高氯酸鹽的污染及修復(fù)處理芻議

劉貝濤

摘要 高氯酸鹽作為一種甲狀腺干擾物質(zhì)，其環(huán)境污染問題已引起人們的高度關(guān)注。從高氯酸鹽污染的危害性出發(fā)，闡述了我國可能存在的高氯酸鹽污染狀況，并對近年來高氯酸鹽的處理方法進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞 高氯酸鹽；污染；處理技術(shù)

中圖分類號 06 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095—6363（2016）12—0009—01

低濃度狀態(tài)的高氯酸鹽在生活環(huán)境與自然環(huán)境中幾乎無處不在。1997年，濃度高達(dá)260μg/L的高氯酸根在美國加州的飲用水中首次被檢測到，高氯酸鹽污染問題開始受到高度關(guān)注，相繼一股相關(guān)研究熱潮在美國掀起，由此飲用水中最高限量為18μg/L的高碌酸根建議性標(biāo)準(zhǔn)得以頒布。在世界各地的雨水、雪水、海水、地下水、飲用水和食品等，通過檢測都相繼發(fā)現(xiàn)存有高氯酸鹽。我國作為航天大國，各類生產(chǎn)中氧化添加劑頻繁使用高氯酸銨的現(xiàn)象屢不見鮮，作為傳統(tǒng)焰火制造與消費大國，直接生產(chǎn)高氯酸鉀產(chǎn)品的場地廣泛分布，高氯酸鹽環(huán)境污染十分普遍，污染威脅不容小覷。因此，高氯酸鹽的污染狀況及及其修復(fù)處理等方面的研究工作應(yīng)受到足夠重視，有待深入。

1高氯酸鹽的來源

研究表明，環(huán)境中導(dǎo)致高氯酸鹽濃度偏高危害健康的因素既有人為的、也有源于自然的，但人為污染是其主要源頭。高氯酸鹽用作強(qiáng)氧化劑在火箭推進(jìn)劑、軍火工業(yè)、煙火制造等領(lǐng)域使用，作為添加劑使用于潤滑油、皮革鞣劑、橡膠制品、染料涂料、冶煉鋁和鎂電池等產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，這些均屬于人為污染源，隨著生產(chǎn)和使用過程中高氯酸鹽的排放其化學(xué)環(huán)境中的高氯酸鹽逐步累積，其濃度逐漸提高。環(huán)境中也普遍存在某些自然條件下如地殼運動、大氣沉積等產(chǎn)生的高氯酸鹽，大氣來源的高氯酸鹽在環(huán)境中存在的高氯酸鹽總量中占有相當(dāng)?shù)谋壤?/p>

2高氯酸鹽的危害

高氯酸鹽以一種超常的速度廣泛進(jìn)入到人類的飲用水和飲食中，作為具有高穩(wěn)定性、高擴(kuò)散性和持久性的內(nèi)分泌干擾物，抑制人體對碘的吸收，影響人體甲狀腺的正常功能，擾亂人體正常的新陳代謝，影響胎兒和嬰兒神經(jīng)中樞的正常生長和發(fā)育。此外，據(jù)研究，高氯酸鹽如以粉塵形式出現(xiàn)，會對置身于此狀態(tài)下人的黏液膜、眼睛和皮膚產(chǎn)生刺激，發(fā)生呼吸障礙和咳嗽等不良癥狀，如果長期工作在此環(huán)境中，會出現(xiàn)肝、腎臟損傷和血紅細(xì)胞破壞等癥狀。同時其也可能對基因表達(dá)層面存在潛在影響及對免疫系統(tǒng)產(chǎn)生影響?？紤]到高氯酸鹽其對人體健康的危害性，美國相關(guān)部門曾建議不會對人體健康造成負(fù)面影響的高氯酸根參考值，飲用水中其濃度最大值應(yīng)低于1μg/L，其每天的參考劑量為0.7μg/kg。3高氯酸鹽的污染現(xiàn)狀

高氯酸鹽的環(huán)境污染問題其實早就存在，只是長期以來其嚴(yán)重性未受到足夠重視，關(guān)注較少。美國是最早發(fā)現(xiàn)高氯酸鹽污染的國家，相繼共44個州的飲用水中檢測到了高氯酸鹽，因此其相關(guān)研究相比其他國家更為廣泛與深入。高濃度的高氯酸根在日本、韓國主要河流的河水抽測樣品中也被檢測到。Martinelango、Ellington等分別在采集的海水與海藻樣品、化肥中發(fā)現(xiàn)高濃度的高氯酸根。Sanchez、Kirk等檢測來自美國不同農(nóng)場的奶牛飼料與牛奶樣品，發(fā)現(xiàn)牛奶中高氯酸根的含量與奶牛攝入的含有高氯酸根的飼料量成正比。Dodds、Snyde、rAribi等分別在含有高氯酸鹽水體中存活的魚體內(nèi)、隨機(jī)購買的營養(yǎng)保健品中、白酒和啤酒樣品中發(fā)現(xiàn)高氯酸根的存在。可見由于受到食物鏈中高氯酸根的影響，人們?nèi)粘Ｉ钏璧氖澄锖惋嬃鲜艿礁呗人猁}波及的現(xiàn)象不可避免。在國內(nèi)，一些專家曾提出我國也普遍存在高氯酸鹽的推測，史亞利、張萍等曾對北京大超市出售的水稻、礦泉水、牛奶等進(jìn)行高氯酸根離子抽樣檢測，發(fā)現(xiàn)均存在不同程度的高氯酸鹽污染，高氯酸鹽普遍存在的推測得以證實。

4高氯酸鹽污染的處理

高氯酸根離子不易降解、擴(kuò)散快速、水溶性大、持續(xù)時間長，因此在各種環(huán)境介質(zhì)中廣泛存在，地下水中更甚，致使人體通過飲用水以及食物鏈大面積接觸高氯酸鹽，導(dǎo)致人體健康受損，生態(tài)環(huán)境遭到破壞，危害極大。鑒于此，近年來人們對于各種環(huán)境介質(zhì)中高氯酸根的去除處理進(jìn)行了大量研究，主要包括生物處理和非生物處理。

4.1非生物法處理

非生物法處理包括電化學(xué)還原、陰離子交換及吸附劑吸附和電滲析等方法。通過施加高電位于陰極上將高氯酸根還原為氯離子方法為電化學(xué)還原法，但易使電極表面污染、腐蝕及鈍化，且成本較高。陰離子交換法就是通過氯型的陰離子交換含高氯酸根的溶液與樹脂，則在樹脂表面及內(nèi)孔中的交換位點促使氯離子與高氯酸根會發(fā)生離子交換而被吸附，但目前存有樹脂再生困難，再生高氯酸根難以處置、成本較高、效率不高等問題。電滲析是指穿透聚合物膜的陰、陽離子在電場作用下分別以向正、負(fù)兩極運動的方式去除水中高氯酸根離子性雜質(zhì)，但收效甚微。目前，在開展的高氯酸鹽污染非生物處理研究中，為獲得更為優(yōu)良的修復(fù)高氯酸鹽污染方法，各種方法相互融，優(yōu)化組合，實現(xiàn)去除效果的最大化與最優(yōu)化。如：水體中高氯酸根離子用納米級的零價鐵來轉(zhuǎn)化，通過氫分子使高氯酸根離子還原為氯離子；強(qiáng)化超濾多電解質(zhì)高效移除高氯酸根離子，表面活性沸石改良后能吸附高氯酸根離子，都可以通過移除污水中高氯酸根離子用于處理地下污水中的高氯酸根污染問題，且其效果比一般的離子交換樹脂更為有效。

4.2生物法處理

目前已初見成效的生物法常見于微生物還原降解處理法和植物處理法。微生物還原降解處理法通常說的是高氯酸根離子通過酶和厭氧條件的催化，接受環(huán)境中某些有機(jī)或無機(jī)電子供體的電子，作為電子受體被還原為氯離子，其成本低廉，是目前最有前景的修復(fù)技術(shù)，有獲得大規(guī)模應(yīng)用的可能性，但處理時微生物會被引入水中，處理不當(dāng)，勢必會導(dǎo)致新的污染。植物處理法是指高氯酸根離子主要通過植物及其根際微生物吸收、累積、全部或部分還原降解。結(jié)果表明栽有藨草的人工濕地比一般植物吸收效果更為明顯，用人工濕地處理含高氯酸根離子污水的技術(shù)富有前景，推廣性強(qiáng)。依據(jù)不同根際環(huán)境條件下高氯酸根的修復(fù)研究表明，要想提高根際降解效果，必須改善植物根際環(huán)境，如煙草作為植物，能有效降解高氯酸根離子。土壤、水體等大范圍污染處理適宜使用植物修復(fù)法，成本低廉，但成效緩慢。為了增強(qiáng)植物修復(fù)法的修復(fù)效果，還需進(jìn)一步加強(qiáng)對高氯酸根植物處理機(jī)理的認(rèn)識。

5結(jié)論

高氯酸鹽環(huán)境污染問題嚴(yán)峻是不能否認(rèn)的事實，應(yīng)引起世界各國的重視。目前，源于美國的高氯酸鹽研究受到越來越多的關(guān)注，對其分析方法、污染源、污染狀況、遷移轉(zhuǎn)化和處理技術(shù)已開展了較為廣泛的相關(guān)研究，但成效不盡人意。我國目前存在的高氯酸鹽環(huán)境污染問題令人擔(dān)憂，應(yīng)加強(qiáng)對其污染來源、檢測、控制與處理及安全限值規(guī)定等研究工作，以期實現(xiàn)生態(tài)安全和確保人體健康。endprint