我國砷污染防治技術(shù)成功應(yīng)用
今年7月份以來，河南省民權(quán)縣一家化工廠未經(jīng)審批，擅自進(jìn)行技術(shù)改造，在生產(chǎn)過程中，由于購進(jìn)的礦石原料含有較高濃度的砷，直接導(dǎo)致生產(chǎn)廢水砷含量嚴(yán)重超標(biāo)，而這些廢水未經(jīng)有效處理排放又造成貫穿河南、安徽兩省100多公里的大沙河嚴(yán)重砷污染，河水中砷濃度超過地表水標(biāo)準(zhǔn)數(shù)十倍，對沿岸地區(qū)的生產(chǎn)生活特別是城市飲用水構(gòu)成重大安全隱患。
大沙河砷污染事件發(fā)生后，環(huán)保部立即組織協(xié)調(diào)，并于11月4日組建技術(shù)專家組趕赴現(xiàn)場指導(dǎo)治污。中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心積極應(yīng)對，以中心主任曲久輝為首的水質(zhì)凈化研究組在已有飲用水除砷專利技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對大沙河流域特征和砷污染狀況，在最短的時間內(nèi)，提出了砷污染治理總體工藝及實(shí)施方案的初步設(shè)計，得到了專家認(rèn)可，并被當(dāng)?shù)卣杉{。
事故考驗(yàn)技術(shù)
砷（As），對這個原子量為74.9的化學(xué)元素，人們談之色變。這主要是因?yàn)楫?dāng)人體暴露于砷時，可能引起腹痛、嘔吐、腹瀉等一系列中毒癥狀，嚴(yán)重時可使神經(jīng)系統(tǒng)、心、肝、腎等多種器官受損，甚至危及生命。飲用含砷的水是人體暴露于砷的主要途徑之一。一般而言，巖層溶解和礦區(qū)砷滲透會導(dǎo)致地下水砷污染，進(jìn)而引起飲用水質(zhì)惡化。水體砷污染治理一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問題。對于河流水體砷污染治理，國內(nèi)外更是沒有可供借鑒的成功案例，河流砷污染治理的難度可想而知。
“從實(shí)驗(yàn)室研究到流域治理，不確定因素很多，環(huán)境條件非常復(fù)雜，這給污染治理提出了新的更大的挑戰(zhàn)，除了考慮三價砷和五價砷的比值，還得考慮COD（化學(xué)需氧量）、BOD（生化需氧量）、腐殖質(zhì)、懸浮物等諸多因素。”曲久輝說。
一般來講，水中砷以三價砷和五價砷兩種形態(tài)存在。其中，五價砷容易被去除且毒性較小，而三價砷不僅難去除且毒性劇烈，砷的毒性主要來源于三價砷。“三價砷和五價砷的同時去除是世界性的技術(shù)難題。”曲久輝說。
已有的技術(shù)一般通過氧化和吸附“兩步走”而達(dá)到去除砷的目的，但這種處理技術(shù)不僅工藝復(fù)雜，而且實(shí)際效果也不是很理想。
為了解決這一問題，曲久輝及其研究團(tuán)隊在砷污染治理技術(shù)原理與工程應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了近10年的研發(fā)工作。從學(xué)術(shù)原理探索到技術(shù)創(chuàng)新，從小試、中試到工程應(yīng)用，在砷污染治理與飲用水砷去除方面取得重要突破，獲得了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)成果。
新型除砷技術(shù)的核心是一種高效的除砷吸附劑，這種除砷吸附劑可以在將三價砷氧化為五價砷的同時，吸附五價砷。這種除砷吸附劑的發(fā)明不僅大大簡化了操作過程，而且有效提高了砷污染的治理效率。
正是基于這一先進(jìn)的除砷吸附技術(shù)，當(dāng)大沙河事故發(fā)生后，以曲久輝為首的中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心技術(shù)專家組，承擔(dān)了大沙河砷污染治理任務(wù)。這項工程的有效實(shí)施不僅依賴于來自實(shí)驗(yàn)室的可靠吸附劑，更依賴于如何將這種吸附劑應(yīng)用于復(fù)雜的實(shí)際環(huán)境。
“相比于飲用水的可控性，河流水質(zhì)和水量都不是很清楚，同時也沒有先驗(yàn)借鑒，這給現(xiàn)場治理大沙河砷污染增加了難度。”曲久輝坦言。
面對挑戰(zhàn)，研究人員日夜奮戰(zhàn)，盡快完善工程方案，確定各種關(guān)鍵參數(shù)，及時根據(jù)河流水質(zhì)水量和水中三價砷和五價砷的濃度，在線調(diào)整復(fù)合吸附劑的配比。12月7日14時，距離專家組進(jìn)駐現(xiàn)場僅一個月，河南省商丘市大沙河砷污染水體順利實(shí)現(xiàn)連續(xù)達(dá)標(biāo)排放。至此，大沙河砷污染處置工作取得了突破性進(jìn)展并獲得階段性勝利。
技術(shù)引領(lǐng)發(fā)展
此次具有自主知識產(chǎn)權(quán)的砷污染治理技術(shù)在大沙河的成功應(yīng)用，在國內(nèi)外河流污染尤其是砷污染治理上尚屬首次，成為我國乃至世界河流污染治理領(lǐng)域的成功典范之一。
我國大陸地區(qū)在很早以前就已發(fā)現(xiàn)了飲水型砷中毒的存在。按照世界衛(wèi)生組織（WHO）的推薦標(biāo)準(zhǔn)，中國砷中毒危害病區(qū)的暴露人口高達(dá)1500萬之多，已確診患者超過數(shù)萬人。這些砷污染多數(shù)發(fā)生在貧窮和落后地區(qū)，如山西、內(nèi)蒙古、新疆、吉林等省區(qū)。
在大沙河污染事件之前，曲久輝就曾主持完成過一系列飲用水除砷工程，該技術(shù)已在北京、山西、內(nèi)蒙古等地成功應(yīng)用，為當(dāng)?shù)鼐用裉貏e是貧困和致病人群提供了優(yōu)質(zhì)的安全飲用水。
科技是第一生產(chǎn)力，科研的最終目的是解決實(shí)際問題。曲久輝等開發(fā)的河流砷污染處置技術(shù)很好地詮釋了科技引領(lǐng)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，該技術(shù)有利于產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系建設(shè)，為全面提升科技自主創(chuàng)新能力增添了濃濃一筆。“現(xiàn)在，我們正與世界教育基金會合作，在內(nèi)蒙古、山西等地區(qū)開展飲用水中砷污染治理的扶貧工程項目，為解決我國欠發(fā)達(dá)地區(qū)的飲用水安全問題作出努力。”曲久輝表示。
回首這幾年，以曲久輝為首的水質(zhì)凈化研究組，在飲用水安全保障的科學(xué)原理研究、技術(shù)創(chuàng)新和工程應(yīng)用等方面碩果累累。展望未來，曲久輝豪情滿懷，“我們希望以此為契機(jī)，能夠?qū)⑦@項技術(shù)推向市場，走向國際，為世界貧窮和落后地區(qū)飲用水砷污染治理作出貢獻(xiàn)，推動技術(shù)在工程中的應(yīng)用，為提高人類生活質(zhì)量和促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。”
目前，曲久輝研究組正積極組織參加云南陽宗海砷污染處理項目的申請工作。
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