地熱水中硼與碳酸鹽類礦物吸附過程的實驗研究

劉家千琳,正安婷,望堯瑤,陳子豪,譚天暢

(長江大學 資源與環境學院,湖北 武漢 430100)

0 引言

硼是自然界中普遍存在的一種元素,也是各種生命體生長發育不可或缺的一種元素,但當硼攝入過量時,就會在環境介質中具有很大的危害效應[1],世界衛生組織規定,人體飲用水中硼的含量應小于0.5 mg/L,植被灌溉水中硼含量應小于1 mg/L[2]。過量攝入會造成人體慢性中毒,伴隨腹瀉、頭痛、惡心等一系列癥狀,嚴重時可使肝臟造成損害,腦和肺出現水腫甚至導致死亡,植物則會產生葉片枯黃、脫落,光合作用能力降低等影響,致使植物生長受阻[3]。地熱資源是一種用途廣泛、綠色環保、運營成本低的可再生清潔能源,合理開發利用地熱資源可以獲得很大的經濟效益。但高溫地熱流體中硼含量很高往往很高[4],當高溫地熱流體從泉口或地熱井口直接排放時會對環境造成破壞,尤其是當大規模開發利用時,排放到環境中的硼總量會更大,造成更加嚴峻的地熱區周邊環境的硼污染問題。

高溫地熱系統中,在地熱流體從地層深處上升到地表的運動過程中,由于所處地層溫度及壓力的降低,以及二氧化碳的逸出,在地熱流體泉口經常會形成碳酸鹽類礦物層(鈣華)。相關研究指出,碳酸鹽類礦物表面較為活躍的羥基官能團能與硼產生配位體交換反映,從而硼通過化學反應被吸附到固相沉積物中。碳酸鹽類礦物的這種吸附作用可以在一定程度上減少地熱流體中的硼直接排放到環境后所造成的危害。……