土壤放射性污染来源及相关修复技术分析

陈劲良

（广东睿洁环保工程有限公司，广东 惠州 516000）

人类活动的许多方面都需要放射性能源的开发产品，如工业能源、医疗科研等方面都很大程度地方便了人们的工作与生活。但放射性物质在给人类生活带来便利的同时也引起了一些环境问题，尤其是土壤中的放射性污染可能会随着土壤的沉积转移到其他生物体内，如在受到污染的土壤上进行作物种植或者污染附近的水源，人类食用后放射性物质会对人体健康造成不利影响。

1 土壤放射性污染来源

人类的生产、生活活动会产生一些具有放射性危害的物质，让周围生活环境中的放射性水平超出正常值，降低环境质量，不利于生态环境的和谐发展，对人体健康造成不良影响。土壤作为生物生长的基础，是生命存活的基本环境，也是放射性污染物质传播的媒介[1]。所以，探究土壤的放射性污染来源及其相关修复技术，对环境可持续健康发展与维护人类健康有促进作用。土壤中的放射性污染源一般有2种：自然界中的天然放射性污染来源与人为放射性污染来源。天然放射性污染来源主要存在于自然界的天然产物中，在土壤和岩石中尤其是地壳中可以发现一些物质经过放射性衰变，对外界散发放射性物质，但是天然放射性剂量不大，对人类活动和自然界的发展影响较小（见表1）。

表1 自然界中的天然放射性污染来源

人为放射性物质的出现改变了土壤中放射性污染物质的状态，污染的主要来源是人为活动。一是科研实验。放射性物质被广泛运用于金属冶炼、工业自动化、生物工程等领域，许多研究中心都建有自己的实验室进行科研放射性实验。相关人员在实验过程中，难免会向外界释放放射性物质造成环境污染。其中，核试验中产生的放射性落下灰对环境放射性污染最严重。爆炸后产生的颗粒较大的粒子随着重力作用会快速落下，因此以爆炸中心为原点的方圆几百公里都会出现局地性沉降。较小的粒子会停留在对流层且保持较长的时间，通常经过20～30 d的沉降后，位于爆炸范围内的同一半球的维度都会受到放射性污染[2]。如果进行的是百万级的核爆炸实验，放射性物质会首先停留在大气的平流层中，经过0.5～3.0年沉降到地球表面。放射性物质停留在大气中以及向下沉降的过程中都会随着空气被人类吸附，对自然界的水源和其他生物造成污染，经过食物链间接影响人体健康。二是核能生产与核事故。在核燃料循环的过程中，前期开采铀矿、燃料的原件制造、核反应堆的发电情况以及后期的废物废水处理，整个循环都会存在放射性物质泄漏的潜在危险。另外一种情况是核反应堆出现故障后的放射性物质污染。核工业活动中涉及原料的开采、冶炼、提纯，都会产生带有放射性的废弃物与废水，废弃物会对周围生存环境造成影响。含铀矿可以当作核燃料的原料进行冶炼，其他矿物质如煤矿在开采和应用的过程中会产生放射性物质氡，某些企业将废弃物进行地下掩埋，这会让土壤环境进一步恶化且污染水源。

2 土壤放射性污染的修复技术

土壤放射性污染的源头是放射性物质衰变过程中产生的射线，某些物质要经历长时间的裂变后核素才会消亡，这样就会对环境造成长期危害。目前，全球范围内的学者主要采取以下几种技术对土壤放射性污染进行修复。

2.1 淋洗技术

长久以来，研究人员针对受到污染的土壤采取的是物理和化学修复技术。土壤中存在一系列的放射性核素，处于最表层的土壤可以在上面铺层沥青，避免让土壤内部的核素扩散到外部，同时可以防止地表水渗透到土壤中受到放射性核素的污染。但是，放射性污染物质仍然存在于土壤之中，如何将污染物从土壤中分离出来，美国学者提出了土壤淋洗的方法。通过这种方法，溶解剂进入土壤后与放射性物质产生反应，然后借助于水力压头将溶解剂混合物从土壤中抽取出来。其中土壤出流流程具体如图1所示。

图1 土壤出流流程示意图

2.2 氧化还原技术

研究人员发现在土壤中加入还原剂或者过氧化氢，高锰酸钾等氧化剂可以让土壤中的放射性物质与氧化还原剂产生化学反应，这种方法对于被有机物污染的土壤有应用效果。

2.3 植物修复技术

植物具有净化功能，并且与化学修复技术相比成本较低，对周围环境不易产生二次污染等问题。对于大面积受到污染的土壤，适宜种植苜蓿或者黑麦草来修复多环芳烃等污染物质。实验人员将植物种植在具有放射性污染的土壤中，通过根系吸收土壤中的放射性核素并转移到地表，人们将生长在地表的部分收集后做处理，可以减少土壤中的放射性物质。采用植物提取的修复技术需要选择富集植物或者超富集植物。笔者通过大量收集、比较前人的研究数据发现，四川沿阶草、扁竹兰对土壤中的铀放射性核素的吸收效果最佳，向日葵修复土壤中的铯放射性核素效果最佳。除了植物本身可以修复土壤中的污染物质，添加有机酸尤其是柠檬酸可以加速植物修复土壤中的放射性核素。

如果某块区域的土壤受到放射性污染已经不适合种植作物，人们可以采取植物固定的修复技术，通过植物的根系让土壤中的污染物质固定在某一个规定的区域内，防止放射性核素转移。

对于湿地等含有较多水体的土壤，人们可以采用根际过滤的技术，水体中的放射性物质与土壤中的不同，需要根系过滤沉淀污染物质。比如，水葫芦、金鱼藻可以在受污染的湿地中大面积种植，借助根际过滤来吸收湿地中的铀核素，风信子对修复水体中的铯和钴放射性核素有很好的效果，废水中80%的放射性物质会被去除。

2.4 微生物修复技术

微生物的生长可以对放射性核素产生吸收吸附的作用。微生物的个体较小，表面具有黏液层，可以吸附放射性物质，将污染物质固定在土壤中避免污染周围的水体。微生物修复技术主要是将具有高效降解作用的微生物菌株筛选出来，其自身的活性作用和安全性能调节受到放射性污染的土壤的成分、湿度、温度等。在此基础上，种植作物的数量和质量也会更加稳定。通常，微生物修复技术在受到石油污染的土壤中应用广泛。

2.5 电动力学修复技术

对于土壤中的铜、铬等重金属可以采用电化学和电动力学相结合的技术，将土壤中的放射性物质集中在电极区附近，进行集中处理。针对污染范围较小、土壤中含有多种重金属污染物质与可溶性有机物污染物的土壤有较好的修复效果，电动修复具有成本低、速度快的特点。如果土壤中还含有不溶性有机污染物，则需要复合使用电动修复技术与化学技术，这方面仍有很大的探究空间。

3 结语

随着社会经济的不断发展，某些地区的土壤已经长时间受到重金属的污染，其中还掺杂多环芳烃等有机污染物，一些矿区、油田区域周边的土壤中放射性物质超标，对人体健康和生态和谐发展造成了严重危害。尤其是湿地环境，土壤中的放射性污染会随着水体影响动植物的生长，对于当地的生态环境产生不良影响。土壤污染的范围在扩大，污染物的种类也在不断增多，由以前的单一污染物逐渐向复合型污染物转变。污染物与土壤交叉感染，工业生产企业与生活污染混合。我国土壤污染迫切需要研发新型的解决方案，针对不同类型的污染区域采取不同的修复技术。农田土壤污染可以采取生物修复技术与物化稳定技术，保证土壤不受二次污染，实现农产品绿色健康生产。对于矿区冶炼、石油化工、工业生产导致的重度污染土壤，可以采取化学修复技术、生态工程修复技术，在开采资源的同时避免污染物扩散。目前，人们已经采取了一些土壤修复保护措施，但我国作为农业大国，广大人民群众和政府都要增强土壤修复意识，加强对污染防治技术的研究。