美國萊斯大學的科學家們正在用一種既節(jié)省能源又能再生土壤肥力的方式清潔被石油泄漏污染的土壤。  

他們使用一種被稱為熱解的方法，即在無氧的情況下加熱污染的土壤。“相比標準焚燒技術，這種方法能更有效地快速整治環(huán)境”，萊斯大學喬治布朗學院土木與環(huán)境工程系主任PedroAlvarez說，“我們最初的目標是加速對石油泄漏的響應，但是我們渴望把污染土壤變成肥沃的土壤”。  

Alvarez和同事們在美國化學學會期刊《環(huán)境科學與技術》上發(fā)表了論文，展示了他們是如何做到的。  

Alvarez說，近海石油泄漏往往最受關注，但98%的泄漏發(fā)生在陸地上。世界各國的工業(yè)界和政府每年花費超過100億美元清理石油泄漏。  

萊斯大學的團隊發(fā)現(xiàn)，熱解污染土壤三小時后，不僅降低了殘留的石油烴含量(遠低于規(guī)定的標準，通常小于0.1%)，而且通過將剩下的碳轉(zhuǎn)換為有益元素，增強了土壤的肥力。  

“我們最初認為我們可以把碳氫化合物變成生物炭，”Alvarez說，“我們是錯誤的，并沒有得到生物炭，但是得到了碳質(zhì)材料，我們稱之為炭和類似焦炭的東西。”  

“但我們的想法是對的，通過除去有毒污染物和疏水性(排斥植物需要的水)，并保留一些碳和營養(yǎng)物質(zhì)，能夠增強植物的生長。”他說。  

研究人員證實，在實驗室的再生土壤中成功地種植了生菜。論文的第一作者、萊斯大學的研究生JuliaVidonish表示：“沒有一種植物被正式作為石油毒性試驗的標準，但是，生菜已經(jīng)被公認為是對毒素(尤其是石油)很敏感的植物。”  

Alvarez認為，再生的土壤不一定被用于種植食物，但是它肯定可以用于植草以減少水土流失，恢復植被。  

“我們的工藝是部分熱解吸，但利用的是石油化學的方法。”萊斯大學的化學工程師、論文的合著者KyriacosZygourakis說。在無氧的情況下，研究人員將受污染的土壤加熱到420攝氏度左右，先把較輕的碳氫化合物驅(qū)逐出去，這是解吸的部分。但當溫度超過350攝氏度時，高分子量的碳氫化合物、樹脂和瀝青質(zhì)，經(jīng)過一系列的裂解和縮合反應形成固體炭，類似于煉油廠生產(chǎn)的石油焦。  

“我們將一些碳氫化合物以更為良性的固體形式留在處理過的土壤中，”KyriacosZygourakis說，“環(huán)境保護署沒有將石油焦歸類為危險廢物。換句話說，如果你想去除所有的碳氫化合物，必須把溫度提到更高，并使用氧氣燃燒焦炭。這樣就破壞了土壤，并多消耗了40%~60%的能量。”  

萊斯大學的生物地球化學家、論文合著者CarolineMasiello表示，通過熱解油污染土壤而產(chǎn)生的炭不同于生物炭。生物炭是一種粒子，是從土壤中的礦物顆粒分離出的，它有一個內(nèi)部物理結構以保有水分和養(yǎng)分，為微生物提供了一個家。但在這里，他們制造的是一個包裹礦物質(zhì)的有機薄膜層。  

Vidonish說，工藝是可擴展的且應與現(xiàn)有的修復設備相結合。“焚燒和熱解吸技術雖然是不同的，但是有相似之處。我們希望公司能夠設立可以移動的、油田規(guī)模的解吸裝置，并作一些修改，以做熱解。  

“我們可以去除所有的不良因素和所有的污染物，并最終獲得具有農(nóng)業(yè)價值的產(chǎn)品，而不是把土壤變成沙漠。”Zygourakis說。 

Vidonish說：“還有許多工藝流程可以優(yōu)化，下一步我們要了解熱解的時間和溫度如何影響土壤中炭的性質(zhì)。”

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