高氯酸鹽污染地下水處理
來源： 閱讀：3616 更新時間：2011-07-25 08:59高氯酸鹽污染地下水處理
環境中的高氯酸根（ClO4-）主要來自于固體高氯酸酸鹽，銨鹽，鉀鹽，鈉鹽和鎂鹽的溶解。與其遷移擴散的行為密切相關的性質是"高氯酸鹽的溶解度高，在地表水和地下水系中的流動性強；高氯酸根離子具有動力學的穩定性，中心原子氯原子從+7價態被還原需要外能或催化劑的存在，因而在自然水系中一般可以穩定存在幾十年；高氯酸鹽是非揮發性的，多數的土壤礦物質對其吸附作用都很小，雖然鉀鹽溶解度小于銨鹽，可能析出溶液，減少遷移量，但沉淀的高氯酸鹽還會再次被溶解，返回傳輸過程。因此，自然水系中的高氯酸鹽會持續遷移，擴散到排放點以外的區域，能夠對大范圍內的飲用水源構成污染。
飲用水中高氯酸鹽的標準
飲用水中高氯酸根的安全水平到目前為止還沒有一個固定的標準。美國健康服務署將高氯酸鹽定為未規范化化合物，需要長期進行監測。未規范化化合物是指缺乏聯邦飲用水標準或最高污染物水平的污染物。2003年美國環境保護署美國環保署依據服用高氯酸鹽的臨床毒性實驗，制訂了不會產生可觀察到的副作用的劑量是1微克/升（ppb）。
加利福尼亞環境健康危險評估辦公室(OEHHA)設定的飲用水中高氯酸根公共安全目標是6微克/升，這個水平可能會導致干擾甲狀腺激素碘的吸收。
加州大學歐文城市水研究中心發起了一個研究委員會，目的是綜合研究規范飲用水中高氯酸根的科學方法與政策，報告于2004年發表。該委員會認為，如果飲用水中高氯酸根的濃度不超過100微克/升的水平，就不會對正常人造成危害。由于缺乏足夠的毒性數據，上面提到的100微克/升的濃度對孕婦和胎兒的正常發育來說不是絕對安全的。
調整飲用水中高氯酸根安全水平的最終決定，很顯然不僅僅是個公眾健康的問題，同時也是一個治理該污染所付出的成本問題。
地下水高氯酸根的來源
環境中高氯酸鹽的來源主要來自于生產使用高氯酸鹽的工廠的排放和廢棄物。以大量生產的高氯酸銨和高氯酸鉀為例，高氯酸銨作為氧化添加劑廣泛應用于火箭固體推進劑，軍工生產，焰花生產和火柴生產中，它也作為一種實驗用化學藥品被大量使用，此外，也會出現在化肥的成分之中。除了日常生產和使用中的排放造成的環境污染之外，由于高氯酸銨的貯藏壽命有限，廠家會定期對原有庫存進行淘汰，這就導致大量未經處理的高氯酸鹽一次性被排放到環境中去。環境中的高氯酸根主要來自于固體高酸鹽，銨鹽，鉀鹽，鈉鹽和鎂鹽的溶解。軍事生產是高氯酸根的一個重要來源，其它化學品生產，如道路安全熒光標記、焰火和一些炸藥也增加了土壤和地下水中的高氯酸根。這些產品的生產和使用也會帶來環境危害。
高氯酸根的化學性質
高氯酸根(ClO4-)以鹽的形式在水中和其它極性有機溶劑中溶解性非常好。在一般的環境條件下，很容易在地下水中擴散和長期穩定存在，在地表水和地下水系中的流動性強。高氯酸根離子具有動力學的穩定性，中心原子氯原子從+7價態被還原需要外能或催化劑的存在，不能被普通的還原劑還原或者別的藥劑沉淀出來，因而在自然水系中一般可以穩定存在幾十年.高氯酸鹽是非揮發性的，多數的土壤礦物質對其吸附作用都很小，雖然鉀鹽溶解度小于銨鹽，可能析出溶液，減少遷移量，但沉淀的高氯酸鹽還會再次被溶解，返回傳輸過程。因此，自然水系中的高氯酸鹽會持續遷移，擴散到排放點以外的區域，能夠對大范圍內的飲用水源構成污染。
高氯酸根對健康的影響
高氯酸鹽可以有效抑制人體對碘離子的攝取，從而導致甲狀腺激素分泌的減少。高氯酸鹽的過量攝入會導致甲狀腺激素的分泌不足，而甲狀腺激素分泌不足會抑制人體正常的新陳代謝和生長發育。另外，對嬰兒，孕婦和胎兒等敏感人群，高氯酸鹽導致碘缺乏的毒性證據非常明確，過量攝取有可能導致甲狀腺機能不足。研究表明，高氯酸鹽排放集中地區，嬰兒先天性甲狀腺機能不足的比率高于平均水平+3倍。如果孕婦在妊娠第12周甲狀腺激素血漿T4含量低的話，新生嬰兒就會有發育方面的問題。
常見的高氯酸鹽處理方法
由于高氯酸根的非揮發性和高溶解性，不可能用過濾、沉淀等普通物理方法去除；活性炭對其吸附量也很小；而且在通常的水質環境下，由于溫度較低，離子濃度很小，高氯酸鹽與大多數還原劑都不發生反應，因此開發處理技術存在難度。
目前飲用水中高氯酸鹽的處理技術主要有三種：（1）反滲透法；（2）離子交換法；（3）厭氧微生物處理方法。針對高氯酸根的離子特性，采用反滲透和離子交換法進行處理無疑是可行的，但是設備費用相對較高。而厭氧微生物處理法被普遍認為是處理效果好，費用低，發展前景較好的一種方法。但這種方法也存在對環境條件要求高，不易操作的限制，主要適用于大規模的工業廢水處理和水廠處理。目前國外對上述幾種處理方法還在進行改進性的研究。
電解處理高氯酸鹽污染地下水
水流經裝有這種電極的電解系統時，高氯酸根離子很容易被吸附到電極表面上。在施加到電極間的電壓的作用下，高氯酸根按照下面的反應式還原成氯離子：
ClO4- + 8H+ + 8e- = Cl- + 4H2O
一臺中試裝置用來每小時處理100升被污染的水，系統電力消耗為0.5~1.0kWh/m3，能耗和被處理水的溫度、流速、pH值以及溶解氧濃度有關系。結果顯示，在合適的條件下高氯酸根的濃度可以降低到18微克/升以下。
