二、核輻射技術在治理固體廢物中的應用
由于輻射技術具有優(yōu)良的殺菌效果，因此在港口糞便、醫(yī)院廢棄物、 城市垃圾和污泥消毒處理方面是最有效的方法之一。 甚至有人認為輻射技術結(jié)合 其他技術如堆肥化、化學改性等對固體廢棄物進行綜合改性是解決城市垃圾、污泥等固體廢棄物的最好出路。
醫(yī)療廢物和國際空港、海港的垃圾是產(chǎn)生量大且難處理的兩大類固體廢棄物。醫(yī)療廢物即從醫(yī)院、醫(yī)療中心和診所的醫(yī)療服務中產(chǎn)生的臨床廢物，包括手術、包扎殘余物、生培養(yǎng)、動物實驗殘余物、傳染性廢物、廢水處理污泥等。這些廢物除含有大量的致病菌、病外，還含有化學藥品甚至重金屬化合物，還有大約20%的塑料（比如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等）。如果燃燒，會產(chǎn)生有毒氣體產(chǎn)物。為了防止在處理這種廢物時有傳染疾病的危險，可通過輻照對醫(yī)療廢物進行消毒。 國際空港和海港的垃圾含有大量的食物碎屑、塑料、纖維素等成分，可能存在潛在的動物傳染病病原體，國際廢物消毒的一種可能替代方法是采用輻射技術。輻照裝置可以設在空港區(qū)內(nèi)進行自動和連續(xù)地工作，也可以由同一個輻照設施處理生物醫(yī)學廢物和港口垃圾，這種概念設計既可靠又經(jīng)濟，能夠滿足清潔環(huán)境的現(xiàn)代要求。
污泥是廢水處理過程中不可避免的副產(chǎn)物，最普通的廢水處理步驟是隔篩過濾、初級沉淀、生物處理、二級沉淀和殺菌。在生物處理前后的沉淀過程中都會產(chǎn)生污水污泥。污泥的產(chǎn)生量已經(jīng)達到了警戒水平，據(jù)估計每人每年大約產(chǎn)生 26 kg （干重）污泥。城市污泥有較高含量的水分、有機污染物和病原體，還含有相當濃度的重金屬。污水污泥的適當處理和處置是環(huán)境保護的重要部分。污泥中含有大量的能量與生物價值，是優(yōu)良的農(nóng)田肥料和土壤改良劑。但由于含有大量病原體而不能直接利用。堆肥化、巴氏消毒或化學處理等常規(guī)的方法處理效果均不十分理想，難于實現(xiàn)工業(yè)化。輻射技術可以克服常用處理方法的缺點，輻射處理過的污水沉積物得到的肥料與以污水熱處理法得到的肥料十分相似，但是各種原始水樣在沉積時形成的淤泥的體積比運到消毒工廠的污水體積要小1～2 個數(shù)量級， 因此需要非常低的輻射功率。輻射技術是目前國際上普遍認為很有前途的污泥處理方法，γ 放射源和電子束輻照均可用于污泥的處理。輻射處理污泥的優(yōu)點是：①能殺死污泥中的病菌和病毒，消毒效果比熱處理可靠；②不破壞污泥中的有機氮化物，不會減少污泥的肥力和產(chǎn)生難聞臭味（巴氏熱處理法中氮損失較多，污泥的肥力下降）； ③能防止污泥中的雜草種子發(fā)芽， 但不會影響正常種子的發(fā)芽；④處理溫度較低（25～30 ℃），減少對工廠設備的腐蝕； ⑤可以氧化有毒的和危險的有機污染物（如殺蟲劑、除草劑、多氯聯(lián)苯等），把難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為容易降解的化合物；⑥輻照后的污泥具有良好的脫水性能，可省去化學絮凝劑和一些相應的設備；⑦污泥經(jīng)輻照滅菌后，可作為肥料直接在農(nóng)田使用。
俄羅斯物理動力研究所設計出一種利用快中子反應堆處理生活和工業(yè)垃圾的新技術，可以從垃圾處理中得到金屬、建筑材料、化工產(chǎn)品、電力和熱力。該技術是通過在包有不銹鋼雙層外殼的核反應堆中加砌一個燒垃圾的爐子來實現(xiàn)。在爐中要不斷加入少量的煤來保爐內(nèi)高溫，爐溫可以達到 1500℃，此溫度下所有的垃圾都會被汽化。向爐子中定期裝入生活和工業(yè)垃圾，垃圾掉入吹氧的高溫渣缸中，易燃部分迅速汽化和燃燒，礦物質(zhì)部分在渣中
熔化，金屬由于密度較大在熔化后沉入底部。將金屬定期鑄成鑄件用于加工金屬制品；爐渣用于加工建筑材料；爐子及爐內(nèi)高溫氣體由反應堆的不銹鋼雙層外殼之間循環(huán)的液體鈉來冷卻，升溫后的液體鈉（高達500 ℃）可為驅(qū)動汽輪發(fā)電機的蒸汽發(fā)生器供熱。試驗表明這套裝置可處理生活和工業(yè)垃圾2×104t/a，發(fā)電功率為5 kW/a，能夠?qū)崿F(xiàn)自給有余。
三、核輻射技術在治理大氣污染物中的應用
輻射處理是去除廢氣中的NOX 和 SO2 的最有效方法 ,用時還得到了有用的肥料。在輻射過程中 ,空氣中的氧和水分被分離生成 O、 OH、 HO2 等氧化能力很強的活性粒子。這些粒子與 SO2、 NOX 發(fā)生反應 ,生成硫酸和硝酸,被收集器收集起來。如果在反應過程加入少量的氨 ,不僅可以提高廢氣去除率 ,還得到了硫酸銨和硝酸銨的復鹽 ,是有用的肥料。對于煙道氣凈化 ,入射電子束的能量大部分被煙道氣中的主要成分 N2、 O2、 H2O、 CO2、 SO2、 NOX 等基質(zhì)氣體吸收 ,導致母體分子電離和破碎 ,形成活性物質(zhì) ,如:OH-、O2 -、 NH-2 等自由基 ,有水時可使 SO2 和 NOX 分別氧化生成 H2 SO4 和 HNO3。輻照前在煙道氣中預先加入化學計量的氨 ,使酸轉(zhuǎn)化為粉末狀的氨鹽 ,由于這些氨鹽以固體顆粒形式存在 可以通過靜電沉降等方法收集起來。多級輻射可以獲得更高的去除效率。電子束干法除塵( EDBS)凈化煙道氣技術 ,不僅可以同時去除 SO2、NOX ,還可以清除其他污染物 ,其最產(chǎn)
物能用作化肥 ,不產(chǎn)生需要處理的泥漿和沉渣 ,因而不會產(chǎn)生污染物的處置問題。電子束輻照技術具有以下優(yōu)點: (1)同時去除SO2 和 NOX ,清除效率高; (2)由于是干法處理技術 ,無需廢水處理; (3)反應生成可利用的副產(chǎn)品; (4)無需催化劑; (5)比傳統(tǒng)方法更經(jīng)濟。缺點是:電能需求大 ,電子束劑量需求高 ,輻照后氣溶膠的過濾等。另外,電子束輻照方法能有效凈化其他工業(yè)廢氣 ,如:易揮發(fā)的有機物(VOCS) ,汽車尾氣 ,有氣味、有毒的氣體及焚燒爐的廢氣等。當然 ,電子束處理污染廢氣的技術涉及到許多不同的物理化學機制,如:能量吸收 ,氣相反應 ,顆粒形成 ,氣固相的相互影響等。
綜上所述
核輻射技術在環(huán)境保護中的應用已顯示了巨大的潛力， 可用于廢氣、廢水、固體廢棄物以及環(huán)境難降解有毒有機物的處理，并顯示出了卓越的應用前景。
高能電子束的可控性好，反應速率快較適于處理流量較大的廢氣污染，并已在國內(nèi)外實現(xiàn)了工業(yè)化應用，仍需解決的問題主要是電子加速器本身的造價和耐久性。而γ射線的穿透能力較強，適合于處理密度和厚度較大的介質(zhì)，可方便地實現(xiàn)廢水和固體廢棄物等的降解。γ射線推廣應用的主要問題在于源室的 造價 較高和輻射劑量較低，從而使反應時間偏 長，難以進行大批量處理 。 然而對于常規(guī)方法難以處理的難降解有毒物質(zhì)，采用輻射處理方法，具有較好的技術和經(jīng)濟可行性。此外，在輻射處理過程中，為了降低所需的輻射劑量，應當采取與其他常規(guī)技術如催化技術、敏化技術等相結(jié)合的方法。
近幾十年來，核科學技術在環(huán)境科學研究中的應用已經(jīng)取得可觀的效果，在環(huán)境監(jiān)測 、三廢治理等方面均面臨巨大的機遇 但是與其他技術相比，也存在成本昂貴 技術復雜 需要依賴型設備 工業(yè)化推廣困難等缺點，同時與環(huán)境學科交叉的深度和廣度不夠，很難獨擋一面，更難占有不可替代的位置 針對這一實際情況，必須深入分析，研討對策，確定核技術在環(huán)境科學中的現(xiàn)實發(fā)展戰(zhàn)略 相信核技術在環(huán)境科學中的應用將日趨繁榮，有著廣闊的發(fā)展前景。
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