核輻射技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

馬雪萍

（遼寧省核與輻射監(jiān)測(cè)中心 遼寧沈陽 110031）

核輻射技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

馬雪萍

（遼寧省核與輻射監(jiān)測(cè)中心 遼寧沈陽 110031）

核能技術(shù)的發(fā)展，為人類社會(huì)在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的研究開辟了新的前景。本文主要介紹美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)，在廢水凈化利用、大氣污染物處理以及固體廢物處理等環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，核輻射技術(shù)獲得廣泛應(yīng)用的概況，以資借鑒。

環(huán)境保護(hù) 核輻射技術(shù) 應(yīng)用

1 前言

伴隨著快速發(fā)展的現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的到來,人類經(jīng)歷從原始部落社會(huì)、傳統(tǒng)農(nóng)耕社會(huì)、現(xiàn)代工業(yè)文明以及當(dāng)代的信息化社會(huì)的不斷演變。人民的生活水平得到了各方面的提升,然而不容忽視的是幾百年來伴隨著工業(yè)化的高度發(fā)展,人類社會(huì)所面臨著的各種環(huán)境問題也層出不窮。水體污染愈發(fā)嚴(yán)重,水資源匱乏問題擺在世界上眾多國(guó)家面前,局勢(shì)緊張；化石燃料的不斷消耗,產(chǎn)生的二氧化硫和氮氧化物在大氣中形成酸雨,自然生態(tài)和人類生態(tài)文明遭受不同程度的腐蝕和破壞；包圍著城市和農(nóng)村的生活垃圾如何妥善解決,也成為一個(gè)棘手的問題。在當(dāng)今科學(xué)研究領(lǐng)域,環(huán)境問題的解決成為一項(xiàng)緊迫的任務(wù),傳統(tǒng)而常規(guī)的污染處理方式已經(jīng)不能解決所面臨的環(huán)境問題,也迫切需要發(fā)展一門新的技術(shù)來解決這些問題。核輻射技術(shù)作為一種高新的污染治理手段,主要是利用射線以及高速電子對(duì)環(huán)境污染物質(zhì)進(jìn)行輻照,產(chǎn)生各種物理化學(xué)效應(yīng),使得污染物發(fā)生化學(xué)分解貨氧化反應(yīng),實(shí)現(xiàn)去除污染物的效果目的。自上世紀(jì)70年代,美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)已廣泛開展應(yīng)用輻射技術(shù)解決環(huán)境污染問題,此項(xiàng)技術(shù)受到越來越多國(guó)家的關(guān)注和重視,并且輻射技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的的應(yīng)用也被國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)列為21世紀(jì)原子能和平利用的重要研究領(lǐng)域［1］。

1 核輻射技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

1.1 核輻射技術(shù)應(yīng)用于凈化廢水

在水處理過程中,會(huì)降解有機(jī)毒物。通常水體中會(huì)有氯苯、降解的苯以及有機(jī)氯農(nóng)藥等物質(zhì),這類污染物化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定,具有較強(qiáng)毒性,脂溶性大,因而常富集于生物體內(nèi)。傳統(tǒng)的水處理方法通常有物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)法,但是無法將該類物質(zhì)的高校降解,處理時(shí)遇到了難題。應(yīng)用核輻射輻降解法處理廢水和污水主要是使其中的污染物通過輻射引起氧化反應(yīng)而分解、變性,消毒滅菌,達(dá)到凈化的目的,從而獲取最大程度的應(yīng)用價(jià)值［2］。20世紀(jì)70年代,美國(guó)已經(jīng)建立了規(guī)模較大的廢水輻射處理廠,應(yīng)用于廢水、污水的消毒凈化,輻射后廢水經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室輻射處理研究,確認(rèn)可以用作肥料。

1.2 核輻射技術(shù)應(yīng)用于煙廢氣治理

大氣污染物中,二氧化硫和氮氧化物占據(jù)主要分量,多數(shù)來源于化石燃料的燃燒釋放所形成的,如燃煤、工廠煙道排放、汽車尾氣排放。酸雨的形成于二氧化硫的排放密切相關(guān),而光化學(xué)污染則主要是氮氧化物引起的［3］。當(dāng)前中國(guó)嚴(yán)重的霧霾現(xiàn)象歷史上較為嚴(yán)重的“八大公害”事件與大氣污染物質(zhì)密切相關(guān),對(duì)于二氧化硫,世界上許多國(guó)家已經(jīng)采取了在污染煙氣中將其除去的有效措施,但是對(duì)于氮氧化合物,因反應(yīng)活性低,難以找到有效應(yīng)用價(jià)值的措施。在上世紀(jì)70年代,日本科研人員和工程師對(duì)利用電子束輻射去除二氧化硫和氮氧化合物可能性,進(jìn)行大量的研究,核輻射技術(shù)中電子書輻照技術(shù)是一種去除二氧化硫和氮氧化合物最有效的方法,其原理是利用輻射,氣體中的氮、氧、水和二氧化碳吸收電子束中的能量,形成離子和激發(fā)分子,生成硝酸和硫酸,最終被收集,達(dá)到去除的目的,同時(shí)還可以獲得有用的化學(xué)原料。而此項(xiàng)技術(shù)在各國(guó)的努力下,已經(jīng)從試驗(yàn)階段向工業(yè)規(guī)模發(fā)展。

1.3 核輻射技術(shù)應(yīng)用于固廢處理

在過去,污泥一般被填埋或者丟棄于海洋中,然而污泥中含有大量的植物生長(zhǎng)發(fā)育所必須的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素和鈣、鎂、銅、鋅、鐵等微量元素以及豐富的有機(jī)物質(zhì),可作為農(nóng)田和園林綠地的肥料和土壤改良劑,使污泥得到充分利用,但污泥中又含有各種病原微生物（大腸桿菌、沙門氏菌）、寄生蟲卵、害蟲卵以及雜草種子等等,易對(duì)人畜安全造成威脅,不能直接應(yīng)用于農(nóng)田以防造成二次污染,因此必須對(duì)污泥驚醒衛(wèi)生化處理后才能再次使用［4］。利用核輻射技術(shù)對(duì)污泥實(shí)施滅菌處理,會(huì)破壞污泥的膠著性,脫水后沉降,可直接作為增肥劑在農(nóng)田使用,其原理是使用γ射線和電子束輻照污泥,達(dá)到殺菌消毒的目的,目前德國(guó)則廣泛采用此項(xiàng)技術(shù)處理污泥,并且以成套設(shè)備箱實(shí)際應(yīng)用方向發(fā)展,前景頗好。美國(guó)則在上世紀(jì)80年代采用改想核輻射技術(shù),在許多工廠附近建成污泥輻照處理裝置,使得大量固廢污泥經(jīng)過處理以作農(nóng)用,同時(shí)許多國(guó)家也開始逐步重視核輻射技術(shù)處理污泥的應(yīng)用發(fā)展。

在人們?nèi)粘Ｉ钪?都會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢物,而在固廢處理過程中,廢塑料由于難降解性質(zhì),成為污染解決的難題。如聚四氟乙烯,使用生化法難以將其分解,而采用物理方法機(jī)械破碎處理較為龐大且困難,同時(shí)該物質(zhì)經(jīng)過高溫處理燃燒會(huì)產(chǎn)生有毒的氯化物,更加難以處理［5］。目前針對(duì)廢塑料的有效處理,日本利用γ射線核輻照與加熱聯(lián)用方式,再進(jìn)過機(jī)械粉碎,獲得分子量不同的蠟狀粉末,作為潤(rùn)滑劑和添加劑使用。

2 結(jié)語

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)和核技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,人們的生活水平不斷提高,環(huán)境保護(hù)意識(shí)不斷加強(qiáng),對(duì)生活環(huán)境質(zhì)量要求也隨之變高。文中介紹的一些國(guó)家利用核輻射技術(shù)對(duì)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)的工業(yè)或生活廢水、煙廢氣、固體廢物進(jìn)行處理,這一技術(shù)已經(jīng)基本接近實(shí)際應(yīng)用,但是許多科學(xué)和技術(shù)方面的問題仍需要繼續(xù)努力加以完善。首先是要加強(qiáng)對(duì)核輻射技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)研究力度,不斷完善科學(xué)技術(shù)水平,進(jìn)一步提高對(duì)環(huán)境污染物質(zhì)處理的力度和效率；其次是要完善實(shí)際應(yīng)用過程中核輻射加速器能量消耗和運(yùn)轉(zhuǎn)速率等問題,從技術(shù)上解決實(shí)際操作出現(xiàn)的問題,同時(shí)國(guó)內(nèi)也需要大力發(fā)展應(yīng)用和輻射技術(shù)的力度,擴(kuò)大應(yīng)用的領(lǐng)域和寬度；最后是目前人們內(nèi)心對(duì)核技術(shù)治理環(huán)境問題的存在疑慮,對(duì)核技術(shù)會(huì)帶來安全問題等錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),使得公眾認(rèn)可度和可接受范圍都較低。因此,不論是發(fā)展國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家,核輻射技術(shù)都將會(huì)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,為保護(hù)地球生態(tài)環(huán)境和資源以及人類生存發(fā)展做出重要的貢獻(xiàn)。

［1］吳明紅，包伯榮.輻射技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：1-190.

［2］王立，竇利軍.輻射技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用要點(diǎn)［J］.技術(shù)與市場(chǎng)雜志，2014（08）：43）.

［3］周克元.核輻射技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用［J］.環(huán)境科學(xué).1988（04）：22.

［4］薛軍，胡俊，王建龍.γ輻照降解水溶液中氯酚的研究［J］.環(huán)境科學(xué)，2008（7）：1919-1923.

［5］WASIEWICZ M，CHMIELEWSKI AG，GETOFF N.Radiation induced degradation of aqueous 2，3-2dihydroxynaphthalene［J］.Radiat Phys Chem，2006（2）：201-209.

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1674-2060（2016）03-0032-01