水工業(yè)網(wǎng) 生態(tài)環(huán)境研究中心結(jié)合國家砷污染控制的重大需求系統(tǒng)性地開展基礎(chǔ)研究技術(shù)開發(fā)和工程應(yīng)用工作截至目前完成了近20個飲用水除砷水體砷污染治理等示范工程開創(chuàng)多個工程先例

破砷污染困局 生態(tài)環(huán)境研究中心開創(chuàng)工程先例

20多年來內(nèi)蒙古自治區(qū)孟克哈日根嘎查47歲的村民吳智強帶著一身怪病跑遍了當(dāng)?shù)睾捅本┑氖畮准裔t(yī)院他手掌上長著密密麻麻大小不等像老繭一樣的肉刺身上也長了很多黑的白的青的像花地毯

這是2013年引發(fā)廣泛關(guān)注的一組報道當(dāng)年《科學(xué)》雜志發(fā)表的一篇論文稱吳智強所在村子的位置以及與之毗鄰的差不多整個河套平原基本被涂成紅色或黃色這意味著吳智強生活在水砷污染高風(fēng)險地區(qū)根據(jù)文章提供的預(yù)測模型數(shù)據(jù)和老吳一樣生活在地下水砷超標(biāo)的高風(fēng)險地區(qū)的中國人有1958萬人之多

讓吳智強染上這身怪病的罪魁禍?zhǔn)?span id="wkymapl" class="myIcon">是化學(xué)元素周期表中排名33的砷它最為人熟知的是其氧化物砒霜砷會從地層中滲析到地下水長期飲用砷超標(biāo)的地下水容易罹患飲水型地方性砷中毒（簡稱地砷病）嚴(yán)重者可導(dǎo)致肺癌皮膚癌等癌癥

老吳和中國近2000萬人的遭遇牽動著曲久輝的心他是中國工程院院士中科院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員他帶領(lǐng)團(tuán)隊在砷污染治理領(lǐng)域進(jìn)行了近十年的研發(fā)獲得了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)成果這些成果成功應(yīng)用在大沙河砷污染治理上在國內(nèi)外河流污染尤其是砷污染治理上尚屬首次

大沙河砷污染事件

大沙河砷污染已經(jīng)成為中國砷治理的一次重大事件2008年由于河南省民權(quán)縣一家化工企業(yè)排放高濃度含砷廢水致使貫穿河南安徽兩省100多公里的大沙河嚴(yán)重污染河水中砷濃度高達(dá)數(shù)千微克每升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特別是有關(guān)城市的飲用水產(chǎn)生重大安全隱患

如此大規(guī)模的砷污染水處理在國內(nèi)還是第一次可能也是世界上規(guī)模最大的一次

大沙河砷污染事件發(fā)生后中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心立即組織研究治理對策課題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僅用3天時間就提出了砷污染治理總體工藝及實施方案的初步設(shè)計得到當(dāng)?shù)卣杉{生態(tài)環(huán)境研究中心研究員劉銳平介紹道

隨后曲久輝及其領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊與商丘市水利環(huán)保等部門密切合作在河南商丘大沙河治理現(xiàn)場日夜奮戰(zhàn)并取得突破性進(jìn)展和階段性成果一個月后河南省商丘市大沙河砷污染水體順利實現(xiàn)連續(xù)達(dá)標(biāo)排放監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示大沙河河南省出境斷面水體平均砷濃度為0.017mg/L符合《國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》

與砷斗爭

對大沙河事件的迅速反應(yīng)與有效處理得益于曲久輝團(tuán)隊多年的技術(shù)積累

長久以來對于水體砷污染治理一直是國內(nèi)外研究的熱點與難點尤其是對于河流湖泊水體砷污染治理現(xiàn)有的除砷方法無法將水中的三價砷和五價砷同時去除成為國際性技術(shù)難題及應(yīng)用瓶頸

對此曲久輝研究發(fā)現(xiàn)在氧化錳和羥基鐵等復(fù)合金屬氧化物界面水中三價砷被迅速轉(zhuǎn)化為五價砷并不斷產(chǎn)生新的活性吸附位點可實現(xiàn)利用同一吸附劑同時快速去除兩種形態(tài)砷

基于此發(fā)現(xiàn)課題組提出了兩種形態(tài)砷一步法去除的新原理研制出高效廉價的復(fù)合除砷吸附劑解決了依據(jù)砷形態(tài)調(diào)控組分配比吸附劑原位再生活性位點在線組裝等關(guān)鍵技術(shù)建立了飲用水中三價砷和五價砷一步去除新工藝解決了工程運行中兩種形態(tài)砷無法同步去除的國際性難題劉銳平告訴記者

據(jù)介紹這種新型高效除砷吸附材料吸附容量高遠(yuǎn)優(yōu)于國內(nèi)外目前已經(jīng)報道的除砷材料因此工程應(yīng)用中除砷吸附周期長再生周期可達(dá)1年以上劉銳平說

不僅如此這種材料經(jīng)再生可重復(fù)使用不必進(jìn)行大規(guī)模吸附劑更換采用原位負(fù)載包覆再生的方法進(jìn)行材料再生大大降低材料成本并避免了材料更換等復(fù)雜操作材料再生方法簡單再生操作時間短并且材料還無毒無害可在飲用水級的工程中應(yīng)用對材料理化安全性與毒理學(xué)安全性進(jìn)行嚴(yán)格檢測的結(jié)果顯示材料可以在飲用水處理工藝過程中使用在劉銳平和他的同事們眼里這種新材料就是他們的寶貝

未來發(fā)展優(yōu)勢明顯

技術(shù)先進(jìn)材料環(huán)保自然重要但工藝簡單成本低才可廣泛推廣

劉銳平介紹新型高效除砷吸附材料及其一體化處理裝置工藝簡單無須額外投加氧化劑不必增加預(yù)氧化單元與別的吸附技術(shù)相比大大簡化了工藝操作過程易于在各種操作水平的條件下應(yīng)用此外處理工藝過程不會產(chǎn)生含砷廢液等不存在二次污染風(fēng)險工藝設(shè)備投資成本低運行成本低與一般除砷技術(shù)對比運行成本能節(jié)約1/4～1/2

同時該技術(shù)可適用于農(nóng)村安全飲水工程城市水廠強化除砷改造工程工業(yè)企業(yè)高濃度含砷廢水處理工程湖泊/水庫/河流水體砷污染治理工程等不同類型的砷污染控制或治理工程需求

我們結(jié)合國家砷污染控制的重大需求系統(tǒng)性地開展基礎(chǔ)研究技術(shù)開發(fā)和工程應(yīng)用工作截至目前完成了近20個飲用水除砷水體砷污染治理等示范工程開創(chuàng)多個工程先例劉銳平說

該團(tuán)隊主持完成我國最大規(guī)模的水廠強化除砷改造工程處理規(guī)模達(dá)20萬噸/天主持完成國際上首次對大規(guī)模砷污染河流的治理工程成功處理高濃度砷污染河水1800萬方解除了下游砷污染威脅相關(guān)研究與工程應(yīng)用成果先后獲得國際水協(xié)全球創(chuàng)新項目獎（2010年）和環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎（2014年）