈阳、兰州、银川、呼和浩特等北方城市有大面积超标区, 北京地下水中硝酸盐最高值为 314 m /L，石家庄市地下水中NO3-含量达 20 40 m / L，最高值为 96 m/L3 。 我国地下水环境质量标准 4 如下：4. 地下水硝酸盐的污染成因 已有研究表明地下水中的氮具有多来源的特点,包括大气、雨水中的尘埃、工业和生活污水、土壤和含水层介质、含氮的化学物质、化肥、粪便以及工业生产过程中产生的含氮物质 5我国地下水硝酸盐污染主要原因有以下5 个方面。4.1化肥、农药、动物粪便及污水灌溉人工化肥：有硝酸铵、硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠和尿素等；生活污水、生活垃圾与人畜粪便，据测试1升生活污水在自然降解过程中，可产生110毫克硝酸盐；1公斤垃圾粪便堆肥在自然条件下经淋滤分解后，可产生492毫克硝酸盐；长期使用氮素化肥的地区, 地下水含氮量在逐年增高。据调查, 北京地区地下水中硝酸盐含量持续升高, 其增长速度达每年 1.25 m /L, 污染面积已在3000 km 2以上。据中国农业科学研究院提供, 凡施肥量超过 500 kg/ hm 2的地区, 地下水的硝酸盐含量都超过饮用水标准 6 。因此, 集中于人口密集的城市周边地区的集约化种植的菜果花农田是城市地下水硝酸盐污染的重要来源。含高浓度养分和钙等的灌溉农业废水、农产品腐烂残余物质； 禽畜粪便中的有机物、细菌等; 施肥、改良土壤的药剂, 也是地下水硝酸盐污染的主要因素。4.2生活污水、医药污水生活污水是城市浅层地下水的主要NO3- - N污染源。在居住区还存在点源污染, 如化粪池；面源污染，如城市绿化用地施用的过量有机肥。医院排出未经严格处理、含有病毒细菌的污水, 都能转入地下水造成水源氮污染。总的来说, 城市化进程的加速, 人类活动的加剧对地下水影响较大。4.3工业污染源化工制造业、食品加工和食品制造业、造纸业、石油加工业 7 等,这些行业的氨氮排放量逐年增加。.食品、燃料、炼油等工厂排出大量的含氨废弃物，经过生物、化学转换后均形成硝酸盐进入环境中；汽车、火车、轮船、飞机、锅炉、民用炉等燃烧石油类燃料、煤炭、天然气，可产生大量氮氧化物，平均燃烧1吨煤、1千升油和1万立方米天然气可分别产生二氧化氮气体9、13与63公斤，这些二氧化氮气体经降水淋溶后可形成硝酸盐降落到地面和水体中；食品防腐与保鲜：硝酸盐与亚硝酸盐被广泛用在肉品和鱼的防腐和保存上，以使肉制品呈现红色和香味，在每公斤肉食品中加入亚硝酸盐（一般为亚硝酸钠）5毫克以下，在一定时间内肉色观感良好；加入20毫克以上，可呈现商业上需要的稳定色彩；加入50毫克则有特殊气味。这些行业没有严格的标准控制, 或者废水整治达标率不高, 也是地下水硝酸盐的主要来源。我国华北及东北地区老工业区大面积污染与此关系密切。3.4大气氮氧化合物的干湿沉降N2O (氧化亚氮) 是排在 CO2和 CH4之后的三大温室气体之一，其排放量与化学氮肥的施用量紧密相关。我国氮肥的年使用量占世界总量的约 30% ，因此,N 2O 的排放量受到世界关注。我国农田N 2O 的直接排放量, 1990 年估计为 28.2 万 t, 1995 年增至 33.6万t，主要来源于旱地和氮肥。另外，工业废气和汽车尾气中的氮氧化物也不可忽视。大气中的这些气体在降雨过程中溶于水, 通过淋溶进入土壤, 从而成为硝酸盐的一大来源。3.5其他突发性环境灾难油管破裂、石油泄漏、化工厂化学品外泄、矿山事故等突发性环境灾难均为制造地下水硝酸盐污染的污染源。 5. 防止地下水污染的措施面对着地下水污染逐步加重的严重趋势, 紧紧围绕我国地下水资源可持续利用和地下水环境保护这一主题, 提出以下合理开发利用地下水资源的保护对策和建议。(1) 关键是要切断污染源，尽可能从源头上防止水源被污染。农业方面：建立生态农业体系，合理规划和布置农业生产；合理使用化肥。工业方面：强化工业自身处理废水、废气的能力，实现达标排放。生化垃圾、污废水方面：对生活垃圾进行合理的管理，实行定点倒放，集中处理，减低污水管道渗漏量，强化污水处理设施的处理能力，处理好粪池的渗漏问题。(2) 目前的当务之急是应从政府管理部门入手，由环保、地矿、水利、卫生、建设等部门联合，建立强有力的机构，以加强全国地下水的统一管理。(3) 制定相关的法律法规，修改和完善废水排放标准、污染控制标准、检测方法。(4) 地下水的污染治理依靠政府是应该的, 但也不能完全依赖, 应让民众尽可能的参与进来。只有加大环保宣传、提高环保意识政府的效率才会提高得更快, 治理也才会更有效。另外，对于大面积硝酸盐严重污染的区域，应该逐步采取水质净化方法去除地下水中硝酸盐 8 。去除地下水硝酸盐方法有离子交换法、生物脱硝酸盐法、化学还原法、反渗透及电渗析法，其中离子交换法与生物脱硝酸盐法相对可行且实用，二者只是适用水处理规模不同 9 。.针对当前现状，为更好地开展新标准实施，急需建立一个与生活饮用水卫生标准相配套的饮水水源地的质量标准，更好地保障饮水卫生安全，发挥最大的应用效果 10 。6. 小结目前对我国来说，需制订完善的地下水环境质量标准。我国还存在农业地区肥料单一化，氮肥利用效率很低( 只有30，技术先进国家达68) ，一些地区的氮肥使用过量等同题。另外我国许多地区森林面积逐年减少，森林和耕地面积比偏小；土地利用又相当不合理。在一些地方引用未经处理的污水灌溉农田， 不仅造土壤中重金属累积，也导致地下水中硝酸盐污染。在许多地区地下水过量开采， 地下水位太幅度下降，而人工回灌的水量不足、水质较差，引起地下水水质的进一步恶化。这些问题的解决不仅要依靠科技力量，更依赖于环保意识的提高。只有充分认识地下水的重要性及污染的严重性，能花大力气解决，否则后果是十分严重的。 参考文献： 1 国家统计局, 中国环境统计 2000 M 1 北京: 中国环境出版社, 20011. 2 硝酸盐污染饮用水的去除技术研究进展. 张彦浩。环境保护科学 第 35 卷 第 4 期 2009 年 8 月。 3 周爱国, 蔡鹤生, 刘存富。硝酸盐中15N 和18O 的测试新技术及其在地下水氮污染防治研究中的进展 J 1 地质科技情报, 2001, 20 (4) : 94- 98. 4 GB/T 14848- 93,地下水质量标准 S .5 徐芳香, 陆雍森1 我国地下水中硝酸盐污染防治及水源保护区划分 J 1污染防止技术, 1999, 12 (1) : 20- 23. 6 蔡 恩 明 . 滥 用 化 肥 危 害 极 大 EB/O l .h t tp: //hgt j/N ew s/A r t icle.aspx. 2005 - 10 -28. 7 中国地质环境信息网, 我国地下水水质情况 EB/ O l .h t tp: / www.ci