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核技术及其在环境保护上的应用

凌借邵

(发表于: 中广核技股吧   更新时间: 2020-10-06 09:38:00)
核技术及其在环境保护上的应用

四十年代后半期以来,随着原子核科学技术的迅速发展,它在工业、农业、医学和科学研究等方面的应用范围日益扩大。六十年代以后,环境污染问题,逐渐引起人们的重视,原子核技术也就立即渗透到这个环境保护的新兴领域中。环境保护成为原子核技术应用的一个重要方面。目前,国内外在环境污染的研究、治理、控制和检测中,核技术的应用是非常广泛的,核技术应用的三个方面——同位素示踪、电离辐射和分析检测基本上都得到应用。

核技术是解决环境污染的重要手段之一,有着很大的应用潜力。文章着重介绍了环境保护领域中的辐照技术及其应用范围,以及我国核技术在环境研究领域所进行的工作和取得的成果。目前,应大力促进核科学技术与环境科学的相互渗透和交叉,进一步提高这一跨学科领域的水平。

 

在环保领域,核分析技术已应用于大气污染物监测,水体和各类环境样品的分析中;利用辐照技术开展大气、废水、污泥的净化处理,能获得比传统处理技术更高效、更低能耗、更准确的处理能力。

例如,用电子束辐照技术处理废水。这种技术与传统废水处理技术相比,温室气体排放量少,基本不产生剩余污泥,处理速度快、范围广。

又如,用电子束辐照技术对废气进行脱硫脱硝处理,不产生废水废渣,无二次污染,副产品为硫铵和硝铵混合物,可生产肥料。

再如,用电子束无害化处理抗生素菌渣技术不产生二次污染,对于减少污染、减轻相关企业负担具有重大意义,该技术的处理过程高效、经济,对环境友好,不仅能有效去除抗生素残留,实现无害化处理,而且能保留抗生素菌渣中的有机物、氮、磷等营养物质,实现废物资源化再利用。

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  • 堵冰吉
    核辐射技术在治理固体废物中的应用 核技术是现代科学技术的重要组成部分,是当今世界重要的高科技领域之一,许多发达国家都把核技术视为科技制高点,并进行大力开发应用。核辐射技术在处理环境污染物应用面广,可用高能射线对燃烧废气、生活污水、工业废水、城市垃圾、及固体废物等进行处理都已取得良好效果。辐射能有效地的降解三废中的有机物;杀死废物中的有害病毒、有害微生物;提高污泥的沉降和过滤性能;节省大量能源。辐射利用射线并不接触放射源、有的不需要放射源只是电子加速器射线,所以不会带来核污染,安全可靠,特别对于那些常规方法难以处理的污染物具有重要意义。 处理废物垃圾的辐射方法是:利用射线及快速电子对垃圾进行特定剂量辐照,使其产生物理化学效应、及生物学效应等。核辐射技术在处理环境污染物应用面广,可用高能射线对燃烧废气、生活污水和工业废水消化污水及固体废物等进行处理都已取得良好效果。辐射能有效地的降解三废中的有机物;杀死废物中的有害病毒,有害微生物;提高污泥的沉降和过滤性能;节省大量能源。 由于辐射技术具有优良的杀菌效果,因此在港口粪便、医院废弃物、 城市垃圾和污泥消毒处理方面是最有效的方法之一。 甚至有人认为辐射技术结合其他技术如堆肥化、化学催化等对固体废弃物进行综合改性,是解决城市垃圾、污泥等固体废弃物的最好出路。 医疗废物和国际空港、海港的垃圾是产生量大且难处理的两大类固体废弃物。 医疗废物即从医院、医疗中心和诊所的医疗服务中产生的临床废物,包括手术、包扎残余物、生培养、动物实验残余物、传染性废物、废水处理污泥等。这些废物除含有大量的致病菌、病外,还含有化学药品甚至重金属化合物,还有大约20%的塑料(比如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等)。如果燃烧,会产生有毒气体产物。为了防止在处理这种废物时有传染疾病的危险,可通过辐照对医疗废物进行消毒。 国际空港和海港的垃圾含有大量的食物碎屑、塑料、纺织物、纤维素等成分,可能存在潜在的动物传染病病原体,国际废物消毒的一种方法是采用辐射技术。辐照装置可以设在空港区内,进行自动和连续地工作,也可以由同一个辐照设施处理生物医学废物和港口垃圾,这种概念设计既可靠又经济,能够满足清洁环境的现代要求。 污泥是废水处理过程中不可避免的副产物,最普通的废水处理步骤是隔筛过滤、初级沉淀、生物处理、二级沉淀和杀菌。在生物处理前后的沉淀过程中都会产生污水污泥。生活垃圾的产生量已经达到了警戒水平。城市污泥有较高含量的水分、有机污染物和病原体,有的还含有相当浓度的重金属。污水污泥的适当处理和处置是环境保护的重要部分。其实污泥中含有大量的能量与生物价值,是优良的农田肥料和土壤改良剂,但由于含有大量病原体而不能直接利用。堆肥化、巴氏消毒或化学处理等常规的方法处理效果均不十分理想,难于实现工业化处理。辐射技术可以克服常用处理方法的缺点,辐射处理过的污水沉积物得到的肥料与以污水热处理法得到的肥料十分相似,但是各种原始水样在沉积时形成的淤泥的体积比运到消毒工厂的污水体积要小1~2 个数量级, 因此只需要非常低的辐射功率。辐射技术是目前国际上普遍认为很有前途的污泥处理方法, 放射源和电子束辐照均可用于污泥的处理。(2006年)十年之前德国、美国就已建造了每天处理量达1500吨污泥的辐照处理设备。 辐射处理污泥的优点是: 能杀死污泥中的病菌和病毒,消毒效果比热处理可靠; 不破坏污泥中的有机氮化物,不会减少污泥的肥力、不会产生难闻臭味(巴氏热处理法中氮损失较多,污泥的肥力下降); 能控制污泥中的杂草种子发芽,但不会影响正常播种种子的发芽; 处理温度较低(25~30 ℃常温下即可),减少能耗和对工厂设备的腐蚀; 可以氧化有毒的和危险的有机污染物(如杀虫剂、除草剂、多氯联苯等),把难于生物降解的物质转化为容易降解的化合物; 辐照后的污泥具有良好的脱水性能,可省去化学絮凝剂和一些相应的设备; 污泥经辐照灭菌后,可作为肥料直接在农田使用。
    2020-05-04 18:47:13

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  • 宋破奚
    核辐射技术在治理工业废气和大气污染物中的应用 核技术是现代科学技术的重要组成部分,是当今世界重要的高科技领域之一,许多发达国家都把核技术视为科技制高点,并进行大力开发应用。在环境监测 、三废治理等方面均有着巨大的机遇。 核辐射技术在处理环境污染物应用面广,可用高能射线对燃烧废气、生活污水、工业废水、城市垃圾、及固体废物等进行处理都已取得良好效果。辐射能有效地的降解三废中的有机物;杀死废物中的有害病毒、有害微生物;提高污泥的沉降和过滤性能;节省大量能源。辐射利用射线并不接触放射源、有的不需要放射源只是电子加速器射线,所以不会带来核污染,安全可靠,特别对于那些常规方法难以处理的污染物具有重要意义。 辐射技术是去除废气中的NOX和SO2 的最有效方法,同时还得到了有用的肥料。在辐射过程中,空气中的氧和水分被分离生成 O、OH、HO2 等氧化能力很强的活性粒子。这些粒子与 SO2、 NOX 发生反应,生成硫酸和硝酸,被收集器收集起来。如果在反应过程加入少量的氨,不仅可以提高废气去除率,还得到了硫酸铵和硝酸铵的复盐,是有用的肥料。对于烟道气净化,入射电子束的能量大部分被烟道气中的主要成分 N2、 O2、H2O、CO2、SO2、NOX 等基质气体吸收,导致母体分子电离和破碎,形成活性物质,如:OH-、O2 -、NH-2 等自由基,有水时可使 SO2 和 NOX 分别氧化生成 H2 SO4 和 HNO3。 辐照前在烟道气中预先加入化学计量的氨,使酸转化为粉末状的氨盐,由于这些氨盐以固体颗粒形式存在 可以通过静电沉降等方法收集起来。多级辐射可以获得更高的去除效率。 电子束干法除尘( EDBS)净化烟道气技术,不仅可以同时去除 SO2、NOX ,还可以清除其他污染物,其产物能作化肥,不产生需要处理的泥浆和沉渣,因而不会产生污染物的处置问题。 电子束辐照技术处理废气具有以下优点: (1)同时去除SO2 和NOX,清除效率高; (2)由于是干法处理技术,无需废水处理; (3)反应生成可利用的副产品; (4)无需催化剂; (5)比传统方法更经济。 另外,电子束辐照方法能有效净化其他工业废气 ,如:易挥发的有机物(VOCS) ,汽车尾气 ,有气味、有毒的气体及焚烧炉的废气等。当然 ,电子束处理污染废气的技术涉及到许多不同的物理化学机制,如:能量吸收 ,气相反应 ,颗粒形成 ,气固相的相互影响等。
    2020-05-04 18:47:17

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  • 郑近
    如何利用辐照技术为烟道废气脱硫除硝? 我国是以煤炭为主要燃料的烧煤大国,在煤燃料燃烧排出的废气中含有大量硫氧化物和氮氧化物等,它们是形成酸雨的主要诱因,也是雾霾的主因之一,对环境危害很大。传统的化学处理方法,投资大,废物利用率低,且容易造成二次污染。 近年来,基于辐射照射处理废气的技术有了长足进展,其基本原理是用几百千电子伏的电子加速器产生的电子,轰击富含硫氧化物和氮氧化物的废气与氨气的混合气体,其中的水蒸气和氧气会被电离,生成一些强氧化基团,这些基团与硫氧化物和氮氧化物生成硫酸和硝酸气体,最后与氨气生成硫酸铵和硝酸铵固体,达到同时脱硫脱硝的目的,且制得有经济效益的农用肥料。 采用辐射照射来处理烟道废气,在达到除硫、降低和消除温室气体的目的的同时,还可以回收和再利用这类废物,生成肥料,提高经济效益。 由此可见,辐照技术为烟道废气除硫,既能保护环境,又能提高对自然资源的利用率,创造新的财富,真是一举多得。
    2020-05-04 18:49:07

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  • 宓冒娜
    应用辐照技术降解抗生素废水 辐照降解技术在环境污染治理、食品安全控制等领域均有广泛的研究与应用,但目前关于利用 射线辐照降解磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole, SMX)的研究尚很少见报道。本试验通过研究SMX的初始浓度、不同溶剂等对SMX 在 射线辐照降解效果的影响, 以及SMX的辐照降解机理, 以期为应用辐照技术降解抗生素废水提供理论依据。 【背景】 现代医疗现状是抗生素的种类与用量持续增长, 滥用药物的现象日益严重, 导致环境中残留的抗生素不断积累。其中, 磺胺类抗生素是一类广泛应用于人类医疗、畜牧养殖等行业的抗生素, 在环境中的降解速率较慢, 易残留。由于磺胺类抗生素半衰期较长, 所以经任何途径摄入的磺胺类药物均会在人体中蓄积, 破坏人体造血系统, 造成溶血性贫血症, 其中, 磺胺二甲嘧啶等甚至有潜在致癌性。此外, 磺胺类抗生素还会影响植物生长和土壤呼吸, 破坏生态环境。而磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole, SMX)作为一种磺胺类抗生素, 同样不易被常规的污水处理方法去除, 研究表明, 污水厂出水中仍残留一定量的SMX, 在海洋、城市运河、地表水和沉积物中均检测到SMX。因此, 研究SMX的降解机理对生命安全与生态环境均具有重要的现实意义。 【摘要】 目前, 国内外降解水体中SMX的方法主要有:紫外辐照法,联合Fenton,O3、H2O2、或其他材料等高级氧化法, 光催化法以及生物法。紫外辐照法是一种简便有效的方法, 但温和反应条件下的氧化速率不高, 矿化效果较差;高级氧化法可使有机物在温和反应条件下较快被氧化成中间降解产物, 但进一步的矿化效率不高; TiO2光催化法稳定性好, 无二次污染, 可完全矿化难于生物降解的污染物, 但粉末状TiO2价格高, 难以回收且运行费用高;好氧生物法所需成本高且处理效率低, 厌氧生物法相对能耗低、成本低, 但对操作技术要求较高。 射线辐照是具有广泛应用前景的一种氧化方法, 一方面 射线辐照直接作用在物质上造成开环或断键; 另一方面水经 射线辐照产生氢原子(H )、羟基自由基( OH)、水合自由电子( eaq?eaq-)等活性粒子, 水中的污染物会与活性粒子发生一系列反应, 被降解甚至矿化为CO2和H2O; 射线辐照具有无额外污染、反应速率快、应用范围广等优点。 【结论】 射线辐照能有效降解SMX,且SMX降解过程符合一级动力学模型;在相同辐照剂量条件下, 低浓度和酸性条件更能促进SMX降解; 射线辐照联合不同浓度的H2O2均会促进SMX降解, 但过量的H2O2会与 OH反应造成H2O2无效分解, 从而削弱促进效果; 叔丁醇和异丙醇均会抑制SMX的 射线辐照降解, 异丙醇的抑制作用更强烈, 这与异丙醇和 OH反应的速率常数较高有关;SMX降解的主要途径是 OH氧化, 然后依次为H 和 eaq?eaq-; 射线辐照可降低SMX的污染程度, SMX经 射线辐照降解后浓度和TOC浓度均有所减少。
    2020-05-04 18:49:16

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  • 全密呆
    利用核技术解决全球荒漠化问题 摘要: 在全球土地中,大约有40%属于旱地,但却有约三分之一的人口居住在这里。旱地的生态系统通常十分脆弱,但却是许多人赖以生存的耕地资源。近年由于土地退化、气候变化、森林采伐等原因,很多土地直接变成了沙漠。 据估计,目前全球的土地退化面积已达到19亿公顷,接近全球土地资源的三分之二,并且土地退化面积还在以每年500-700万的速度增加。为了应对这一全球性挑战,国际原子能机构(IAEA)正在与国际社会一道努力,通过核技术改善这些地区的农业生产条件。 IAEA和粮农组织(FAO)联合组建并运行的“核技术食品和农业应用处”正在运用一系列核技术和传统技术帮助推动“气候智慧农业”方面的实践活动,协助成员国农民更好地适应气候变化所带来的影响。 IAEA官员称,这些新兴的“气候智慧”农业实践活动结合了恰当的土地管理策略,以及有高度针对性的技术等,可以提高粮食产量、可持续性以及在干旱的农业生态系统下的保存时间等。 IAEA主导开发了一批专门用于土壤和水资源管理的核与同位素技术,以降低由土壤侵蚀和日益严重的盐碱化问题所引发的土地退化现象。这些技术可以用于提高营养程度以及水资源利用有效性,并增强土地对氮和碳元素的捕获能力,由此改善土壤贫瘠和温室气体释放水平。 还有一种实用技术是利用过去的辐射沉降核素(FRNs)来测量土壤侵蚀的速率,并评估土壤保持计量方法的有效性。这一技术已经成功地被65个IAEA成员国利用来研究土壤侵蚀和水资源可利用性。 利用单体稳定同位素(CSSI)作为追踪器可以准确识别被侵蚀土壤的起源。不同植物具有特定的CSSI,因此研究受侵蚀土壤中的CSSI可以追溯侵蚀起源,再施以恰当的土壤保持管理技术就可以控制土壤侵蚀、阻止土地退化。另外,稳定同位素技术还可被用于研究肥料的使用和摄入,从而测定蒸发和蒸腾速率。随后的分析结果可以被用于决定投放怎样的土壤和水保持管理策略更加有效。 应用耐辐射奇球菌对受损湿地土壤的生态修复 摘要: 为探究微生物和植物在受损入海河口附近重金属污染的盐碱滩涂湿地上的生态修复效果,选择适合于该类型区域的生态修复方法,通过极端微生物——耐辐射奇球菌、盐生翅碱蓬及其组合处理等方式在受损滩涂湿地进行修复作用研究,分析不同处理对滨海湿地的修复效果。 结果表明,上述处理均能部分改良试验区域土壤的物理、化学、生物学性质;添加耐辐射奇球菌后,土壤微生物数量显著增加、重金属Cd(II)含量降幅达25.24%、有效磷含量增加12.75%、有机质含量增加13.1%、水溶性盐含量降低3.37%;耐辐射奇球菌处理在增加土壤有效磷、有机质和微生物数量,降低Cd(II)和水溶性盐含量等指标方面优于其它处理,表现出更为明显的修复效果。本研究结果为利用极端微生物进行受损湿地生态修复提供了理论依据和实践参考。 利用辐照技术将有石油开采尾矿池变成环保湿地 摘要: 辐照降解了有毒化合物并创建一个微生物的食物来源。研究人员开发的方法,加快把有毒石油开采留下的残渣池变成可持续的湿地。 生物学教授领导的研究小组和五大湖环境研究所的专家,整个夏天都在阿尔伯塔省成功地测试他们的方法。这个过程包括,将含有炼油副产物的残油、水、沙和粘土组成的有毒混合物残渣的尾矿池—储存盆地暴露于辐射。 辐照过程为细菌创建一个具有生物可利用性的碳源被称为降解器,这促进了细菌的繁殖。换句话说,辐照技术创造了大量的现成的食物,像把龙虾肉从其壳体里取出并呈现出来,而不是费力的剥壳。 辐照同时快速降低了残渣池的毒性,尽管研究人员仍在思考它的速度有多快,他们已经发现可以加快环境修复过程至少50%。 辐照有效地对环境进行了杀菌,然后重新引入原来的微生物群落,它们开始分解毒素, 微生物群落在我们单独留下的2个样品以及经辐照的样品中如何转移和变化,我们已经发现这些微生物在使沉积物回到正常状态中可能发挥巨大的作用。 这种方法可能会影响到整个生态系统,因为细菌是前线。细菌是初级生产者,所以他们会影响化学环境,这将使得其他生命形式的建立成为可能。
    2020-05-04 18:58:33

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  • 田佃绅
    上述内容,摘选于核技术应用行业的科普信息和新闻报道。
    2020-05-04 19:04:19

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  • 廖责犀
    一季报不靓丽,不能开启涨势的
    2020-05-05 07:30:32

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  • 艾准他
    节后不具备起涨的因素,太弱不自在的
    2020-05-05 07:57:58

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