海绵组合在含重金属水体中吸附重金属的用途

本发明属于重金属吸附，具体涉及海绵组合在含重金属水体中吸附重金属的用途。

背景技术：

1、水是生命之源，海洋更是生命的摇篮，全球海洋总面积占地球总面积的71％，人类与海洋的关系紧密，海产品的蛋白质含量丰富，是人类优质的动物蛋白来源，在未来人类食物来源中，海洋生物资源将占80％。全面开发利用海洋资源，优先发展海洋经济，将可以大大促进区域经济的发展。但随着科技与经济的发展，人们不断开发利用海洋资源，人类活动给海洋带来了一系列环境生态问题，人类活动对海洋不合理开发使得海洋生态环境变得更为脆弱,资源枯竭、资源浪费以及海水污染等海洋环境问题日益突出。目前，海洋环境污染已经成为一个世界性问题，海洋污染源头主要分为陆源污染和海源污染两大类，而在水体污染源类型中，重金属污染是十分严重的污染类型，其会对生物的生命健康产生极大的毒害作用。

2、重金属是指比重大于5的金属或密度大于4.5g/cm3的金属，在大气、水体、土壤和生物体内广泛分布，重金属污染主要表现在水体中，而海洋重金属的产生途径主要是自然来源和人为来源，自然来源重金属由自然活动引起，比如海底火山爆发，岩石层风化和降水等携带重金属入海。人为来源是指由于人类活动所造成的重金属污染，包括矿物燃料的燃烧，工业、生活废水的排放，以及船舶底部涂料，重金属化肥的流失等，与自然来源相比，人类活动所造成的污染所占比重更大。水体中的重金属元素一些是人体必须的金属元素，比如常量元素有钾、钠、镁等，微量元素有铁、锰、铜、锌等，但这些元素的缺乏和过剩都不利于人体健康，还有一些金属元素对人体健康有害，比如铬、砷、汞、铅等，会在生物体内富集，与体内蛋白质或各种酶互作，使其失去活性，一旦超过生物体的耐受限度就会引起中毒，由于汞污染引起的水俣病和镉污染引起的骨痛病，就都是重金属在环境中浓度超标所造成的公害病。

3、重金属污染具有高毒性、环境持久性、隐蔽性、生物蓄积性等特征，被认为是危害最严重的污染物之一，并且由于各种海洋生物对重金属的富集能力较强，重金属会通过摄食与消化行为沿食物链(网)传递和积累，产生生物放大作用，增加有毒重金属对人体健康的潜在危害作用，另外由于环境中各种重金属可以同时作用于生物体，还会发生重金属之间的相互作用，比如相加作用、协同作用和拮抗作用等，会使其毒性更加难以考量。

4、分析水体是监测重金属污染的一个重要手段，但如果单单使用这一种方法，难以反映环境对生物体和生态系统的综合效应，无法说明环境中生物的受危害程度，无法评估环境中的生物可利用重金属。因此引入生物监测能直接判断水体中污染物的潜在影响和实际毒性，真实反映环境污染对生物的危害程度，并且在多种污染物暴露的情况下，能够综合反映环境质量情况，监测灵敏度高，可以实现早期预警，并且可以连续监测，考量污染物的长期作用产生的毒性效应。常见的用于监测水体重金属污染的指示生物有藻类、浮游动物和底栖动物等，由于底栖动物分布广行动能力差生活史长等特点，成为了水体污染只指示生物的主要选择对象，尤其是双壳贝类已被广泛应用于评价重金属污染及其通过食物网对生物地球化学循环造成的影响。但海绵在环境中的生态效应一直被人们忽视，海绵是海洋中除珊瑚外的第二大物种，生物量大，分布范围广，营底栖滤食生活，其独特的生活习性使其更容易暴露在污染中，近年来人们也在慢慢开发海绵作为生物标示物监测环境变化。目前对于水体重金属污染的防治措施主要有物理、化学和生物方法，物理方法包括离子交换法，膜分离法等，化学方法包括化学沉淀法和电解处理法等，生物方法包括生物吸附法等。物理和化学方法处理污染水体操作繁琐，成本较高，并且容易造成二次污染，相比于其他方法，吸附法效率高，操作简便，二次污染小，制备工艺简单且价格低。但目前大多制备的海绵吸附材料仅在实验室环境下使用，并且大多面对的是单一的暴露源头，即仅对一种或几种重金属的专性吸附，无法面对受污染水体中复杂的环境，并且生产成本高，限制了其应用。

技术实现思路

1、本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供海绵组合在含重金属水体中吸附重金属的用途。

2、本发明的另一目的在于提供一种含重金属水体中的重金属吸附方法。

3、本发明的技术方案如下：

4、海绵组合在含重金属水体中吸附重金属的用途，其特征在于：该海绵组合由天然生物海绵和人工海绵组成，用以覆盖吸附包括as、co、cr、cu、mn、ni、zn、fe、v、ba、cd和pb在内的重金属，且该重金属的形态包括溶解态或/和颗粒态(优选溶解态)。

5、优选的，溶解态包括不稳定态和稳定态、离子态和胶体态、有机态和无机态，所述颗粒态包括可换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物态、成硫化合物和有机质结合态、残渣态。

6、在本发明的一个优选实施方案中，所述天然生物海绵为蜂海绵属海绵、似雪海绵属海绵、美丽海绵属海绵、苔海绵属海绵、浴海绵属海绵和山海绵属海绵中的至少一种。

7、在本发明的一个优选实施方案中，所述人工海绵为聚氨酯海绵、聚醚海绵、尼龙海绵、涤纶海绵和三聚氰胺泡棉中的至少一种。

8、在本发明的一个优选实施方案中，所述天然生物海绵为蜂海绵属海绵、似雪海绵属海绵、美丽海绵属海绵、苔海绵属海绵、浴海绵属海绵和山海绵属海绵中的至少一种，所述人工海绵为聚氨酯海绵、聚醚海绵、尼龙海绵、涤纶海绵和三聚氰胺泡棉中的至少一种。

9、在本发明的一个优选实施方案中，所述含重金属水体为含重金属的近海水体。

10、本发明的另一技术方案如下：

11、一种含重金属水体中的重金属吸附方法，包括在含重金属水体中布置海绵组合，其中，该海绵组合由天然生物海绵和人工海绵组成，用以覆盖吸附包括as、co、cr、cu、mn、ni、zn、fe、v、ba、cd和pb在内的重金属，且该重金属的形态包括溶解态或/和颗粒态(优选溶解态)。

12、优选的，溶解态包括不稳定态和稳定态、离子态和胶体态、有机态和无机态，所述颗粒态包括可换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物态、成硫化合物和有机质结合态、残渣态。

13、在本发明的一个优选实施方案中，所述天然生物海绵为蜂海绵属海绵、似雪海绵属海绵、美丽海绵属海绵、苔海绵属海绵、浴海绵属海绵和山海绵属海绵中的至少一种。

14、在本发明的一个优选实施方案中，所述人工海绵为聚氨酯海绵、聚醚海绵、尼龙海绵、涤纶海绵和三聚氰胺泡棉中的至少一种。

15、在本发明的一个优选实施方案中，所述天然生物海绵为蜂海绵属海绵、似雪海绵属海绵、美丽海绵属海绵、苔海绵属海绵、浴海绵属海绵和山海绵属海绵中的至少一种，所述人工海绵为聚氨酯海绵、聚醚海绵、尼龙海绵、涤纶海绵和三聚氰胺泡棉中的至少一种。

16、在本发明的一个优选实施方案中，所述含重金属水体为含重金属的近海水体。

17、本发明的有益效果是：

18、1、本发明用由天然生物海绵和人工海绵组成的海绵组合覆盖吸附含重金属水体中包括as、co、cr、cu、mn、ni、zn、fe、v、ba、cd和pb在内的重金属，操作简便，效果显著。

19、2、本发明中的天然生物海绵和人工海绵彼此互补，吸附能力强、选择性高、机械强度好、化学性质稳定、能够反复使用且廉价易得，可根据应用的不同水体环境中的重金属种类设置不同的海绵组合，环境友好度高，生态效应好。

20、3、本发明一方面可用于长期监测目标生物海绵的重金属含量，以指示水体的重金属污染程度和重金属元素的时空变化，另一方面可用于对某些重金属进行有效富集，在达到良好的重金属生物修复的同时，带来很多其他的生态效益，如：海绵动物能积累和抵抗各种人为来源的污染物，这些污染物包括碳氢化合物、表面活性剂、有机氯、多氯联苯、重金属、微塑料等，还能促进局部海域物质循环、能量流动，对上层海域带来级联效应。