砷污染是指由砷或其化合物所引起的環(huán)境污染。砷和含砷金屬的開采、冶煉，用砷或深化合物作原料的玻璃、顏料、原藥、紙張的生產(chǎn)以及煤的燃燒等過程，都可產(chǎn)生含砷廢水、廢氣和廢渣，對(duì)環(huán)境造成污染。大氣含砷污染除巖石風(fēng)化、火山爆發(fā)等自然原因外，主要來自工業(yè)生產(chǎn)及含砷農(nóng)藥的使用、煤的燃燒。
采礦、冶煉的廢渣，冶金、化工、農(nóng)藥、染料和制革等的工業(yè)廢水和地?zé)岚l(fā)電廠的廢水中均含砷，被砷污染的河水，會(huì)降低生化需氧量。含砷廢水、農(nóng)藥及煙塵都會(huì)污染土壤。砷在土壤中累積病由此進(jìn)入農(nóng)作物組織中。砷對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生毒害作用最低濃度為3mg/L，對(duì)水生生物的毒性亦很大。砷和砷化物一般可通過水、大氣和食物等途徑進(jìn)入人體，造成危害。元素砷的毒性極低，砷化物均有毒性，三價(jià)砷化合物比其他砷化合物毒性更強(qiáng)。
我國(guó)規(guī)定飲用水中砷最高容許濃度為0.04mg/L，地表水包括漁業(yè)用水為0.04mg/L。
在環(huán)境化學(xué)污染物中，砷是最常見、危害居民健康最嚴(yán)重的污染物之一。特別是隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，砷對(duì)環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重。
一、化學(xué)法處理含砷廢水
含砷廢水處理，目前國(guó)內(nèi)外主要有中和沉淀法、絮凝沉淀法、鐵氧體法、硫化物沉淀法等，適用于高濃度含砷廢水，生成的污泥易造成二次污染。在化學(xué)法方面的研究已經(jīng)比較成熟，很多人曾在這方面做了深入的研究。
中和沉淀法作為工程上應(yīng)用較廣的一種方法，很多人在這方面作了深入的研究，機(jī)理主要是往廢水中添加堿（一般是氫氧化鈣）提高其pH，這時(shí)可生成亞砷酸鈣、砷酸鈣和氟化鈣沉淀。這種方法能除去大部分砷和氟，且方法簡(jiǎn)單，但泥渣沉淀緩慢，難以將廢水凈化到符合排放標(biāo)準(zhǔn)。
絮凝共沉淀法，這是目前處理含砷廢水用得最多的方法。它是借助加入（或廢水中原有）Fe3+、Fe2+、Al3+和Mg2+等離子，并用堿（一般是氫氧化鈣）調(diào)到適當(dāng)pH，使其形成氫氧化物膠體吸附并與廢水中的砷反應(yīng)，生成難溶鹽沉淀而將其除去。其具體方法有，石灰-鋁鹽法、石灰-高鐵法、石灰-亞鐵法等。
鐵氧體法，在國(guó)外，自70年代起已有較多報(bào)道，工藝過程是在含砷廢水中加入一定數(shù)量的硫酸亞鐵，然后加堿調(diào)pH至8.5-9.0，反應(yīng)溫度60-70℃，鼓風(fēng)氧化20-30分鐘，可生成咖啡色的磁性鐵氧體渣[5]。Nakazawa Hiroshi 等研究指出[6]，在熱的含砷廢水中加鐵鹽（FeSO4或Fe2(SO4)3）,在一定pH下，恒溫加熱1 h。用這種沉淀法比普通沉淀法效果更好。特別是利用磁鐵礦中Fe3+鹽處理廢水中As(III)、As(V)，在溫度90℃，不僅效果很好，而且所需要的Fe3+濃度也降到小于0.05mg/L。
二、微生物法處理含砷廢水
與傳統(tǒng)物理化學(xué)方法相比，用微生物法處理含砷廢水具有經(jīng)濟(jì)、高效且無害化等優(yōu)點(diǎn)，已成為公認(rèn)最具發(fā)展前途的方法。
1 活性污泥
國(guó)內(nèi)外諸多研究表明，活性污泥ECP（胞外多聚物）能大量吸附溶液中的金屬離子，尤其是重金屬離子，他們與ECP的絡(luò)合更為穩(wěn)定。關(guān)于吸附機(jī)制，在ECP的復(fù)雜成分中吸附重金屬離子的似乎是糖類。Brown和Lester（1979）指出ECP中的中性糖和陰離子多糖有著吸附不同金屬離子的結(jié)合點(diǎn)位，不同價(jià)態(tài)或不同電荷的金屬離子可以在不同的點(diǎn)位與 ECP結(jié)合，如中性糖的羥基、陰離子多聚物的羥基都可能是金屬的結(jié)合位[。Kasan、Lester、Modak和Natarajam等認(rèn)為：活性污泥對(duì)重金屬離子的吸附有兩種機(jī)制即表面吸附和胞內(nèi)吸收；表面吸附是指活性污泥微生物的胞外多聚物（甲殼素、殼聚糖等）含有配位基團(tuán)—OH，—COOH，—NH2，PO43-和—HS等，他們與金屬離子進(jìn)行沉淀、絡(luò)合、離子交換和吸附，其特點(diǎn)是快速、可逆和不需要外加能量，與代謝無關(guān)；胞外吸收通過金屬離子和胞內(nèi)的透膜酶、水解酶相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)，速度較慢需要能量，而且與代謝有關(guān)。
2 菌藻共生體
國(guó)外研究表明，生物遷移轉(zhuǎn)化作為一種新的微生物法處理重金屬?gòu)U水，與傳統(tǒng)方法相比，具有更高效，費(fèi)用更低等優(yōu)點(diǎn)。用小球藻的生物遷移轉(zhuǎn)化處理重金屬?gòu)U水的工藝，有一些已投入工程運(yùn)作。
菌藻共生體對(duì)砷的去除機(jī)理可認(rèn)為是藻類和細(xì)菌的共同作用。許多研究表明，在去除金屬過程中，微生物的表面起著重要作用。菌藻共生體中，藻類和細(xì)菌表面存在許多功能鍵，如羥基、氨基、羧基、硫基等。這些功能鍵可與水中砷共價(jià)結(jié)合，砷先與藻類和細(xì)菌表面上親和力最強(qiáng)的鍵結(jié)合，然后與較弱的鍵結(jié)合，吸附在細(xì)胞表面的砷再慢慢滲入細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)中。因而在藻類和細(xì)胞吸附砷中，可能經(jīng)過快吸附過程和較慢吸附兩過程后，吸附作用才趨于平衡。
菌藻共生體是一種易培養(yǎng)獲得的材料。其對(duì)廢水中的砷具有較強(qiáng)的去除力，并能同時(shí)去除廢水中的營(yíng)養(yǎng)物，因此其在含砷廢水的處理運(yùn)用中有著廣闊的前景。
3 投菌活性污泥法
投菌活性污泥法(Application of Bio-Augmentation Process with Liquid Live microorganisms)是將具有強(qiáng)活力的細(xì)菌投入到曝氣池里去，使曝氣池混合液內(nèi)的各種細(xì)菌處于最佳活性狀態(tài)，這樣．不僅投入了吸氣池內(nèi)所缺少的細(xì)菌，在流入污水水質(zhì)不變的條件下，微生物氧化作用顯著，而且，當(dāng)污水水質(zhì)改變，環(huán)境變異的情況下，微生物仍能適應(yīng)，保持活性，其氧化代謝過程依然充分，投入菌液后使曝氣池耐沖擊負(fù)荷，提高污水處理廠的處理效果，改善了出水水質(zhì)。
投菌活性污泥法(LLMO)是出之一種新的概念，它是根據(jù)在同一環(huán)境里，最適宜的細(xì)菌能自然繁殖，同樣，污水處理廠曝氣池混合液內(nèi)的細(xì)菌也會(huì)自然繁殖到一定數(shù)目，自然界無處不可找到細(xì)茵，然而，在同一環(huán)境里并非可以找到一切細(xì)菌這一原則，作為理論指導(dǎo)，從自然界土壤內(nèi)篩選出污水廠中的有用細(xì)菌制成液態(tài)的或固態(tài)的產(chǎn)品。液態(tài)菌液微生物成活率高；固態(tài)菌使用前需先用水溶成液態(tài)，細(xì)菌的成活率較液態(tài)菌液低，使用時(shí)按一定比例將液態(tài)菌液投入曝氣池內(nèi)或投到需用處，投菌活性污泥法(LLMO)在國(guó)外已收到良好的應(yīng)用效果。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
因此，我們可望通過向活性污泥中投加對(duì)砷具有高耐受力，對(duì)砷具有特殊處理效果的混合菌種，達(dá)到對(duì)砷的高效處理，凈化工業(yè)含砷廢水。
三、前景展望
隨著冶金、化工等產(chǎn)業(yè)的日益發(fā)展，以及含砷制品市場(chǎng)的日益拓大，含砷廢水的排放和污染問題，必將影響到人們的生活水平的提高，影響到人類生存環(huán)境的改善，所以解決含砷廢水的污染問題已迫在眉睫。然而傳統(tǒng)的處理方法都存在一定的問題。如化學(xué)法，雖然在工程上有了一定的應(yīng)用，處理效果也較明顯，但由于化學(xué)藥劑的添加，導(dǎo)致了產(chǎn)生大量的廢渣，而這些廢渣目前尚無較好的處置辦法。而物理法的處理費(fèi)用較高，處理投資非常大，無法進(jìn)行工程運(yùn)作。微生物法作為一種最有前途的處理方法，不僅具有高效、無二次污染，而且處理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。其中，活性污泥法處理含砷廢水的理論在國(guó)內(nèi)外處于熱點(diǎn)研究探索中，又由于活性污泥具有的來源廣泛，容易培養(yǎng)，處理后二次污染小等一系列優(yōu)點(diǎn)，使其在工程上的應(yīng)用成為可能，成為含砷廢水的主要處理方法。此外，若對(duì)單純活性污泥法進(jìn)行工藝上的改進(jìn)，如引進(jìn)優(yōu)勢(shì)菌種，或摻入生活污水進(jìn)行混合處理等工藝上的改進(jìn)，都可能為活性污泥法的應(yīng)用創(chuàng)造更為廣闊的前景。
