土壤放射性污染來源及相關修復技術分析

陳勁良

（廣東睿潔環保工程有限公司，廣東 惠州 516000）

人類活動的許多方面都需要放射性能源的開發產品，如工業能源、醫療科研等方面都很大程度地方便了人們的工作與生活。但放射性物質在給人類生活帶來便利的同時也引起了一些環境問題，尤其是土壤中的放射性污染可能會隨著土壤的沉積轉移到其他生物體內，如在受到污染的土壤上進行作物種植或者污染附近的水源，人類食用后放射性物質會對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、生活活動會產生一些具有放射性危害的物質，讓周圍生活環境中的放射性水平超出正常值，降低環境質量，不利于生態環境的和諧發展，對人體健康造成不良影響。土壤作為生物生長的基礎，是生命存活的基本環境，也是放射性污染物質傳播的媒介[1]。所以，探究土壤的放射性污染來源及其相關修復技術，對環境可持續健康發展與維護人類健康有促進作用。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物中，在土壤和巖石中尤其是地殼中可以發現一些物質經過放射性衰變，對外界散發放射性物質，但是天然放射性劑量不大，對人類活動和自然界的發展影響較小（見表1）。

表1 自然界中的天然放射性污染來源

人為放射性物質的出現改變了土壤中放射性污染物質的狀態，污染的主要來源是人為活動。一是科研實驗。放射性物質被廣泛運用于金屬冶煉、工業自動化、生物工程等領域，許多研究中心都建有自己的實驗室進行科研放射性實驗。相關人員在實驗過程中，難免會向外界釋放放射性物質造成環境污染。其中，核試驗中產生的放射性落下灰對環境放射性污染最嚴重。爆炸后產生的顆粒較大的粒子隨著重力作用會快速落下，因此以爆炸中心為原點的方圓幾百公里都會出現局地性沉降。較小的粒子會停留在對流層且保持較長的時間，通常經過20～30 d的沉降后，位于爆炸范圍內的同一半球的維度都會受到放射性污染[2]。如果進行的是百萬級的核爆炸實驗，放射性物質會首先停留在大氣的平流層中，經過0.5～3.0年沉降到地球表面。放射性物質停留在大氣中以及向下沉降的過程中都會隨著空氣被人類吸附，對自然界的水源和其他生物造成污染，經過食物鏈間接影響人體健康。二是核能生產與核事故。在核燃料循環的過程中，前期開采鈾礦、燃料的原件制造、核反應堆的發電情況以及后期的廢物廢水處理，整個循環都會存在放射性物質泄漏的潛在危險。另外一種情況是核反應堆出現故障后的放射性物質污染。核工業活動中涉及原料的開采、冶煉、提純，都會產生帶有放射性的廢棄物與廢水，廢棄物會對周圍生存環境造成影響。含鈾礦可以當作核燃料的原料進行冶煉，其他礦物質如煤礦在開采和應用的過程中會產生放射性物質氡，某些企業將廢棄物進行地下掩埋，這會讓土壤環境進一步惡化且污染水源。

2 土壤放射性污染的修復技術

土壤放射性污染的源頭是放射性物質衰變過程中產生的射線，某些物質要經歷長時間的裂變后核素才會消亡，這樣就會對環境造成長期危害。目前，全球范圍內的學者主要采取以下幾種技術對土壤放射性污染進行修復。

2.1 淋洗技術

長久以來，研究人員針對受到污染的土壤采取的是物理和化學修復技術。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，避免讓土壤內部的核素擴散到外部，同時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，美國學者提出了土壤淋洗的方法。通過這種方法，溶解劑進入土壤后與放射性物質產生反應，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

研究人員發現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與氧化還原劑產生化學反應，這種方法對于被有機物污染的土壤有應用效果。

2.3 植物修復技術

植物具有凈化功能，并且與化學修復技術相比成本較低，對周圍環境不易產生二次污染等問題。對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多環芳烴等污染物質。實驗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移到地表，人們將生長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。采用植物提取的修復技術需要選擇富集植物或者超富集植物。筆者通過大量收集、比較前人的研究數據發現，四川沿階草、扁竹蘭對土壤中的鈾放射性核素的吸收效果最佳，向日葵修復土壤中的銫放射性核素效果最佳。除了植物本身可以修復土壤中的污染物質，添加有機酸尤其是檸檬酸可以加速植物修復土壤中的放射性核素。

如果某塊區域的土壤受到放射性污染已經不適合種植作物，人們可以采取植物固定的修復技術，通過植物的根系讓土壤中的污染物質固定在某一個規定的區域內，防止放射性核素轉移。

對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，水體中的放射性物質與土壤中的不同，需要根系過濾沉淀污染物質。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，風信子對修復水體中的銫和鈷放射性核素有很好的效果，廢水中80%的放射性物質會被去除。

2.4 微生物修復技術

微生物的生長可以對放射性核素產生吸收吸附的作用。微生物的個體較小，表面具有黏液層，可以吸附放射性物質，將污染物質固定在土壤中避免污染周圍的水體。微生物修復技術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節受到放射性污染的土壤的成分、濕度、溫度等。在此基礎上，種植作物的數量和質量也會更加穩定。通常，微生物修復技術在受到石油污染的土壤中應用廣泛。

2.5 電動力學修復技術

對于土壤中的銅、鉻等重金屬可以采用電化學和電動力學相結合的技術，將土壤中的放射性物質集中在電極區附近，進行集中處理。針對污染范圍較小、土壤中含有多種重金屬污染物質與可溶性有機物污染物的土壤有較好的修復效果，電動修復具有成本低、速度快的特點。如果土壤中還含有不溶性有機污染物，則需要復合使用電動修復技術與化學技術，這方面仍有很大的探究空間。

3 結語

隨著社會經濟的不斷發展，某些地區的土壤已經長時間受到重金屬的污染，其中還摻雜多環芳烴等有機污染物，一些礦區、油田區域周邊的土壤中放射性物質超標，對人體健康和生態和諧發展造成了嚴重危害。尤其是濕地環境，土壤中的放射性污染會隨著水體影響動植物的生長，對于當地的生態環境產生不良影響。土壤污染的范圍在擴大，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合型污染物轉變。污染物與土壤交叉感染，工業生產企業與生活污染混合。我國土壤污染迫切需要研發新型的解決方案，針對不同類型的污染區域采取不同的修復技術。農田土壤污染可以采取生物修復技術與物化穩定技術，保證土壤不受二次污染，實現農產品綠色健康生產。對于礦區冶煉、石油化工、工業生產導致的重度污染土壤，可以采取化學修復技術、生態工程修復技術，在開采資源的同時避免污染物擴散。目前，人們已經采取了一些土壤修復保護措施，但我國作為農業大國，廣大人民群眾和政府都要增強土壤修復意識，加強對污染防治技術的研究。