改革开放四十多年来，我国经济发展迅速，现代化建设稳步进行。大工厂大企业趁着改革开放的春风纷纷在各省建厂经营，小工厂也如雨后春笋般不断涌现，人们的生活水平也不断提高。与此同时，生态环境却不断恶化，人们对美好生活环境的向往愈加强烈。习近平总书记在全国生态环境保护大会上强调“良好的生态环境是最普惠的民生福祉，坚持生态惠民、生态利民、生态为民，重点解决损害群众健康的突出环境问题，不断满足人民日益增长的优美生态环境需要。”［1］核技术的安全利用正契合国家生态文明建设的需要，在大气、污水治理、固体废物处置等方面大有可为。
1 核技术在保护环境中的突出作用
1.1 废水处理，打好碧水保卫战
我国十分关注水污染问题，水环境的安全问题直接影响着人们的身体健康。在对全国195个城市用水的调查中，95%的城市用水受到了污染［2］。尽管水资源是可再生的，但在一定条件下它又是有限的资源。随着人口的增长，人们的生活水平不断提高，对水的需求也越来越大，受水循环周期影响，在短时间内使用过、污染过的水不能马上转换成人们需要的纯净的淡水，因此，水污染的治理已经刻不容缓［3］。
辐射技术是目前对环境污水处理最有发展前途的技术方法，主要包括使用反应堆生产的放射性核素、加速器产生的高能电子束处理工业和生活污水［4］。
利用加速器产生的电子束或γ射线对溶液中污染物进行辐射，可以分解其中的大分子物质并发生一系列反应生成活性非常高的自由基，如OH，H，H2O2等，最终使溶液达到无害的状态。对特定废水，通常会采用“电子束+”的工艺进行处理，即辐射技术污水处理的协同效应。例如，电子束辐射配合生物处理工艺可以处理含有二丁基萘璜酸钠（Nekal）的工业废水、印染废水及造纸废水［5］。γ射线辐射技术可以处理含有有机氯化物的水，降低城市污水中总有机碳（TOC）等含量，并且使污水中的病原体失去活性。γ射线辐射技术使用的γ射线由放射性核素60Co、137Cs产生，这些核素通常来自反应堆。
利用辐射技术对污水进行处理，有效避免了使用化学试剂造成的二次污染，并且与传统方法相比，具有处理效率高、污染物分解彻底、反应速度快等突出优点［5］，还能实现分解有机农药、脱色、脱嗅等功能［6］。
1.2 处置废物，推进净土保卫战
人类生产生活离不开水、空气、土壤三个基本要素，固体废物通过污染水体、空气、土壤的途径，对我们生命健康造成危害。但是，在日常生活、生产建设和其他活动中，难免会产生污染环境的固体废物，包括城市生活垃圾、工业固体废物、污泥等。根据2018 年12 月国家生态环境部发布的《2018 年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》［7］的数据统计，2017年仅202个大、中城市产生的一般工业固体废物达到了13.1亿吨，生活垃圾为20194.4万吨。
根据《2018中国环境统计年鉴》，我国工业固体废物产生量在2000—2010 年均处于增长态势，自2011 年以来，工业固体废物产生量在33亿吨左右波动，开始出现下降趋势（见图1）。尽管如此，我国固体废物产生基数却很大，如此大量的固体垃圾对我国固体垃圾处理能力提出了巨大挑战。
图1 2000—2015年我国工业固体废物产生量Fig.1 China's industrial solid waste production from 2000 to 2015注：资料来源：《2018 年中国环境统计年鉴》，2011 年，生态环境部对统计制度中的指标体系、调查方法及相关技术规定等进行了修订,故不能与2010年直接比较
在快中子反应堆中加砌一个炉子，把生活和工业垃圾放在高温的炉内，最终垃圾中金属溶化后沉到底部，而其他部分汽化之后成为炉渣可用于建筑材料。另外，采用处理污水的γ射线或电子束的技术，可用来降解人们生活中常见的废塑料，也可以处理含有大量病原体的污泥［4］。
1.3 实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战
大气污染问题在过去很长一段时间中是公众关注度高、影响范围广的民生话题，严重影响着居民的生命健康和我国的社会发展。经历三十多年经济的高增长，我国也不可避免地成为能源消费大国。2018 年，能源消费总量达到46.4亿吨标准煤，能源消耗结构以煤炭、石油为主（见图2）［8］，而大气污染的主要污染源是煤炭和石油。
图2 我国能源消费构成（2017）Fig.2 China's energy consumption（2017）注：数据来源：《2018年中国统计年鉴》
用于火电、钢铁企业的煤炭燃烧时产生的主要污染物有SO2、NOx等，用于提供汽车动力的非清洁油品燃烧之后，尾气排放的CO、NOx会形成光化学烟雾［9，10］。根据国家统计局最新废气中主要污染物排放量的统计，废气排放中主要污染物有NOx、SO2和烟（粉）尘（见图3）。
运用电子束技术对烟气进行辐照，可以有效转化其中的NOx、SO2，转化后的产物配合氨进行中和作用形成肥料，不仅减轻了对人体的伤害，还为农业生产提供了肥料［11］。
图3 2017年废气中主要污染物排放Fig.3 Major pollutant emissions in the exhaust gas in 2017注：数据来源：《2018年中国统计年鉴》
然而，大气污染防治不仅要“治”，更关键、更根本的问题在于“防”。减少污染物排放才是打赢蓝天保卫战的关键，从问题根源处入手才能有效解决问题。煤电厂发电产生的污染问题不仅出现在煤炭燃烧过程中，更体现在煤炭采集、生产、加工、运输过程中。全国SO2排放总量中的53%来自煤电厂煤炭的燃烧，全国烟尘排放的20%来源于煤电厂。
表1 功率为1×106kW的级电厂燃料比较Table 1 Comparison of fuels for power plants with a power of 1 million kW注：数据来源中国电力促进会核能分会比较项目 煤电厂 核电厂年消耗燃料2×106～3×106 t煤20～25 t核燃料年运输 每天约200节火车皮（50 t/节） 每年一辆重型卡车
相关研究［12-14］表明，煤电厂发电效率受环境因素影响参差不齐，其他使用清洁能源发电占比越高的省份发电效率越高，对环境的污染也越小。我国正处于煤炭行业去产能的关键期，调整供给侧不合理的结构，进而促进煤炭行业转型升级，健康发展［15］。因此，控制煤电厂发展势头、在适当时候逐渐用核电厂取代煤电厂势在必行。
2 核技术利用对环境保护的意义
2.1 促进电力行业发展方式的转变
我国电力行业的发展已有120年历史，火电一直是我国主要的发电方式。随着化石能源的大量开发和使用，生态环境受到了严重的污染。为了改善生态环境，我国电力行业的发展模式继续转型。我国提出优化能源结构的改革策略，取得了十分显著的效果。从表2中可以看出，2018 年，非化石能源消费在一次能源消费中的比重较2017年变大（见表3）。
表2 我国能源消费结构Table 2 China's energy consumption单位：%注：数据来源：《中国能源发展报告2018》能源消费占一次能源消费比重能源类型2017年2018年煤炭60.459.0石油18.718.8天然气7.07.8核电1.72.0水电8.28.2风电2.2.4光伏0.81.2其他1.00.6
核电的利用能转变过度依赖化石能源的发展方式，并保障清洁、安全能源的可持续供应，满足社会经济协调发展的需求，促进电力行业发展方式的转变。
表3 2018年我国电力装机结构Table 3 China's power installation structure in 2018单位：%注：数据来源：《中国能源发展报告2018》类型 占比火电60.2核电2.4风电9.7太阳能发电9.2
2.2 响应节约能源的理念
在19 世纪产业革命之前，人类能源消耗的增长非常缓慢。但产业革命以来，由于经济的发展，能源消耗量也迅速增长［16］。世界耗能的85%来自燃烧煤、石油、天然气等有机化石燃料，这些化石燃料消耗量的巨大增长，使它们在地球上的储量面临枯竭。核电站是将原子核裂变释放的能量转变为电能的系统和设备，是一种高能量、少耗料的电站。核电可以说是最经济、最高效的发电方式之一，也可以大大减少电站燃料的运输和储存问题。
2.3 保护环境的重要举措
安全开发利用核技术，能够治理大气和污水，处理固体废物，实现天更蓝、山更绿、水更清的目标。提高核能发电在全国发电总量中的比例，不仅可以保障我国能源安全，更重要的是可以有效替代煤炭、石油等能源。意味着煤炭、石油产生的烟尘、酸雨以及二氧化碳、二氧化硫等将大大减少。
表4 功率为1×106kW级电厂燃料比较Table 4 Comparison of annual emissions of power plants with a power of 1 million kW注：数据来源：中国电力促进会核能分会项目 煤电厂 核电厂二氧化碳/t6×106～7×1060二氧化硫/t5×104～1×1050氮氧化合物/t20000～300000灰尘/t2000～30000乏燃料/t020～25
3 结论
正如习近平总书记所说“建设美丽中国已经成为中国人民心向往之的奋斗目标”，倡导绿色发展是大势所趋，也是建设美丽中国的必须重视的内容。治理目前突出的环境问题，不管是从环境效益的角度还是经济效益角度来看，安全开发利用核技术正当其时。大力发展核电厂，促进电力行业的供给侧改革，实现能源消费结构的转型。
［1］程宏毅.习近平在全国生态环境保护大会上强调：坚决打好污染防治攻坚战推动生态文明建设迈上新台阶［N］.人民日报，2018-05-20（1版）.
［2］罗兰.我国地下水污染现状与防治对策研究［J］.中国地质大学学报（社会科学版），2008（2）：72-75.
［3］肖羽堂，张晶晶，吴鸣，等.我国水资源污染与饮用水安全性研究［J］.长江流域资源与环境，2001（1）：51-59.
［4］罗顺忠.核技术应用［M］.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2009.
［5］王建吕，何仕均，朱南康，等.辐射/生物组合技术治理重污染工业废水的研究［C］//中国生物物理学会辐射与环境生物物理专业委员会，第二军医大学，黑龙江省疾病预防控制中心等.哈尔滨：第九届全国辐射与环境生物物理学术交流会，2011.
［6］刘树德.辐射技术在治理环境废水的应用［C］//中国核学会.第四届中国核学会省市区“三核”论坛报告论文集.天津：天津市核学会，2007.
［7］中华人民共和国生态环境部.2018年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报［M/OL］.［2019.4.12］.http://gts.mee.gov.cn/gtfwgl/gtfwjkglgg/201901/P020190102329655586300.pdf.
［8］张航源，胡世杰，杨强.发展核能助力建设美丽中国［J］.核安全，2018，17（3）:1-5.
［9］王丽君，王伟.我国北方雾霾天气的成因及政府治理对策［J］.山东工会论坛，2015，21（2）：62-64.
［10］周涛，汝小龙.北京市雾霾天气成因及治理措施研究［J］.华北电力大学学报（社会科学版），2012（2）：12-16.
［11］田扬捷，晏乃强，李道棠，等.核辐射技术在环境污染治理中的应用［J］.上海环境科学，2002（9）：557-560.
［12］王新华，王晨，白丽.煤炭消费结构趋势分析与调控机制研究［J］.煤炭经济研究，2014，34（11）：53-57.
［13］阚慧，伯鑫，屈加豹，等.2015 年海南省火电行业大气环境影响研究［J］.中国环境科学，2019，39（1）：428-439.
［14］李力春.中国各省份火电行业技术效率及其环境影响因素实证研究［J］.经济问题，2018（1）：71-77.
［15］叶旭东.我国煤炭行业去产能面临的挑战及对策建议［J］.煤炭经济研究，2016，36（6）：28-31.
［16］欧阳予.核能利用的意义及前景展望［J］.世界科技研究与发展，1998（5）：28-31.
改革开放四十多年来，我国经济发展迅速，现代化建设稳步进行。大工厂大企业趁着改革开放的春风纷纷在各省建厂经营，小工厂也如雨后春笋般不断涌现，人们的生活水平也不断提高。与此同时，生态环境却不断恶化，人们对美好生活环境的向往愈加强烈。习近平总书记在全国生态环境保护大会上强调“良好的生态环境是最普惠的民生福祉，坚持生态惠民、生态利民、生态为民，重点解决损害群众健康的突出环境问题，不断满足人民日益增长的优美生态环境需要。”［1］核技术的安全利用正契合国家生态文明建设的需要，在大气、污水治理、固体废物处置等方面大有可为。1 核技术在保护环境中的突出作用1.1 废水处理，打好碧水保卫战我国十分关注水污染问题，水环境的安全问题直接影响着人们的身体健康。在对全国195个城市用水的调查中，95%的城市用水受到了污染［2］。尽管水资源是可再生的，但在一定条件下它又是有限的资源。随着人口的增长，人们的生活水平不断提高，对水的需求也越来越大，受水循环周期影响，在短时间内使用过、污染过的水不能马上转换成人们需要的纯净的淡水，因此，水污染的治理已经刻不容缓［3］。辐射技术是目前对环境污水处理最有发展前途的技术方法，主要包括使用反应堆生产的放射性核素、加速器产生的高能电子束处理工业和生活污水［4］。利用加速器产生的电子束或γ射线对溶液中污染物进行辐射，可以分解其中的大分子物质并发生一系列反应生成活性非常高的自由基，如OH，H，H2O2等，最终使溶液达到无害的状态。对特定废水，通常会采用“电子束+”的工艺进行处理，即辐射技术污水处理的协同效应。例如，电子束辐射配合生物处理工艺可以处理含有二丁基萘璜酸钠（Nekal）的工业废水、印染废水及造纸废水［5］。γ射线辐射技术可以处理含有有机氯化物的水，降低城市污水中总有机碳（TOC）等含量，并且使污水中的病原体失去活性。γ射线辐射技术使用的γ射线由放射性核素60Co、137Cs产生，这些核素通常来自反应堆。利用辐射技术对污水进行处理，有效避免了使用化学试剂造成的二次污染，并且与传统方法相比，具有处理效率高、污染物分解彻底、反应速度快等突出优点［5］，还能实现分解有机农药、脱色、脱嗅等功能［6］。1.2 处置废物，推进净土保卫战人类生产生活离不开水、空气、土壤三个基本要素，固体废物通过污染水体、空气、土壤的途径，对我们生命健康造成危害。但是，在日常生活、生产建设和其他活动中，难免会产生污染环境的固体废物，包括城市生活垃圾、工业固体废物、污泥等。根据2018 年12 月国家生态环境部发布的《2018 年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》［7］的数据统计，2017年仅202个大、中城市产生的一般工业固体废物达到了13.1亿吨，生活垃圾为20194.4万吨。根据《2018中国环境统计年鉴》，我国工业固体废物产生量在2000—2010 年均处于增长态势，自2011 年以来，工业固体废物产生量在33亿吨左右波动，开始出现下降趋势（见图1）。尽管如此，我国固体废物产生基数却很大，如此大量的固体垃圾对我国固体垃圾处理能力提出了巨大挑战。图1 2000—2015年我国工业固体废物产生量Fig.1 China's industrial solid waste production from 2000 to 2015注：资料来源：《2018 年中国环境统计年鉴》，2011 年，生态环境部对统计制度中的指标体系、调查方法及相关技术规定等进行了修订,故不能与2010年直接比较在快中子反应堆中加砌一个炉子，把生活和工业垃圾放在高温的炉内，最终垃圾中金属溶化后沉到底部，而其他部分汽化之后成为炉渣可用于建筑材料。另外，采用处理污水的γ射线或电子束的技术，可用来降解人们生活中常见的废塑料，也可以处理含有大量病原体的污泥［4］。1.3 实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战大气污染问题在过去很长一段时间中是公众关注度高、影响范围广的民生话题，严重影响着居民的生命健康和我国的社会发展。经历三十多年经济的高增长，我国也不可避免地成为能源消费大国。2018 年，能源消费总量达到46.4亿吨标准煤，能源消耗结构以煤炭、石油为主（见图2）［8］，而大气污染的主要污染源是煤炭和石油。图2 我国能源消费构成（2017）Fig.2 China's energy consumption（2017）注：数据来源：《2018年中国统计年鉴》用于火电、钢铁企业的煤炭燃烧时产生的主要污染物有SO2、NOx等，用于提供汽车动力的非清洁油品燃烧之后，尾气排放的CO、NOx会形成光化学烟雾［9，10］。根据国家统计局最新废气中主要污染物排放量的统计，废气排放中主要污染物有NOx、SO2和烟（粉）尘（见图3）。运用电子束技术对烟气进行辐照，可以有效转化其中的NOx、SO2，转化后的产物配合氨进行中和作用形成肥料，不仅减轻了对人体的伤害，还为农业生产提供了肥料［11］。图3 2017年废气中主要污染物排放Fig.3 Major pollutant emissions in the exhaust gas in 2017注：数据来源：《2018年中国统计年鉴》然而，大气污染防治不仅要“治”，更关键、更根本的问题在于“防”。减少污染物排放才是打赢蓝天保卫战的关键，从问题根源处入手才能有效解决问题。煤电厂发电产生的污染问题不仅出现在煤炭燃烧过程中，更体现在煤炭采集、生产、加工、运输过程中。全国SO2排放总量中的53%来自煤电厂煤炭的燃烧，全国烟尘排放的20%来源于煤电厂。表1 功率为1×106kW的级电厂燃料比较Table 1 Comparison of fuels for power plants with a power of 1 million kW注：数据来源中国电力促进会核能分会比较项目 煤电厂 核电厂年消耗燃料2×106～3×106 t煤20～25 t核燃料年运输 每天约200节火车皮（50 t/节） 每年一辆重型卡车相关研究［12-14］表明，煤电厂发电效率受环境因素影响参差不齐，其他使用清洁能源发电占比越高的省份发电效率越高，对环境的污染也越小。我国正处于煤炭行业去产能的关键期，调整供给侧不合理的结构，进而促进煤炭行业转型升级，健康发展［15］。因此，控制煤电厂发展势头、在适当时候逐渐用核电厂取代煤电厂势在必行。2 核技术利用对环境保护的意义2.1 促进电力行业发展方式的转变我国电力行业的发展已有120年历史，火电一直是我国主要的发电方式。随着化石能源的大量开发和使用，生态环境受到了严重的污染。为了改善生态环境，我国电力行业的发展模式继续转型。我国提出优化能源结构的改革策略，取得了十分显著的效果。从表2中可以看出，2018 年，非化石能源消费在一次能源消费中的比重较2017年变大（见表3）。表2 我国能源消费结构Table 2 China's energy consumption单位：%注：数据来源：《中国能源发展报告2018》能源消费占一次能源消费比重能源类型2017年2018年煤炭60.459.0石油18.718.8天然气7.07.8核电1.72.0水电8.28.2风电2.2.4光伏0.81.2其他1.00.6核电的利用能转变过度依赖化石能源的发展方式，并保障清洁、安全能源的可持续供应，满足社会经济协调发展的需求，促进电力行业发展方式的转变。表3 2018年我国电力装机结构Table 3 China's power installation structure in 2018单位：%注：数据来源：《中国能源发展报告2018》类型 占比火电60.2核电2.4风电9.7太阳能发电9.22.2 响应节约能源的理念在19 世纪产业革命之前，人类能源消耗的增长非常缓慢。但产业革命以来，由于经济的发展，能源消耗量也迅速增长［16］。世界耗能的85%来自燃烧煤、石油、天然气等有机化石燃料，这些化石燃料消耗量的巨大增长，使它们在地球上的储量面临枯竭。核电站是将原子核裂变释放的能量转变为电能的系统和设备，是一种高能量、少耗料的电站。核电可以说是最经济、最高效的发电方式之一，也可以大大减少电站燃料的运输和储存问题。2.3 保护环境的重要举措安全开发利用核技术，能够治理大气和污水，处理固体废物，实现天更蓝、山更绿、水更清的目标。提高核能发电在全国发电总量中的比例，不仅可以保障我国能源安全，更重要的是可以有效替代煤炭、石油等能源。意味着煤炭、石油产生的烟尘、酸雨以及二氧化碳、二氧化硫等将大大减少。表4 功率为1×106kW级电厂燃料比较Table 4 Comparison of annual emissions of power plants with a power of 1 million kW注：数据来源：中国电力促进会核能分会项目 煤电厂 核电厂二氧化碳/t6×106～7×1060二氧化硫/t5×104～1×1050氮氧化合物/t20000～300000灰尘/t2000～30000乏燃料/t020～253 结论正如习近平总书记所说“建设美丽中国已经成为中国人民心向往之的奋斗目标”，倡导绿色发展是大势所趋，也是建设美丽中国的必须重视的内容。治理目前突出的环境问题，不管是从环境效益的角度还是经济效益角度来看，安全开发利用核技术正当其时。大力发展核电厂，促进电力行业的供给侧改革，实现能源消费结构的转型。参考文献［1］程宏毅.习近平在全国生态环境保护大会上强调：坚决打好污染防治攻坚战推动生态文明建设迈上新台阶［N］.人民日报，2018-05-20（1版）.［2］罗兰.我国地下水污染现状与防治对策研究［J］.中国地质大学学报（社会科学版），2008（2）：72-75.［3］肖羽堂，张晶晶，吴鸣，等.我国水资源污染与饮用水安全性研究［J］.长江流域资源与环境，2001（1）：51-59.［4］罗顺忠.核技术应用［M］.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2009.［5］王建吕，何仕均，朱南康，等.辐射/生物组合技术治理重污染工业废水的研究［C］//中国生物物理学会辐射与环境生物物理专业委员会，第二军医大学，黑龙江省疾病预防控制中心等.哈尔滨：第九届全国辐射与环境生物物理学术交流会，2011.［6］刘树德.辐射技术在治理环境废水的应用［C］//中国核学会.第四届中国核学会省市区“三核”论坛报告论文集.天津：天津市核学会，2007.［7］中华人民共和国生态环境部.2018年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报［M/OL］.［2019.4.12］.http://gts.mee.gov.cn/gtfwgl/gtfwjkglgg/201901/P020190102329655586300.pdf.［8］张航源，胡世杰，杨强.发展核能助力建设美丽中国［J］.核安全，2018，17（3）:1-5.［9］王丽君，王伟.我国北方雾霾天气的成因及政府治理对策［J］.山东工会论坛，2015，21（2）：62-64.［10］周涛，汝小龙.北京市雾霾天气成因及治理措施研究［J］.华北电力大学学报（社会科学版），2012（2）：12-16.［11］田扬捷，晏乃强，李道棠，等.核辐射技术在环境污染治理中的应用［J］.上海环境科学，2002（9）：557-560.［12］王新华，王晨，白丽.煤炭消费结构趋势分析与调控机制研究［J］.煤炭经济研究，2014，34（11）：53-57.［13］阚慧，伯鑫，屈加豹，等.2015 年海南省火电行业大气环境影响研究［J］.中国环境科学，2019，39（1）：428-439.［14］李力春.中国各省份火电行业技术效率及其环境影响因素实证研究［J］.经济问题，2018（1）：71-77.［15］叶旭东.我国煤炭行业去产能面临的挑战及对策建议［J］.煤炭经济研究，2016，36（6）：28-31.［16］欧阳予.核能利用的意义及前景展望［J］.世界科技研究与发展，1998（5）：28-31.
文章来源：核技术 网址: http://hjs.400nongye.com/lunwen/itemid-9129.shtml
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