核輻射技術在環境保護中的應用

馬雪萍

（遼寧省核與輻射監測中心 遼寧沈陽 110031）

核輻射技術在環境保護中的應用

馬雪萍

（遼寧省核與輻射監測中心 遼寧沈陽 110031）

核能技術的發展，為人類社會在工業、醫學、農業等領域的研究開辟了新的前景。本文主要介紹美國、日本、德國等國，在廢水凈化利用、大氣污染物處理以及固體廢物處理等環境保護領域，核輻射技術獲得廣泛應用的概況，以資借鑒。

環境保護 核輻射技術 應用

1 前言

伴隨著快速發展的現代經濟社會的到來,人類經歷從原始部落社會、傳統農耕社會、現代工業文明以及當代的信息化社會的不斷演變。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化的高度發展,人類社會所面臨著的各種環境問題也層出不窮。水體污染愈發嚴重,水資源匱乏問題擺在世界上眾多國家面前,局勢緊張；化石燃料的不斷消耗,產生的二氧化硫和氮氧化物在大氣中形成酸雨,自然生態和人類生態文明遭受不同程度的腐蝕和破壞；包圍著城市和農村的生活垃圾如何妥善解決,也成為一個棘手的問題。在當今科學研究領域,環境問題的解決成為一項緊迫的任務,傳統而常規的污染處理方式已經不能解決所面臨的環境問題,也迫切需要發展一門新的技術來解決這些問題。核輻射技術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環境污染物質進行輻照,產生各種物理化學效應,使得污染物發生化學分解貨氧化反應,實現去除污染物的效果目的。自上世紀70年代,美國、日本、德國等國已廣泛開展應用輻射技術解決環境污染問題,此項技術受到越來越多國家的關注和重視,并且輻射技術在環境保護中的的應用也被國際原子能機構列為21世紀原子能和平利用的重要研究領域［1］。

1 核輻射技術在環境保護中的應用

1.1 核輻射技術應用于凈化廢水

在水處理過程中,會降解有機毒物。通常水體中會有氯苯、降解的苯以及有機氯農藥等物質,這類污染物化學性質極為穩定,具有較強毒性,脂溶性大,因而常富集于生物體內。傳統的水處理方法通常有物理法、化學法和物理化學法,但是無法將該類物質的高校降解,處理時遇到了難題。應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而分解、變性,消毒滅菌,達到凈化的目的,從而獲取最大程度的應用價值［2］。20世紀70年代,美國已經建立了規模較大的廢水輻射處理廠,應用于廢水、污水的消毒凈化,輻射后廢水經過實驗室輻射處理研究,確認可以用作肥料。

1.2 核輻射技術應用于煙廢氣治理

大氣污染物中,二氧化硫和氮氧化物占據主要分量,多數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,而光化學污染則主要是氮氧化物引起的［3］。當前中國嚴重的霧霾現象歷史上較為嚴重的“八大公害”事件與大氣污染物質密切相關,對于二氧化硫,世界上許多國家已經采取了在污染煙氣中將其除去的有效措施,但是對于氮氧化合物,因反應活性低,難以找到有效應用價值的措施。在上世紀70年代,日本科研人員和工程師對利用電子束輻射去除二氧化硫和氮氧化合物可能性,進行大量的研究,核輻射技術中電子書輻照技術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,形成離子和激發分子,生成硝酸和硫酸,最終被收集,達到去除的目的,同時還可以獲得有用的化學原料。而此項技術在各國的努力下,已經從試驗階段向工業規模發展。

1.3 核輻射技術應用于固廢處理

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發育所必須的氮、磷、鉀等營養元素和鈣、鎂、銅、鋅、鐵等微量元素以及豐富的有機物質,可作為農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,易對人畜安全造成威脅,不能直接應用于農田以防造成二次污染,因此必須對污泥驚醒衛生化處理后才能再次使用［4］。利用核輻射技術對污泥實施滅菌處理,會破壞污泥的膠著性,脫水后沉降,可直接作為增肥劑在農田使用,其原理是使用γ射線和電子束輻照污泥,達到殺菌消毒的目的,目前德國則廣泛采用此項技術處理污泥,并且以成套設備箱實際應用方向發展,前景頗好。美國則在上世紀80年代采用改想核輻射技術,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過處理以作農用,同時許多國家也開始逐步重視核輻射技術處理污泥的應用發展。

在人們日常生活中,都會產生大量的固體廢物,而在固廢處理過程中,廢塑料由于難降解性質,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,而采用物理方法機械破碎處理較為龐大且困難,同時該物質經過高溫處理燃燒會產生有毒的氯化物,更加難以處理［5］。目前針對廢塑料的有效處理,日本利用γ射線核輻照與加熱聯用方式,再進過機械粉碎,獲得分子量不同的蠟狀粉末,作為潤滑劑和添加劑使用。

2 結語

隨著國民經濟社會和核技術的不斷發展和完善,人們的生活水平不斷提高,環境保護意識不斷加強,對生活環境質量要求也隨之變高。文中介紹的一些國家利用核輻射技術對環境保護領域內的工業或生活廢水、煙廢氣、固體廢物進行處理,這一技術已經基本接近實際應用,但是許多科學和技術方面的問題仍需要繼續努力加以完善。首先是要加強對核輻射技術領域的科學研究力度,不斷完善科學技術水平,進一步提高對環境污染物質處理的力度和效率；其次是要完善實際應用過程中核輻射加速器能量消耗和運轉速率等問題,從技術上解決實際操作出現的問題,同時國內也需要大力發展應用和輻射技術的力度,擴大應用的領域和寬度；最后是目前人們內心對核技術治理環境問題的存在疑慮,對核技術會帶來安全問題等錯誤認識,使得公眾認可度和可接受范圍都較低。因此,不論是發展國家還是發展中國家,核輻射技術都將會在環境保護領域得到廣泛的應用和發展,為保護地球生態環境和資源以及人類生存發展做出重要的貢獻。

［1］吳明紅，包伯榮.輻射技術在環境保護中的應用［M］.北京：化學工業出版社，2002：1-190.

［2］王立，竇利軍.輻射技術在環境保護中的應用要點［J］.技術與市場雜志，2014（08）：43）.

［3］周克元.核輻射技術在環境保護中的應用［J］.環境科學.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］.環境科學，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