加拿大目前正面臨著一個(gè)主要的淡水困境，在亞伯達(dá)省的東北角，坐落在廣闊的森林和濕地之間。

就在麥克默里堡(Fort McMurray)沿河而下，巨大的池塘綿延數(shù)英里，充滿有毒的水。

幾十年來(lái)，加拿大油砂工業(yè)一直在這些池塘中填充采油廢水。這些池塘的目的是儲(chǔ)存和再利用水，以減少?gòu)母浇陌⑺_巴斯卡河汲取的新水量。

將水再利用來(lái)開(kāi)采石油會(huì)導(dǎo)致尾礦池中積累越來(lái)越高濃度的有害污染物。因此，這些尾礦池中的水對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)，魚(yú)類(lèi)，青蛙和植物都是危險(xiǎn)的，并且通常是致命的。

目前，有足夠的類(lèi)似污泥的水填滿半百萬(wàn)個(gè)奧林匹克大小的游泳池，而且這個(gè)數(shù)量還在不斷增加。如此大量的廢水最近促使艾伯塔省的監(jiān)管者重新考慮尾礦池的管理。

艾伯塔省的新政策方向首次允許將尾礦池中的水有控制地釋放到環(huán)境中。尾礦池將在一定時(shí)間內(nèi)被淘汰，從而減少了將這些有毒水體無(wú)限期地留在我們土地上的責(zé)任。

將于2022年生效的新法規(guī)允許油砂公司向阿薩巴斯卡河排放1.3萬(wàn)億升液體廢物。這些計(jì)劃以及新近放寬的艾伯塔省環(huán)境監(jiān)測(cè)法規(guī)，引起了人們對(duì)野生生物和油砂開(kāi)發(fā)下游居民的潛在危害的擔(dān)憂。

油砂中的廢水必須經(jīng)過(guò)處理后才能釋放。顯然，尋找可以安全有效地凈化廢水的技術(shù)是緊迫的環(huán)境和人類(lèi)健康優(yōu)先事項(xiàng)。我們測(cè)試了一種有前途的新技術(shù)-二氧化鈦微粒-該技術(shù)具有成本效益，可持續(xù)性和高效率，可以清除亞伯達(dá)省油砂中的廢水。

一種新的綠色技術(shù)

二氧化鈦是許多家用產(chǎn)品(如牙膏和防曬霜)中的常見(jiàn)成分。當(dāng)二氧化鈦放在微粒(由玻璃制成的微小圓形物體)上時(shí)，會(huì)分解油砂廢水中的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)。該技術(shù)可以以極高的效率降解化學(xué)藥品：在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試期間不到24小時(shí)。

該技術(shù)是可回收的，可以多次使用。微粒漂浮在水的表面上，通過(guò)撇去表面的水使其易于收集，然后再利用。此外，該技術(shù)利用了太陽(yáng)的能量，與能源密集型方法相比，它是一種更具可持續(xù)性的選擇。

利用陽(yáng)光能量，該技術(shù)可以從水本身產(chǎn)生稱(chēng)為自由基的處理化學(xué)品。這些自由基分解了有毒的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，理論上留下了純凈的水。但是，我們不知道該技術(shù)是否會(huì)降低油砂化學(xué)品對(duì)生物的毒性，因此我們的研究團(tuán)隊(duì)著手回答這一問(wèn)題。

它真的有效嗎?

任何廢水處理的最終測(cè)試都是經(jīng)過(guò)處理的產(chǎn)品對(duì)植物和動(dòng)物是否安全。因此，我們測(cè)試了二氧化鈦微粒是否可以在尾礦池(稱(chēng)為環(huán)烷酸)中“吹散”有毒的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，從而使水清潔成魚(yú)。首先，我們將環(huán)烷酸稀釋至亞伯達(dá)省尾礦池中的濃度，然后用二氧化鈦處理。然后，我們將魚(yú)暴露于這些經(jīng)過(guò)處理和未經(jīng)處理的化學(xué)藥品中，以查看該技術(shù)的效果。

我們發(fā)現(xiàn)令人著迷。毫不奇怪，未經(jīng)處理的油砂廢水中的環(huán)烷酸對(duì)魚(yú)類(lèi)有劇毒。當(dāng)魚(yú)卵暴露于未經(jīng)處理的環(huán)烷酸時(shí)，大多數(shù)卵在孵化前就死亡了。

然而，當(dāng)處理環(huán)烷酸時(shí)，立即的致死作用幾乎完全消失了。該技術(shù)大大提高了魚(yú)卵的存活率。

這些結(jié)果令人振奮，因?yàn)樗鼈円馕吨趸伡夹g(shù)可以潛在地用于清理艾伯塔省的尾礦池。但是，我們還發(fā)現(xiàn)了有關(guān)該技術(shù)的一些重要信息，這些信息在實(shí)際使用之前必須加以考慮。

可以以不同的強(qiáng)度使用二氧化鈦技術(shù)清潔尾礦池中的水。根據(jù)處理水平，廢水中不同數(shù)量的有毒化學(xué)物質(zhì)會(huì)分解。

在我們的測(cè)試中，只有當(dāng)至少80%的化學(xué)物質(zhì)被分解時(shí)，處理后的水才不會(huì)對(duì)魚(yú)類(lèi)產(chǎn)生致命的殺傷力。當(dāng)環(huán)烷酸僅被治療部分分解時(shí)，我們實(shí)際上看到像心臟畸形一樣的亞致死作用甚至可能增強(qiáng)。這意味著，除非對(duì)廢水進(jìn)行徹底處理，否則對(duì)魚(yú)類(lèi)仍然有害。

因此，如果在艾伯塔省使用該技術(shù)，則必須對(duì)尾礦進(jìn)行強(qiáng)化處理，否則我們就有可能對(duì)野生生物造成傷害。

我們的研究表明，二氧化鈦微粒是一種有前途的技術(shù)，可用于清理艾伯塔省尾礦池中的大量廢水。但是仍然需要進(jìn)行更多的研究，特別是在不同物種和生命階段以及更復(fù)雜的生態(tài)終點(diǎn)上測(cè)試該技術(shù)安全性的研究。

最后，我們的研究警告說(shuō)，油砂廢水在排放到環(huán)境中之前如果處理不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致意想不到的生態(tài)后果。

我們從這里去哪里?

毫無(wú)疑問(wèn)，加拿大油砂行業(yè)生產(chǎn)和儲(chǔ)存的廢水是一個(gè)巨大而復(fù)雜的問(wèn)題。盡管眾所周知，尾礦池對(duì)野生動(dòng)植物和環(huán)境健康負(fù)有重大責(zé)任，但我們?cè)谇謇磉^(guò)程中仍未看到很多進(jìn)展。艾伯塔省的新政策方向已轉(zhuǎn)向消除尾礦池，但目前尚不清楚我們是否有適當(dāng)?shù)姆ㄒ?guī)和監(jiān)控程序來(lái)安全地執(zhí)行消除尾礦池的工作。