农村饮水工程水中硝酸盐污染现状、危害及脱除技术

姜坤

摘 要： 随着硝酸盐污染的日益恶化，水体中硝酸盐污染问题不容乐观。根据使用方法的不同，硝酸盐氮常规去除技术大体分为物理方法、生物脱氮法及化学还原法。利用一系列方法将水中的硝酸 盐还原为氮气是水中硝酸治理的根本方法。

关键词： 水硝酸盐;污染现象;危害;脱除技术

Present Situation，Harm and Removal Technology of Nitrate Pollution in Rural Drinking Water Project

Jiang Kun

Yangshufang Street Office，Pulandian District，Dalian City，Liaoning 116200

【Abstract】With the worsening of nitrate pollution，the problem of nitrate pollution in water is not optimistic.According to the different methods used，the conventional removal techniques of nitrate nitrogen can be divided into physical methods，biological nitrogen removal methods and chemical reduction methods.Using a series of methods to reduce nitrate in water to nitrogen is the fundamental method to control nitric acid in water.

【Key words】water nitrate pollution hazard removal technology

【中图分类号】R123     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.30.171

长久以来地球上每年的固氮量远远超过通过反硝化释放的氮素量，从而导致硝酸盐氮在地下水中的积累，使自然界的各种水体硝酸盐大大超标。

1 水中硝酸盐污染现状

世界范围内地下水硝酸盐的污染已越来越严重。印度克什米尔地区的地下水调查中，夏季85% 的水样，冬季 67% 的水样硝酸盐浓度都超过了世界卫生组织的水质标准 （50mg/L），污染主要来源于氮肥的大量施用。通过采集孟加拉国中、东部地区的地下水和河水水样分析发现，在浅层和深层地下水中硝酸盐浓度分别为中部最低为 0.10mg /L、最高为 75.12mg /L;西部最低为 0.10mg /L、最高 40.78mg /L。我国的情况也不容乐观。在我国广大的农村及市郊，由于硝酸盐易溶于水且无色无味，许多农民长期饮用已被严重污染的井水，并不知道其危害[1]。

2 水中硝酸盐污染危害

水中硝酸盐是在有氧环境下，各种形态的含氮化合物中最稳定的氮化合物，亦是含氮有机物经无机化作用最终阶段的分解产物。硝酸盐本身毒性很低，但是它进入人体之后可以被还原为亚硝酸盐，毒性加大，是硝酸盐毒性的 11 倍。亚硝酸盐的主要生物效应就是将正常的血红蛋白氧化为不具有输送氧能力的，从而降低血红蛋白给机体输高铁血红蛋白送氧的能力。当高铁血红蛋白浓度达到正常血红蛋白浓度的10%以上时就会成为高铁血红蛋白症（如黄萎症等），出现皮肤紫绀、头晕、恶心、心跳加速、呼吸困难、乏力、腹痛、腹泻等临床症状，更高浓度会引起窒息甚至死亡。婴儿体内的血红蛋白更容易被亚硝酸盐氧化为高铁血红蛋白，而且婴儿体内没有高铁血红蛋白还原酶，所以更容易受到硝酸盐或亚硝酸盐的影响。可见，受硝酸盐污染后的地下水会以直接或间 接的方式危害人们的健康，所以世界各国对饮用水 中硝酸盐的含量都确定了标准值。世界卫生组织规 定饮用水中的 NO3—N<10mg/L ;我國生活饮用水卫 生标准 （GB5749-2006） 规定饮用水中的NO3—N浓度不得超过10mg/L。由于硝酸盐会在水体中沉积并不断地累积，所以水体中硝酸盐污染问题不容乐观，必须采取有效 措施来控制、防治水体中硝酸盐的污染。

3 脱除水中硝酸盐的主要技术

根据使用方法的不同，硝酸盐氮常规去除技术大体分为物理方法、生物脱氮法及化学还原法

3.1 物理法脱除水中硝酸盐.物理方法主要有膜分离法 （ 电渗析、反渗透 ） 和离子交换法等。电渗析是一种较新的膜处理方法，它以直流电场作为驱动力，可将电解质离子组分从水溶液和其他不带电组分中分离出来。反渗透是另一种膜法水处理技术，利用压力使原水通过半透膜，只有水分子能穿过半透膜，其它溶质分子则被截留。反渗透对硝酸根离子无选择性，但各种离子的脱除率与其价数成正比。因此从人类健康、成本费等方面考虑，膜法的实用性较差[2]。

3.2 生物法脱除水中硝酸盐

自然界中存在的某些微生物对污染物有一定的降解作用，但是这个降解过程通常较慢，在实际的水处理过程中难以得到运用。研究表明：在地下水环境中，一定的条件下，存在着反硝化作用。实质是在缺氧状态下硝酸盐氮作为脱氮菌呼吸链的末端电子受体 而被还原为 N2O 或 N2 的过程。硝酸盐氮的生物修复技术就是在人为的作用下，强化自然界水体中的反硝化作用，根据进行去除的场所可以分为原位生物脱氮技术和异位生物脱氮技术。

3.3 化学还原法脱除水中硝酸盐

化学方法去除地下水中硝酸盐的原理是通过加入还原剂，首先将硝酸盐氮还原为亚硝酸盐氮，继而进一步还原为氮气或氨氮。

3.3.1 活泼金属还原法.活泼金属还原法是以铁、铝、锌等金属单质为还原剂，在碱性环境中将硝酸盐还原为亚硝酸盐或氨氮。铁还原法是目前研究最多的技术。

3.3.2 催化还原法 由于金属铁或二价铁等还原硝酸盐的条件难以控制，易产生副产物，所以人们设法从中加入适当的催化剂，减少副产物的产生，近年来出现了催化 还原硝酸盐的方法。催化还原法是指以氢气、甲酸 等为还原剂，在反应中加入适当的催化剂，以提高反应速度、减少副产物的产生，将硝酸盐还原成氮气。这一工艺原理受到密切关注，并被认为是最有发展前景的饮用水脱硝工艺[3]。

参考文献

[1] 张维理，田哲旭，张宁，等.我国北方农用氮肥造成地下水硝酸盐污 染的调查 [J].植物营养与肥料学报，1995，1（2）： 80- 87.

[2] 王正祥，高贤彪，李明悦，潘洁，于彩虹.天津市水体硝酸盐污染 调查与空间分布研究 [J].农业环境科学学报，2009，28（3）：592-596.

[3] 李胜业，金朝晖，金晓秋，等.还原铁粉反应柱去除地下水中硝酸盐 氮的研究 [J].农业环境科学学报，2004，23（6）：1203-1206.