揭开谜团纳米材料用于环境修复

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C3反应修复污染土壤比净化海水更难

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矿物纳米材料用于恢复新西兰富营养化湖泊

中国生态修复网记者:不久前,国家海洋局发布了《2013年中国海洋环境状况公报》。 《公报》显示,我国近海污染也比较严重。 您研究了纳米粘土去除废水中的磷,那么纳米粘土是否也可以应用。 在近海污染修复中,这与土壤修复有何异同?

袁国栋老师:我国沿海地区集中了全国50%以上的大城市、约40%的人口和62%的GDP。 近海污染广泛且严重。 沿海11个省、市、自治区没有无污染海域。

污染物包括营养盐(N、P)、重金属、有机污染物、溢油、细菌和病毒等。以渤海为例。 大规模开发利用还不到30年,但污染程度却已触目惊心:褐潮、绿潮、赤潮同时发生,这在世界上是罕见的。 由于污染面积大、深度深,近海污染治理将耗时、费力、成本高昂。

不过,从C3反应的自然规律出发,我们不妨尝试一种更简单、成本更低的方法:让黄河的水和泥沙一年不被拦截地流入渤海,并利用粘土矿物——碳复合在沉积物中,去除渤海的营养物质、重金属、有机污染物、细菌和病毒污染物。 这一想法尚未得到专家和官员的认可。

但事实是,近几十年来,由于水利工程等因素,黄河入海泥沙量每年减少数亿吨。 渤海损失了数亿吨吸附剂。 进入渤海的污染物无处可去,只能滞留在海水中,毁鱼、产生三潮、危害人类。 粘土矿物用于水和土壤修复。 其共同原理是利用粘土矿物的吸附能力来固定和转化污染物,降低其生物效能。

从技术上讲,修复土壤比修复水体更加困难和耗时,因为土壤是固定的,而水体是移动的; 土壤的缓冲能力比水体大,因此滞后效应更大,修复难度更大。

纳米材料虽然有局限性,但前景广阔,亟待认识。

中国生态修复网:纳米材料虽然可以用于环境修复,但其本身的环境要求是什么? 它们的适应性和环境稳定性如何? 有哪些负面影响?

袁国栋老师:合成纳米材料由于表面活性高,稳定性不太好。 例如,小颗粒将形成较大的附聚物,其功能将变得较差。 此外,光催化纳米材料需要暴露在紫外线或可见光环境下才能发挥作用,在深水或土壤中基本无效。

金属和金属氧化物纳米材料在酸性环境中会逐渐消失。 溶解的金属离子可能对微生物产生影响,也可能影响其他元素的地球化学行为,并可能被植物吸收。 这方面缺乏长期观察。 材料。 添加到土壤中的纳米材料很难分离,这与可以回收磁性纳米粒子的废水处理不同。

中国生态修复网:现在环境修复材料种类繁多,其中纳米材料具有独特的优势和特点。 那么您认为纳米材料在环境修复方面的前景如何?

袁国栋老师:纳米材料具有相同成分的块体材料所不具备的光、电、磁、催化等特性,在环境修复方面具有独特的优势。 这一优势可以在空气和水污染的修复中得到充分利用。

限制其应用的主要因素是成本和社会因素。 土壤修复比空气和水体修复难度更大,污染物需要从土壤固相转移到液相,纳米材料才能发挥作用。 随着公众对环境质量期望的提高、经济的进一步发展和修复技术的不断完善,纳米材料在污染控制和环境修复中的应用将更加普遍。

有些应用是公众感受到的,例如室内空气净化器中使用的光催化材料; 更多不被公众关注的,如汽车尾气处理、电厂废气处理、电镀/纺织等行业废水处理。 除了技术因素外,纳米材料在污染控制和环境修复中的应用前景更多地受到环境立法和执法的影响。

完善的立法和严格的执法是环保产业快速发展的根本保证。 从经济效益角度看,污染治理应优先于环境修复。 只有污染得到有效控制,恢复才有意义。 同时,要更加重视天然纳米颗粒在污染控制和环境修复中的应用。 由于天然纳米粒子广泛存在于土壤、沙子、沉积物等自然体中,数量巨大且无制造成本,如何有效地将其用于环境修复(特别是土壤修复)既是一个有趣的科研方向,也是一个重要的方向。 经济和社会价值。

最后,我们的生活方式和消费行为需要更加环保。 不必要的飞行和驾驶、水、电、食物的浪费以及电子产品的快速更新换代,都会直接或间接增加污染物的排放,加剧环境污染。 “土里的生物是有限度的,如果你有节制地取用,有条不紊地使用它,那么你总是有足够的。如果你没有限制地取用,没有秩序地使用它,那么你就永远有足够的东西。”不够。” 这是生活方式对环境影响的精辟概括。

专家简介:袁国栋,博士,中国科学院烟台海岸带研究所研究员、博士生导师。 他曾在加拿大、日本和新西兰学习和工作24年。 2013年回国全职工作,从事粘土矿物及其在沿海地区的应用研究,培养相关科研和技术转化人才。 曾获得加拿大自然科学与工程基金会-日本科学技术振兴机构联合博士后基金、新西兰皇家学会马斯登基金、首相丘吉尔纪念基金、日本振兴会等机构的特别资助。科学(两次)。 2012年入选国际SCI刊物《Applied Clay Science》高被引(前5)论文,曾担任International Journal of Green Energy、Applied Clay Science等4篇SCI刊物的编委。 2004年编辑的《环境纳米材料》是该领域最早的出版物之一。

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