高氯酸盐污染地下水处理
来源： 阅读：3449 更新时间：2011-07-25 08:59高氯酸盐污染地下水处理
环境中的高氯酸根（ClO4-）主要来自于固体高氯酸酸盐，铵盐，钾盐，钠盐和镁盐的溶解。与其迁移扩散的行为密切相关的性质是"高氯酸盐的溶解度高，在地表水和地下水系中的流动性强；高氯酸根离子具有动力学的稳定性，中心原子氯原子从+7价态被还原需要外能或催化剂的存在，因而在自然水系中一般可以稳定存在几十年；高氯酸盐是非挥发性的，多数的土壤矿物质对其吸附作用都很小，虽然钾盐溶解度小于铵盐，可能析出溶液，减少迁移量，但沉淀的高氯酸盐还会再次被溶解，返回传输过程。因此，自然水系中的高氯酸盐会持续迁移，扩散到排放点以外的区域，能够对大范围内的饮用水源构成污染。
饮用水中高氯酸盐的标准
饮用水中高氯酸根的安全水平到目前为止还没有一个固定的标准。美国健康服务署将高氯酸盐定为未规范化化合物，需要长期进行监测。未规范化化合物是指缺乏联邦饮用水标准或最高污染物水平的污染物。2003年美国环境保护署美国环保署依据服用高氯酸盐的临床毒性实验，制订了不会产生可观察到的副作用的剂量是1微克/升（ppb）。
加利福尼亚环境健康危险评估办公室(OEHHA)设定的饮用水中高氯酸根公共安全目标是6微克/升，这个水平可能会导致干扰甲状腺激素碘的吸收。
加州大学欧文城市水研究中心发起了一个研究委员会，目的是综合研究规范饮用水中高氯酸根的科学方法与政策，报告于2004年发表。该委员会认为，如果饮用水中高氯酸根的浓度不超过100微克/升的水平，就不会对正常人造成危害。由于缺乏足够的毒性数据，上面提到的100微克/升的浓度对孕妇和胎儿的正常发育来说不是绝对安全的。
调整饮用水中高氯酸根安全水平的最终决定，很显然不仅仅是个公众健康的问题，同时也是一个治理该污染所付出的成本问题。
地下水高氯酸根的来源
环境中高氯酸盐的来源主要来自于生产使用高氯酸盐的工厂的排放和废弃物。以大量生产的高氯酸铵和高氯酸钾为例，高氯酸铵作为氧化添加剂广泛应用于火箭固体推进剂，军工生产，焰花生产和火柴生产中，它也作为一种实验用化学药品被大量使用，此外，也会出现在化肥的成分之中。除了日常生产和使用中的排放造成的环境污染之外，由于高氯酸铵的贮藏寿命有限，厂家会定期对原有库存进行淘汰，这就导致大量未经处理的高氯酸盐一次性被排放到环境中去。环境中的高氯酸根主要来自于固体高酸盐，铵盐，钾盐，钠盐和镁盐的溶解。军事生产是高氯酸根的一个重要来源，其它化学品生产，如道路安全荧光标记、焰火和一些炸药也增加了土壤和地下水中的高氯酸根。这些产品的生产和使用也会带来环境危害。
高氯酸根的化学性质
高氯酸根(ClO4-)以盐的形式在水中和其它极性有机溶剂中溶解性非常好。在一般的环境条件下，很容易在地下水中扩散和长期稳定存在，在地表水和地下水系中的流动性强。高氯酸根离子具有动力学的稳定性，中心原子氯原子从+7价态被还原需要外能或催化剂的存在，不能被普通的还原剂还原或者别的药剂沉淀出来，因而在自然水系中一般可以稳定存在几十年.高氯酸盐是非挥发性的，多数的土壤矿物质对其吸附作用都很小，虽然钾盐溶解度小于铵盐，可能析出溶液，减少迁移量，但沉淀的高氯酸盐还会再次被溶解，返回传输过程。因此，自然水系中的高氯酸盐会持续迁移，扩散到排放点以外的区域，能够对大范围内的饮用水源构成污染。
高氯酸根对健康的影响
高氯酸盐可以有效抑制人体对碘离子的摄取，从而导致甲状腺激素分泌的减少。高氯酸盐的过量摄入会导致甲状腺激素的分泌不足，而甲状腺激素分泌不足会抑制人体正常的新陈代谢和生长发育。另外，对婴儿，孕妇和胎儿等敏感人群，高氯酸盐导致碘缺乏的毒性证据非常明确，过量摄取有可能导致甲状腺机能不足。研究表明，高氯酸盐排放集中地区，婴儿先天性甲状腺机能不足的比率高于平均水平+3倍。如果孕妇在妊娠第12周甲状腺激素血浆T4含量低的话，新生婴儿就会有发育方面的问题。
常见的高氯酸盐处理方法
由于高氯酸根的非挥发性和高溶解性，不可能用过滤、沉淀等普通物理方法去除；活性炭对其吸附量也很小；而且在通常的水质环境下，由于温度较低，离子浓度很小，高氯酸盐与大多数还原剂都不发生反应，因此开发处理技术存在难度。
目前饮用水中高氯酸盐的处理技术主要有三种：（1）反渗透法；（2）离子交换法；（3）厌氧微生物处理方法。针对高氯酸根的离子特性，采用反渗透和离子交换法进行处理无疑是可行的，但是设备费用相对较高。而厌氧微生物处理法被普遍认为是处理效果好，费用低，发展前景较好的一种方法。但这种方法也存在对环境条件要求高，不易操作的限制，主要适用于大规模的工业废水处理和水厂处理。目前国外对上述几种处理方法还在进行改进性的研究。
电解处理高氯酸盐污染地下水
水流经装有这种电极的电解系统时，高氯酸根离子很容易被吸附到电极表面上。在施加到电极间的电压的作用下，高氯酸根按照下面的反应式还原成氯离子：
ClO4- + 8H+ + 8e- = Cl- + 4H2O
一台中试装置用来每小时处理100升被污染的水，系统电力消耗为0.5~1.0kWh/m3，能耗和被处理水的温度、流速、pH值以及溶解氧浓度有关系。结果显示，在合适的条件下高氯酸根的浓度可以降低到18微克/升以下。
