熱處理是修復(fù)有機(jī)污染土的有效方式之一，如何更快、更高效的修復(fù)有機(jī)污染土成為研究熱點(diǎn)。例如，同時(shí)關(guān)注修復(fù)成本和效率，會(huì)帶來(lái)更大的能耗，不符合綠色低碳修復(fù)理念。如何確定熱修復(fù)過(guò)程中土壤微觀性質(zhì)的轉(zhuǎn)變機(jī)制、修復(fù)達(dá)標(biāo)后剩余工程價(jià)值以及評(píng)價(jià)修復(fù)的低碳路徑成為亟待解決的難題。

　　中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所海洋與環(huán)境巖土工程研究中心利用結(jié)構(gòu)表征、形貌表征和化學(xué)形態(tài)表征相結(jié)合的方法，對(duì)典型熱修復(fù)后土壤的微觀性質(zhì)的變化進(jìn)行了定性、定量分析，同時(shí)，采用X射線光電子能譜和掃描電子顯微鏡等微觀觀測(cè)手段（圖1），發(fā)現(xiàn)了熱效應(yīng)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化機(jī)制的影響規(guī)律，確定了土壤演化生成新礦物、分解礦物和有機(jī)質(zhì)（鐵錳離子釋放）以及熱解炭等關(guān)鍵影響行為（圖2）。研究發(fā)現(xiàn)：有機(jī)質(zhì)的分解和熱解炭的賦存使土壤pH值發(fā)生波動(dòng)，并降低表面電位；熱修復(fù)后土顆粒的再膠結(jié)和新礦物（如伊利石、堇青石）的形成使其具有更高的抗壓抗剪強(qiáng)度，滲透系數(shù)因水化層的壓縮及新礦物的生成而增大。

　　該研究以四種典型異位熱脫附技術(shù)為背景（150°C/350°C/550°C熱修復(fù)及150°C熱氧化耦合修復(fù)），建立考慮修復(fù)成本和修復(fù)后土壤再利用的綜合指標(biāo)，包括力學(xué)參數(shù)（如液塑限、粒徑分布、滲透系數(shù)等）和生態(tài)指標(biāo)參數(shù)（如土壤碳量、生物量等）。研究開發(fā)了基于AHP-EWM-TOPSIS模型的可持續(xù)性評(píng)估工具，構(gòu)建了實(shí)際修復(fù)成本-土壤工程利用價(jià)值-土壤生態(tài)利用價(jià)值的綜合評(píng)價(jià)體系（圖3），實(shí)現(xiàn)了從備選修復(fù)技術(shù)包中優(yōu)化遴選的技術(shù)突破，為污染土的綠色低碳處置與修復(fù)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

　　相關(guān)研究成果以Thermal desorption optimization for the remediation of hydrocarbon-contaminated soils by a self-built sustainability evaluation tool為題，發(fā)表在Journal of Hazardous Materials上。研究工作得到國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目的支持。

　　論文鏈接 

圖1.熱修復(fù)后土壤礦物結(jié)構(gòu)演化規(guī)律

圖2.熱修復(fù)后土壤結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化機(jī)制

圖3.熱修復(fù)后土壤綜合價(jià)值的低碳評(píng)價(jià)