突发性水污染事件频发！沸石作为应急水污染处理材料效果惊人

引言

近年来，我国突发性水污染事故频繁发生，严重威胁了国民经济和人民财产的安全，如2004年的四川沱江特大氨氮污染事故；2005 年的松花江硝基苯污染事故；2007 年的太湖蓝藻大规模爆发事件；2008 年国内最大的砷污染事故；2010 年大连海域漏油事故；乃至前不久刚发生的7.20郑州特大暴雨内涝污染等。由于突发性水污染事故的发生时间、污染物性质、影响范围和破坏程度都具有不确定性，在短时间难以完成应对方案的制定和实施，因此往往对人体健康、生态环境和社会经济造成严重的破坏和深远的影响。

面对国内突发性水污染事故频发的局势，亟需完善与改进污染物应急处理技术，以便事故发生时能够积极应对。沸石，作为一种天然、环保的多孔硅铝酸盐矿物，因其独特的物理结构，具有超强的截留水中悬浮物、吸附、离子交换等多重作用，并且国内外研究人员通过试验证明，其在吸附处理污水中氨氮、重金属、细菌等过程中，具有时间短、去除率高、耐冲击负荷强等明显优势，因此作为一种优秀的应急水污染处理材料得以广泛应用。

01突发性水污染特点

突发性水污染一般是人们在工业生产过程中由于操作不当使具有对水体危害的液体或固体突然进入水体，对水体成突发性的污染，亦或是不可控的自然因素使水体失去了自我修复能力的一种突发性事故。依据中国环境统计公报显示，近年来，我国工业和农业的快速发展导致水体存在严重的氨氮、重金属、藻类等污染事故数不胜数，其对流域生态环境和人体健康均构成潜在危害。

具体来说，突发性水污染事故的特点包括以下几个方面：一是事故发生具有很多不确定因素，如时间地点，污染物，危害程度及危害对象等。二是污染物可能具有扩散性，污染物随水体扩散污染所到流域的环境和危害生态平衡，难以进行阻止。三是影响的长期性，有的污染难以全部去除，水域的自净能力又有限，环境会长期难以恢复，特别对于饮用水来说，影响群众的健康和正常生活。四是应急主体的复杂性，很多突发性的污染都是污染扩散后才被人们发现，发现后污染范围已经涉及多个区域，治理上需要多方面协调处理，同时应注重处理过程的时效性、功能性。

02沸石在突发性水污染事故中的应用

在吸附水中氨氮中的应用

近年来我国浅层地下水水质恶化趋势明显，其中由于垃圾渗滤液入渗、农业灌溉、污(废)水排放和渗漏等原因造成的氨氮污染问题尤为突出。据仲衍伟等人研究，我国进行调查的57座城市中，地下水氨氮超标的有46座，超标率达80%。

沸石因其具有离子交换特性，对氨氮去除具有去除速度快、选择性高、无污染等特点，因而成为应急处理水氨氮污染事故的首选。天然沸石的晶体结构由对称排列的硅铝原子所组成，形成了一个带有负电荷的三维开放稳定多孔结构，孔道内的负电荷可被阳离子中和。同时，这些阳离子可被溶液中的某些阳离子置换，如重金属离子或铵离子。

沸石单元结构图

中国地质大学的张曦等研究发现，沸石对氨氮有着较强的选择吸附能力，最大吸附量达到11. 5 mg/g；王浩等通过研究发现，沸石对氨氮的吸附量可达到1.624 mol/kg，其吸附过程符合一级反应动力学方程。

沸石基本结构图

长江科学院刘通等以水源水为处理对象，通过对沸石氨氮去除试验证明，氨氮浓度为4.43mg/L的水源水，在沸石粒径0.8～1.7mm、温度25℃的条件下，经15min接触，氨氮浓度可降至0.3mg /L，去除率可达93.2%。对于普通自来水厂，只需将快滤池中常用的石英砂部分替换成沸石即可有效去除饮用水中的氨氮。

在吸附水中重金属的应用

近年来，重金属废水污染作为突发性水污染事故的重要组成，其形势也愈发严峻，如渤海漏油、紫金矿业毒废水泄漏、北江铊污染、云南曲靖铬污染、广东北江镉污染、长沙湘江、株洲砷和镉、湖南岳阳砷污染等。据不完全统计，仅自2015年至2021年，6年间，媒体公开报道的重大水污染事故已超过15起，其中有4起造成人员中毒，有9起水污染事故造成上百万人用水受影响。

由于生物不能降解重金属，使其成为无害物质，而且在水体中重金属容易富集，所以去除废水中的重金属污染也是目前突发性水污染中急需解决的主要问题。南京林业大学的赵启文等利用沸石对去除 Zn2 + 、Fe2 + 、Ca2 + 、Pb2 + 、Mg2 + 、Cu2 +等重金属离子的方法进行研究，发现沸石能快速、较强地吸附水中的重金属离子。下图显示了天然沸石用量对不同重金属的吸附效率和吸附量的影响。

沸石用量对吸附去除率和吸附量的影响

在治理水体富营养化的应用

当水体接纳了过多人为排放的氮、磷等营养物质，导致水体生态平衡遭到破坏，就容易出现富营养化现象，其中蓝藻水华是水体富营养化的典型表现之一, 不但影响环境，降低物种多样性，还会造成水体二次污染，使饮用水质量下降，产生毒素 ,对人类和动物的健康造成严重威胁。

研究表明，水体中的磷浓度超过0. 02 mg·L－1 即可能爆发水华。因此，控制水体中的磷量是防治富营养化的有效手段。现有的控磷技术中，沸石吸附法以其效率高、稳定性好、占地面积小和可以进行磷回收等特点引起越来越多的关注。南京林业大学左思敏、肖举强等通过研究沸石的除磷性能实验表明，即使 pH 值较广时，沸石也可快速、有效去除污水中的磷。李辉等研究了天然沸石除磷的影响因素实验，结果表明，沸石对磷的去除率会随着沸石用量和接触时间增加而增加，最终达到峰值。

在去除病菌中的应用

突发性水污染另外凸显的一大特点就是会在短时间内滋生大量细菌、病菌，尤其是在夏日雨季时段，例如前不久刚发生的7.20郑州特大暴雨内涝就造成了多区域污水细菌滋生，对人体造成严重危害。

闽南师范大学化学与环境学院夏卓英提出，沸石因具有极大的内外比表面积，根据 Young-Laplace方程，内外比表面积的增加能够提高其活性抗菌、杀菌能力，同时能够激活水和空气中的氧，产生羟基自由基(·OH)及负氧离子(O2－)，而羟基自由基与负氧离子能够和带正电的细菌等污染物结合而迅速沉降，可以在短时间内有效抑制病毒的繁殖和传播，并将其杀灭，起到良好的净化、除菌效果。

总之，突发性水污染是一个危害重大的社会现象，因此做好突发性水污染事故应急处理技术储备十分必要。当前，沸石作为一种优秀的应急水污染处理材料，能够在突发性水污染事故中发挥巨大作用，目前已广泛应用于云南、浙江、福建等突发性水污染治理项目中。在具体运用时，应根据具体情况，制定应急预案，选择科学、可行的沸石投放方案，以达到快速、有效处置的效果。

素材整理自：知网、万方、维普、Base等

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