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?!跋啾葮?biāo)準(zhǔn)焚燒技術(shù),,這種方法能更有效地快速整治環(huán)境”,,萊斯大學(xué)喬治布朗學(xué)院土木與環(huán)境工程系主任Pedro Alvarez說,“我們最初的目標(biāo)是加速對石油泄漏的響應(yīng),,但是我們渴望把污染的土壤變成肥沃的土壤”,。
Alvarez和同事們在美國化學(xué)學(xué)會期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》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(guān)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(fèi)超過100億美元清理石油泄漏,。
萊斯大學(xué)的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),熱解污染土壤三小時(shí)后,,不僅降低了殘留的石油烴含量(遠(yuǎn)低于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),,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(qiáng)了土壤的肥力,。
“我們最初認(rèn)為我們可以把碳?xì)浠衔镒兂缮锾?,”Alvarez 說,“我們是錯(cuò)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(qiáng)植物的生長?!彼f,。
研究人員證實(shí),在實(shí)驗(yàn)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(xué)的研究生Julia Vidonish表示:“沒有一種植物被正式作為石油毒性試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn),但是,,生菜已經(jīng)被公認(rèn)為是對毒素(尤其是石油)很敏感的植物,。”
Alvarez 認(rèn)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(fù)植被,。
“我們的工藝是部分熱解吸,,但利用的是石油化學(xué)的方法?!比R斯大學(xué)的化學(xué)工程師,、論文的合著者Kyriacos Zygourakis 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?xì)浠衔矧?qū)逐出去,這是解吸的部分,。但當(dāng)溫度超過350攝氏度時(shí),,高分子量的碳?xì)浠衔铩渲蜑r青質(zhì),,經(jīng)過一系列的裂解和縮合反應(yīng)形成固體炭,,類似于煉油廠生產(chǎn)的石油焦。
“我們將一些碳?xì)浠衔镆愿鼮榱夹缘墓腆w形式留在處理過的土壤中,”Kyriacos Zygourakis說,,“環(huán)境保護(hù)署沒有將石油焦歸類為危險(xiǎn)廢物,。換句話說,如果你想去除所有的碳?xì)浠衔?,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(xué)的生物地球化學(xué)家,、論文合著者Caroline Masiello 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(gè)內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)以保有水分和養(yǎng)分,,為微生物提供了一個(gè)家,。但在這里,他們制造的是一個(gè)包裹礦物質(zhì)的有機(jī)薄膜層,。
Vidonish說,,工藝是可擴(kuò)展的且應(yīng)與現(xiàn)有的修復(fù)設(shè)備相結(jié)合?!胺贌蜔峤馕夹g(shù)雖然是不同的,,但是有相似之處。我們希望公司能夠設(shè)立可以移動(dòng)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(jià)值的產(chǎn)品,而不是把土壤變成沙漠,?!盳ygourakis 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(shí)間和溫度如何影響土壤中炭的性質(zhì),。”