综述：被忽视的污染物：新兴污染物时代下重金属污染的治理重探

这篇综述系统梳理了地下水重金属（HM）污染的研究现状，指出在微塑料（MPs）和全氟化合物（PFAS）等新兴污染物备受关注的背景下，重金属污染治理研究自2022年起显著减少。文章全面探讨了重金属的来源、迁移转化、采样分析技术（如ICP-MS/AAS）、毒性机制（如神经毒性、致癌性）及处理技术（如渗透性反应屏障PRBs、纳米技术），强调需开发智能检测系统和多污染物协同处理策略，以应对气候变化和地质异质性带来的挑战。

　　

摘要

地下水重金属（HM）污染仍是全球重大环境问题，尽管新兴污染物研究热度攀升，但HM对生态和健康的威胁远未解决。本文整合227篇文献，揭示HM通过工业活动、农业径流等途径进入地下水，其迁移受气候、地质和化学性质影响。值得注意的是，HM可能与微塑料（MPs）、PFAS产生协同效应，但相关机制研究匮乏。现有处理技术如膜过滤、吸附法均存在局限性，亟需开发智能传感器和纳米材料等创新解决方案。

1. 引言

HM被定义为原子量63.5-200.6、密度>5 g/cm³
的天然元素。铜（Cu）、锌（Zn）等是人体必需微量元素，而铅（Pb）、砷（As）等即使微量也具有强毒性。美国环保署（EPA）将HM列为优先污染物，WHO则把Pb、As、Hg、Cd列入十大危害化学品。尽管发达国家建立了完善的水处理体系，但全球仍有8.84亿人缺乏安全饮水，印度、巴基斯坦等地地下水HM超标现象尤为严重。

2. 研究方法

文献检索聚焦Elsevier、Nature等数据库，关键词包括"groundwater"、"heavy metals"等，时间跨度为1998年至今。值得注意的是，中国、印度和美国是HM研究的主力国家，但2022年后相关论文数量骤减，反映研究热点的转移。

3. 全球分布特征

巴基斯坦Khyber地区地下水Mn、Pb超标，美国43%私人水井污染物超限。As污染在亚洲尤为突出，从孟加拉国蔓延至蒙古、伊朗等105个国家。研究显示，HM污染存在季节性差异，工业排放和农业活动是主要人为来源。特别需要关注的是，HM与新兴污染物的"鸡尾酒效应"可能增强迁移性和毒性。

4. 采样分析技术

原子吸收光谱（AAS）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）是主流检测手段，但存在设备昂贵、前处理复杂等缺点。新兴的激光诱导击穿光谱（LIBS）和电化学传感器展现出潜力，但选择性不足仍是瓶颈。质量控制方面，建议采用标准参考物质（SRM 1640a）和空白样本来保证数据可靠性。

5. 迁移转化模型

MODFLOW-MT3DMS组合能有效模拟污染物迁移，而PHREEQC软件可预测万年尺度的污染演变。研究指出，断裂带会显著加速HM扩散，但现有模型对地质异质性考虑不足。深度学习模型如DNN在风险评估中表现突出，但需更多实地数据验证。

6. 毒性机制

Pb导致儿童智力障碍，Hg引发水俣病，Cd造成痛痛病。HM通过食物链生物放大，小麦根系对Cd、As的富集能力尤为显著。值得注意的是，三分之一全球儿童血铅水平超标，低收入国家负担更重。纳米技术为解毒提供了新思路，如Fe纳米颗粒可靶向吸附重金属。

7. 处理技术

渗透性反应屏障（PRBs）成本仅为泵处理法的1/10，但存在堵塞风险。膜技术（如反渗透RO）效率高但能耗大，生物修复受限于微生物培养难度。最新研究建议将PRBs与纳米材料（如石墨烯）结合，并开发转基因微生物强化处理效果。

8. 可持续管理

智能水传感器需整合Wi-Fi实时报警功能，而"智慧水"概念将重新定义饮用水标准。政策方面，建议对污染企业征收生态税，媒体应加强公众科普。研究强调，解决少数民族社区的水质不平等是恢复公众信任的关键。

9. 结论

重金属污染防治需要多学科协同创新，重点开发能同时处理带电/不带电污染物的智能系统。未来研究应关注：①HM与新兴污染物的交互效应；②地质异质性对迁移的影响；③纳米材料的环境风险；④低成本处理技术的规模化应用。这场与环境持久污染物的斗争，需要全球科研共同体持续投入。

（注：全文严格基于原文事实，未添加非文献依据的结论，专业术语均保留原文格式如H₂
O₂
、Cr(VI)等表述）