土壤放射性污染來源及相關(guān)修復(fù)技術(shù)分析

陳勁良

（廣東睿潔環(huán)保工程有限公司，廣東 惠州 516000）

人類活動(dòng)的許多方面都需要放射性能源的開發(fā)產(chǎn)品，如工業(yè)能源、醫(yī)療科研等方面都很大程度地方便了人們的工作與生活。但放射性物質(zhì)在給人類生活帶來便利的同時(shí)也引起了一些環(huán)境問題，尤其是土壤中的放射性污染可能會(huì)隨著土壤的沉積轉(zhuǎn)移到其他生物體內(nèi)，如在受到污染的土壤上進(jìn)行作物種植或者污染附近的水源，人類食用后放射性物質(zhì)會(huì)對(duì)人體健康造成不利影響。

1 土壤放射性污染來源

人類的生產(chǎn)、生活活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一些具有放射性危害的物質(zhì)，讓周圍生活環(huán)境中的放射性水平超出正常值，降低環(huán)境質(zhì)量，不利于生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展，對(duì)人體健康造成不良影響。土壤作為生物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，是生命存活的基本環(huán)境，也是放射性污染物質(zhì)傳播的媒介[1]。所以，探究土壤的放射性污染來源及其相關(guān)修復(fù)技術(shù)，對(duì)環(huán)境可持續(xù)健康發(fā)展與維護(hù)人類健康有促進(jìn)作用。土壤中的放射性污染源一般有2種：自然界中的天然放射性污染來源與人為放射性污染來源。天然放射性污染來源主要存在于自然界的天然產(chǎn)物中，在土壤和巖石中尤其是地殼中可以發(fā)現(xiàn)一些物質(zhì)經(jīng)過放射性衰變，對(duì)外界散發(fā)放射性物質(zhì)，但是天然放射性劑量不大，對(duì)人類活動(dòng)和自然界的發(fā)展影響較?。ㄒ姳?）。

表1 自然界中的天然放射性污染來源

人為放射性物質(zhì)的出現(xiàn)改變了土壤中放射性污染物質(zhì)的狀態(tài)，污染的主要來源是人為活動(dòng)。一是科研實(shí)驗(yàn)。放射性物質(zhì)被廣泛運(yùn)用于金屬冶煉、工業(yè)自動(dòng)化、生物工程等領(lǐng)域，許多研究中心都建有自己的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科研放射性實(shí)驗(yàn)。相關(guān)人員在實(shí)驗(yàn)過程中，難免會(huì)向外界釋放放射性物質(zhì)造成環(huán)境污染。其中，核試驗(yàn)中產(chǎn)生的放射性落下灰對(duì)環(huán)境放射性污染最嚴(yán)重。爆炸后產(chǎn)生的顆粒較大的粒子隨著重力作用會(huì)快速落下，因此以爆炸中心為原點(diǎn)的方圓幾百公里都會(huì)出現(xiàn)局地性沉降。較小的粒子會(huì)停留在對(duì)流層且保持較長(zhǎng)的時(shí)間，通常經(jīng)過20～30 d的沉降后，位于爆炸范圍內(nèi)的同一半球的維度都會(huì)受到放射性污染[2]。如果進(jìn)行的是百萬級(jí)的核爆炸實(shí)驗(yàn)，放射性物質(zhì)會(huì)首先停留在大氣的平流層中，經(jīng)過0.5～3.0年沉降到地球表面。放射性物質(zhì)停留在大氣中以及向下沉降的過程中都會(huì)隨著空氣被人類吸附，對(duì)自然界的水源和其他生物造成污染，經(jīng)過食物鏈間接影響人體健康。二是核能生產(chǎn)與核事故。在核燃料循環(huán)的過程中，前期開采鈾礦、燃料的原件制造、核反應(yīng)堆的發(fā)電情況以及后期的廢物廢水處理，整個(gè)循環(huán)都會(huì)存在放射性物質(zhì)泄漏的潛在危險(xiǎn)。另外一種情況是核反應(yīng)堆出現(xiàn)故障后的放射性物質(zhì)污染。核工業(yè)活動(dòng)中涉及原料的開采、冶煉、提純，都會(huì)產(chǎn)生帶有放射性的廢棄物與廢水，廢棄物會(huì)對(duì)周圍生存環(huán)境造成影響。含鈾礦可以當(dāng)作核燃料的原料進(jìn)行冶煉，其他礦物質(zhì)如煤礦在開采和應(yīng)用的過程中會(huì)產(chǎn)生放射性物質(zhì)氡，某些企業(yè)將廢棄物進(jìn)行地下掩埋，這會(huì)讓土壤環(huán)境進(jìn)一步惡化且污染水源。

2 土壤放射性污染的修復(fù)技術(shù)

土壤放射性污染的源頭是放射性物質(zhì)衰變過程中產(chǎn)生的射線，某些物質(zhì)要經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的裂變后核素才會(huì)消亡，這樣就會(huì)對(duì)環(huán)境造成長(zhǎng)期危害。目前，全球范圍內(nèi)的學(xué)者主要采取以下幾種技術(shù)對(duì)土壤放射性污染進(jìn)行修復(fù)。

2.1 淋洗技術(shù)

長(zhǎng)久以來，研究人員針對(duì)受到污染的土壤采取的是物理和化學(xué)修復(fù)技術(shù)。土壤中存在一系列的放射性核素，處于最表層的土壤可以在上面鋪層瀝青，避免讓土壤內(nèi)部的核素?cái)U(kuò)散到外部，同時(shí)可以防止地表水滲透到土壤中受到放射性核素的污染。但是，放射性污染物質(zhì)仍然存在于土壤之中，如何將污染物從土壤中分離出來，美國學(xué)者提出了土壤淋洗的方法。通過這種方法，溶解劑進(jìn)入土壤后與放射性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，然后借助于水力壓頭將溶解劑混合物從土壤中抽取出來。其中土壤出流流程具體如圖1所示。

圖1 土壤出流流程示意圖

2.2 氧化還原技術(shù)

研究人員發(fā)現(xiàn)在土壤中加入還原劑或者過氧化氫，高錳酸鉀等氧化劑可以讓土壤中的放射性物質(zhì)與氧化還原劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，這種方法對(duì)于被有機(jī)物污染的土壤有應(yīng)用效果。

2.3 植物修復(fù)技術(shù)

植物具有凈化功能，并且與化學(xué)修復(fù)技術(shù)相比成本較低，對(duì)周圍環(huán)境不易產(chǎn)生二次污染等問題。對(duì)于大面積受到污染的土壤，適宜種植苜蓿或者黑麥草來修復(fù)多環(huán)芳烴等污染物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)人員將植物種植在具有放射性污染的土壤中，通過根系吸收土壤中的放射性核素并轉(zhuǎn)移到地表，人們將生長(zhǎng)在地表的部分收集后做處理，可以減少土壤中的放射性物質(zhì)。采用植物提取的修復(fù)技術(shù)需要選擇富集植物或者超富集植物。筆者通過大量收集、比較前人的研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，四川沿階草、扁竹蘭對(duì)土壤中的鈾放射性核素的吸收效果最佳，向日葵修復(fù)土壤中的銫放射性核素效果最佳。除了植物本身可以修復(fù)土壤中的污染物質(zhì)，添加有機(jī)酸尤其是檸檬酸可以加速植物修復(fù)土壤中的放射性核素。

如果某塊區(qū)域的土壤受到放射性污染已經(jīng)不適合種植作物，人們可以采取植物固定的修復(fù)技術(shù)，通過植物的根系讓土壤中的污染物質(zhì)固定在某一個(gè)規(guī)定的區(qū)域內(nèi)，防止放射性核素轉(zhuǎn)移。

對(duì)于濕地等含有較多水體的土壤，人們可以采用根際過濾的技術(shù)，水體中的放射性物質(zhì)與土壤中的不同，需要根系過濾沉淀污染物質(zhì)。比如，水葫蘆、金魚藻可以在受污染的濕地中大面積種植，借助根際過濾來吸收濕地中的鈾核素，風(fēng)信子對(duì)修復(fù)水體中的銫和鈷放射性核素有很好的效果，廢水中80%的放射性物質(zhì)會(huì)被去除。

2.4 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物的生長(zhǎng)可以對(duì)放射性核素產(chǎn)生吸收吸附的作用。微生物的個(gè)體較小，表面具有黏液層，可以吸附放射性物質(zhì)，將污染物質(zhì)固定在土壤中避免污染周圍的水體。微生物修復(fù)技術(shù)主要是將具有高效降解作用的微生物菌株篩選出來，其自身的活性作用和安全性能調(diào)節(jié)受到放射性污染的土壤的成分、濕度、溫度等。在此基礎(chǔ)上，種植作物的數(shù)量和質(zhì)量也會(huì)更加穩(wěn)定。通常，微生物修復(fù)技術(shù)在受到石油污染的土壤中應(yīng)用廣泛。

2.5 電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)

對(duì)于土壤中的銅、鉻等重金屬可以采用電化學(xué)和電動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的技術(shù)，將土壤中的放射性物質(zhì)集中在電極區(qū)附近，進(jìn)行集中處理。針對(duì)污染范圍較小、土壤中含有多種重金屬污染物質(zhì)與可溶性有機(jī)物污染物的土壤有較好的修復(fù)效果，電動(dòng)修復(fù)具有成本低、速度快的特點(diǎn)。如果土壤中還含有不溶性有機(jī)污染物，則需要復(fù)合使用電動(dòng)修復(fù)技術(shù)與化學(xué)技術(shù)，這方面仍有很大的探究空間。

3 結(jié)語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，某些地區(qū)的土壤已經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間受到重金屬的污染，其中還摻雜多環(huán)芳烴等有機(jī)污染物，一些礦區(qū)、油田區(qū)域周邊的土壤中放射性物質(zhì)超標(biāo)，對(duì)人體健康和生態(tài)和諧發(fā)展造成了嚴(yán)重危害。尤其是濕地環(huán)境，土壤中的放射性污染會(huì)隨著水體影響動(dòng)植物的生長(zhǎng)，對(duì)于當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。土壤污染的范圍在擴(kuò)大，污染物的種類也在不斷增多，由以前的單一污染物逐漸向復(fù)合型污染物轉(zhuǎn)變。污染物與土壤交叉感染，工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)與生活污染混合。我國土壤污染迫切需要研發(fā)新型的解決方案，針對(duì)不同類型的污染區(qū)域采取不同的修復(fù)技術(shù)。農(nóng)田土壤污染可以采取生物修復(fù)技術(shù)與物化穩(wěn)定技術(shù)，保證土壤不受二次污染，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品綠色健康生產(chǎn)。對(duì)于礦區(qū)冶煉、石油化工、工業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)致的重度污染土壤，可以采取化學(xué)修復(fù)技術(shù)、生態(tài)工程修復(fù)技術(shù)，在開采資源的同時(shí)避免污染物擴(kuò)散。目前，人們已經(jīng)采取了一些土壤修復(fù)保護(hù)措施，但我國作為農(nóng)業(yè)大國，廣大人民群眾和政府都要增強(qiáng)土壤修復(fù)意識(shí)，加強(qiáng)對(duì)污染防治技術(shù)的研究。