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高氯酸盐的污染与修复处理刍议
刘贝涛
长沙市第一中学,湖南长沙 410000
摘 要 高氯酸盐作为一种甲状腺干扰物质,其环境污染问题已引起人们的高度关注.从高氯酸盐污染的危害性出发,阐述了我国可能存在的高氯酸盐污染状况,并对近年来高氯酸盐的处理方法进行了介绍.
关键词 高氯酸盐；污染；处理技术
中图分类号 O6 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2016）12-0009-01
作者简介：刘贝涛,学生,长沙市第一中学,研究方向为化学,金融.
低浓度状态的高氯酸盐在生活环境与自然环境中几乎无处不在.1997 年,浓度高达260μg/L 的高氯酸根在美国加州的饮用水中首次被检测到,高氯酸盐污染问题开始受到高度关注,相继一股相关研究热潮在美国掀起,由此饮用水中最高限量为18μg/L 的高碌酸根建议 性标准得以颁布.在世界各地的雨水、雪水、海水、地下水、饮用水和食品等,通过检测都相继发现存有高氯酸盐.我国作为航天大国,各类生产中氧化添加剂频繁使用高氯酸铵的现象屡不见鲜,作为传统焰火制造与消费大国,直接生产高氯酸钾产品的场地广泛分布,高氯酸盐环境污染十分普遍,污染威胁不容小觑.因此,高氯酸盐的污染状况及及其修复处理等方面的研究工作应受到足够重视,有待深入.
1 高氯酸盐的来源
研究表明,环境中导致高氯酸盐浓度偏高危害健康的因素既有人为的、也有源于自然的,但人为污染是其主要源头.高氯酸盐用作强氧化剂在火箭推进剂、军火工业、烟火制造等领域使用,作为添加剂使用于润滑油、皮革鞣剂、橡胶制品、染料涂料、冶炼铝和镁电池等产品的生产过程[1],这些均属于人为污染源,随着生产和使用过程中高氯酸盐的排放其化学环境中的高氯酸盐逐步累积,其浓度逐渐提高.环境中也普遍存在某些自然条件下如地壳运动、大气沉积等产生的高氯酸盐,大气来源的高氯酸盐在环境中存在的高氯酸盐总量中占有相当的比例.
2 高氯酸盐的危害
高氯酸盐以一种超常的速度广泛进入到人类的饮用水和饮食中,作为具有高稳定性、高扩散性和持久性的内分泌干扰物,抑制人体对碘的吸收,影响人体甲状腺的正常功能,扰乱人体正常的新陈代谢,影响胎儿和婴儿神经中枢的正常生长和发育.此外,据研究,高氯酸盐如以粉尘形式出现,会对置身于此状态下人的黏液膜、眼睛和皮肤产生刺激,发生呼吸障碍和咳嗽等不良症状,如果长期工作在此环境中,会出现肝、肾脏损伤和血红细胞破坏等症状.同时其也可能对基因表达层面存在潜在影响及对免疫系统产生影响.考虑到高氯酸盐其对人体健康的的危害性,美国相关部门曾建议不会对人体健康造成负面影响的高氯酸根参考值,饮用水中其浓度最大值应低于1μg/L,其每天的参考剂量为0.7μg/kg.
3 高氯酸盐的污染现状
高氯酸盐的环境污染问题其实早就存在,只是长期以来其严重性未受到足够重视,关注较少.美国是最早发现高氯酸盐污染的国家,相继其44 个州的饮用水中检测到了高氯酸盐,因此其相关研究相比其他国家更为广泛与深入.高浓度的高氯酸根在日本、韩国主要河流的河水抽测样品中也被检测到.Martinelango、Ellington 等分别在采集的海水与海藻样品、化肥中发现高浓度的高氯酸根.Sanchez、Kirk 等检测来自美国不同农场的奶牛饲料与牛奶样品,发现牛奶中高氯酸根的含量与奶牛摄入的含有高氯酸根的饲料量成正比.Dodds、Snyde、rAribi 等分别在含有高氯酸盐水体中存活的鱼体内、随机购买的营养保健品中、白酒和啤酒样品中发现高氯酸根的存在.可见由于受到食物链中高氯酸根的影响,人们日常生活所需的食物和饮料受到高氯酸盐波及的现象不可避免.在国内,一些专家曾提出我国也普遍存在高氯酸盐的推测,史亚利、张萍等曾对北京大超市出售的水稻、矿泉水、牛奶等进行高氯酸根离子抽样检测[2],发现均存在不同程度的高氯酸盐污染,高氯酸盐普遍存在的推测得以证实.
4 高氯酸盐污染的处理
高氯酸根离子不易降解、扩散快速、水溶性大、持续时间长,因此在各种环境介质中广泛存在,地下水中更甚,致使人体通过饮用水以及食物链大面积接触高氯酸盐,导致人体健康受损,生态环境遭到破坏,危害极大.鉴于此,近年来人们对于各种环境介质中高氯酸根的去除处理进行了大量研究,主要包括生物处理和非生物处理.
4.1 非生物法处理
非生物法处理包括电化学还原、阴离子交换及吸附剂吸附和电渗析等方法.通过施加高电位于阴极上将高氯酸根还原为氯离子方法为电化学还原法,但易使电极表面污染、腐蚀及钝化,且成本较高.阴离子交换法就是通过氯型的阴离子交换含高氯酸根的溶液与树脂,则在树脂表面及内孔中的交换位点促使氯离子与高氯酸根会发生离子交换而被吸附,但目前存有树脂再生困难,再生高氯酸根难以处置、成本较高、效率不高等问题.电渗析是指穿透聚合物膜的阴、阳离子在电场作用下分别以向正、负两极运动的方式去除水中高氯酸根离子性杂质,但收效甚微.目前,在开展的高氯酸盐污染非生物处理研究中,为获得更为优良的修复高氯酸盐污染方法,各种方法相互融,优化组合,实现去除效果的最大化与最优化.如：水体中高氯酸根离子用纳米级的零价铁来转化,通过氢分子使高氯酸根离子还原为氯离子[3] ；强化超滤多电解质高效移除高氯酸根离子,表面活性沸石改良后能吸附高氯酸根离子,都可以通过移除污水中高氯酸根离子用于处理地下污水中的高氯酸根污染问题,且其效果比一般的离子交换树脂更为有效.
4.2 生物法处理
目前已初见成效的生物法常见于微生物还原降解处理法和植物处理法.微生物还原降解处理法通常说的是高氯酸根离子通过酶和厌氧条件的催化,接受环境中某些有机或无机电子供体的电子,作为电子受体被还原为氯离子,其成本低廉,是目前最有前景的修复技术,有获得大规模应用的可能性,但处理时微生物会被引入水中,处理不当,势必会导致新的污染.植物处理法是指高氯酸根离子主要通过植物及其根际微生物吸收、累积、全部或部分还原降解[4].结果表明栽有藨草的人工湿地比一般植物吸收效果更为明显,用人工湿地处理含高氯酸根离子污水的技术富有前景,推广性强.依据不同根际环境条件下高氯酸根的修复研究表明,要想提高根际降解效果,必须改善植物根际环境,如烟草作为植物,能有效降解高氯酸根离子.土壤、水体等大范围污染处理适宜使用植物修复法,成本低廉,但成效缓慢.为了增强植物修复法的修复效果,还需进一步加强对高氯酸根植物处理机理的认识.
5 结论
高氯酸盐环境污染问题严峻是不能否认的事实,应引起世界各国的重视.目前,源于美国的高氯酸盐研究受到越来越多的关注,对其分析方法、污染源、污染状况、迁移转化和处理技术已开展了较为广泛的相关研究,但成效不尽人意.我国目前存在的高氯酸盐环境污染问题令人担忧,应加强对其污染来源、检测、控制与处理及安全限值规定等研究工作,以期实现生态安全和确保人体健康.
参考文献
[1]陈桂葵,孟凡静,骆世明,等．高氯酸盐环境行为与生态毒理研究进展[J]．生态环境,2008,17（6）：2503-2510．
[2]方齐乐,等.新型环境污染物高氯酸盐的环境化学行为、食品安全及健康风险[J].科学通报,2013（8）：2626-2642.
[3]杨一琼,高乃云,等.中国高氯酸盐污染现状及去除技术研究进展[J].环境污染与防治,2011（9）：76-78.
[4]王蕊.环境介质中高氯酸盐污染及微生物修复技术研究进展[J].岩矿测试,2012（8）：689-698.
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