美科学家发明热解技术将油污土壤变沃土

　　他们使用一种被称为热解的方法，即在无氧的情况下加热污染的土壤。“相比标准焚烧技术，这种方法能更有效地快速整治环境”，莱斯大学乔治布朗学院土木与环境工程系主任Pedro Alvarez说，“我们最初的目标是加速对石油泄漏的响应，但是我们渴望把污染的土壤变成肥沃的土壤”。

　　Alvarez和同事们在美国化学学会期刊《环境科学与技术》上发表了论文，展示了他们是如何做到的。

　　Alvarez说，近海石油泄漏往往最受关注，但98%的泄漏发生在陆地上。世界各国的工业界和政府每年花费超过100亿美元清理石油泄漏。

　　莱斯大学的团队发现，热解污染土壤三小时后，不仅降低了残留的石油烃含量（远低于规定的标准，通常小于0.1%），而且通过将剩下的碳转换为有益元素，增强了土壤的肥力。

　　“我们最初认为我们可以把碳氢化合物变成生物炭，”Alvarez 说，“我们是错误的，并没有得到生物炭，但是得到了碳质材料，我们称之为炭和类似焦炭的东西。”

　　“但我们的想法是对的，通过除去有毒污染物和疏水性（排斥植物需要的水），并保留一些碳和营养物质，能够增强植物的生长。”他说。

　　研究人员证实，在实验室的再生土壤中成功地种植了生菜。论文的第一作者、莱斯大学的研究生Julia Vidonish表示：“没有一种植物被正式作为石油毒性试验的标准，但是，生菜已经被公认为是对毒素（尤其是石油）很敏感的植物。”

　　Alvarez 认为，再生的土壤不一定被用于种植食物，但是它肯定可以用于植草以减少水土流失，恢复植被。

　　“我们的工艺是部分热解吸，但利用的是石油化学的方法。”莱斯大学的化学工程师、论文的合著者Kyriacos Zygourakis 说。在无氧的情况下，研究人员将受污染的土壤加热到420摄氏度左右，先把较轻的碳氢化合物驱逐出去，这是解吸的部分。但当温度超过350摄氏度时，高分子量的碳氢化合物、树脂和沥青质，经过一系列的裂解和缩合反应形成固体炭，类似于炼油厂生产的石油焦。

　　“我们将一些碳氢化合物以更为良性的固体形式留在处理过的土壤中，”Kyriacos Zygourakis说，“环境保护署没有将石油焦归类为危险废物。换句话说，如果你想去除所有的碳氢化合物，必须把温度提到更高，并使用氧气燃烧焦炭。这样就破坏了土壤，并多消耗了40%~60%的能量。”

　　莱斯大学的生物地球化学家、论文合著者Caroline Masiello 表示，通过热解油污染土壤而产生的炭不同于生物炭。生物炭是一种粒子，是从土壤中的矿物颗粒分离出的，它有一个内部物理结构以保有水分和养分，为微生物提供了一个家。但在这里，他们制造的是一个包裹矿物质的有机薄膜层。

　　Vidonish说，工艺是可扩展的且应与现有的修复设备相结合。“焚烧和热解吸技术虽然是不同的，但是有相似之处。我们希望公司能够设立可以移动的、油田规模的解吸装置，并作一些修改，以做热解。

　　“我们可以去除所有的不良因素和所有的污染物，并最终获得具有农业价值的产品，而不是把土壤变成沙漠。”Zygourakis 说。

　　Vidonish说：“还有许多工艺流程可以优化，下一步我们要了解热解的时间和温度如何影响土壤中炭的性质。”（胡璇子编译）