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田原宇指導團隊成員分析實驗數(shù)據(jù)。
《舌尖上的中國》熱播，各色美味的食材映入了大家的眼簾；然而，一直以來“舌尖上的安全”敲響的警鐘卻從未間斷。大氣和水作為污染物的載體，可以采取控制污染源的辦法緩解，而直接關(guān)系“舌尖上的安全”的土壤，既是污染物的載體，也是污染的本源。近年來，土壤污染對生態(tài)環(huán)境、食品安全和人體健康已構(gòu)成嚴重威脅，土壤修復迫在眉睫，物質(zhì)快速熱解液化技術(shù)的出現(xiàn)為土壤修復帶來更佳的方式。
5月28日，國務(wù)院印發(fā)《土壤污染防治行動計劃》，明確提出要求開展土壤污染的治理與修復，改善區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量。然而，易推廣、成本低、效果好的適用修復治理藥劑和修復技術(shù)的匱乏，已成為實施的瓶頸。土壤修復迫切呼吁能夠找準病根的“處方”。
修復“毒地”的“良藥”
面對“毒地”，人們并不是沒有辦法。中國石油大學(華東)教授田原宇說，腐植酸是土壤修復的“良藥”，在修復污染和退化土壤方面一枝獨秀，修復改良效果好、效益高。
田原宇介紹說，腐植酸是大分子有機弱酸混合物，保持了各種結(jié)構(gòu)成分的自然狀態(tài)和生物活性及其豐富的官能團，如共軛雙鍵、羥基、羧基、酚羥基、羰基等多種官能團，不僅能改善土壤結(jié)構(gòu)、增強土壤肥力、恢復土壤種植功能和消減鹽堿化，還能與重金屬離子形成絡(luò)合物，減輕或消除土壤污染，是一種最有工業(yè)化應(yīng)用前景的土壤修復改良劑。
然而，要得到足夠多的腐殖酸并非易事。“目前，腐植酸產(chǎn)品的主要來源是礦源腐植酸，由于原料有效組分含量低、活性官能團固化，需要對原料不斷活化和純化。而這個過程中要消耗較多的堿和酸，如此一來將產(chǎn)生大量的高濃有機廢水，會造成生產(chǎn)成本高、環(huán)境代價大的困境。”田原宇說：“當下亟須解決高活性和高純度的液體腐植酸土壤修復劑的低成本、清潔制取等難題。”
“生物質(zhì)快速熱解液”化身優(yōu)質(zhì)腐植酸
近三十年新興的生物質(zhì)快速熱解液化技術(shù)是生物質(zhì)熱化學轉(zhuǎn)化中獲取液體應(yīng)用最多的技術(shù)，不存在產(chǎn)品規(guī)模和消費地域限制，能夠滿足大規(guī)模、高效、高值化和清潔無污染的要求，被公認為是“本世紀生物能最有工業(yè)化發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)”。
生物熱解液體含氧高達40%以上，酸性大，黏度高，熱值僅有石油燃油的一半，在目前國家原油價格斷崖式下跌的情況下，其作為燃料油不具有競爭優(yōu)勢。但其富含羧基等活性官能團，廉價優(yōu)質(zhì)，無須活化處理，引起了田原宇團隊的關(guān)注。
田原宇團隊通過元素組成、結(jié)構(gòu)、官能團及性質(zhì)分析，首次確定了生物質(zhì)熱解液體與礦源腐植酸組成和物化性質(zhì)相同，富含羧基、酚基、酮基、酚羥基等活性官能團，分子量分段清晰，是優(yōu)質(zhì)的高活性生物液體腐植酸，極大地拓寬了腐植酸的來源和生物質(zhì)熱解液體的用途。
與此同時，在中國工程院院士謝克昌的指導下，田原宇團隊通過工藝設(shè)備一體化開發(fā)了生物質(zhì)自混合下行循環(huán)流化床毫秒熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，解決了超短接觸熱質(zhì)傳遞與反應(yīng)調(diào)控、液體帶灰、半焦載體異重返料、鉀離子導致床料結(jié)焦死床等難題，建成了國際首套20萬噸/年生物質(zhì)熱解液化裝置，實現(xiàn)了生物質(zhì)的大規(guī)模綠色高效煉制。
無二次污染的永久可持續(xù)修復
近年來，重金屬污染物導致的土壤污染尤為突出，其中受鉻污染的土壤更是重中之重。鉻污染土壤修復被認為是鉻化工行業(yè)最令人頭痛的問題，也是世界性難題。
國內(nèi)最常用的鉻污染土壤修復治理技術(shù)是硫酸亞鐵還原法，其不可避免地會引入二次污染，同時土壤團粒結(jié)構(gòu)破壞，對修復后土壤的種植或綠化帶來了困難。
田原宇團隊傾力解決了這個難題。通過大量的實驗和中試數(shù)據(jù)，團隊證實了腐植酸中的羥基、酚羥基、羰基等還原性官能團與Cr6+在pH值小于5的條件下，發(fā)生還原反應(yīng)生成Cr3+，Cr3+再與腐植酸中的羧基生成絡(luò)合物，實現(xiàn)鉻污染土壤的原位還原與固定;腐植酸與脫毒后含鉻土壤形成團粒結(jié)構(gòu)，包裹了土壤顆粒，阻隔了土壤顆粒內(nèi)部殘留Cr3+的滲出，防止了Cr3+的二次氧化和治理土壤的二次反彈;另外通過腐植酸促進土壤團粒結(jié)構(gòu)形成，確保修復土壤恢復其種植和綠化的功能，實現(xiàn)無二次污染的永久可持續(xù)修復。
團隊首次提出了生物腐植酸還原、絡(luò)合固定、包裹阻斷和土壤團粒化恢復種植功能四位一體的協(xié)同修復鉻污染土壤的機理，為鉻污染土壤修復實現(xiàn)提供了理論依據(jù)。
我國有近70個主要鉻渣污染場地和幾百家電鍍、皮革等企業(yè)，其造成的嚴重的鉻土壤污染，影響著地下水及飲用水源情況。田原宇團隊與多個企業(yè)和高校協(xié)同合作，首次以生物熱解液體為原料，通過多種添加劑改性和配方優(yōu)化，成功制取了鉻污染土壤生物腐植酸綠色修復劑，并在進行了鉻污染土壤修復中試示范，土壤修復并委托通標標準技術(shù)服務(wù)上海有限公司檢測，實現(xiàn)了鉻污染土壤中99.92%以上的六價鉻還原為三價鉻，有效阻止了鉻離子遷移，無二次污染，脫毒效果和經(jīng)濟性良好。
土壤修復放置30天后，土壤中和浸出液中六價鉻均未被檢出，徹底解決了硫酸亞鐵還原法的修復反彈難題。山東省農(nóng)科院對修復后經(jīng)進行修復完土壤植物栽種試驗，對土壤營養(yǎng)進行檢驗表明土壤養(yǎng)分豐富，修復后直接種植作物，作物長勢良好，實現(xiàn)了當年治理當年即可種植，為我國70個主要鉻渣污染場地的土壤修復治理提供了技術(shù)支撐。
同時，生物腐植酸鉻污染土壤綠色修復劑還用于電鍍污泥治理，效果良好。
業(yè)內(nèi)專家表示，此技術(shù)原創(chuàng)性強，在鉻污染土壤修復方面取得了顯著的突破，處于同類研究國際領(lǐng)先水平，建議政府有關(guān)部門和行業(yè)協(xié)會加大推廣力度，使該技術(shù)早日大量推廣應(yīng)用。同時，加強修復后土壤的長期跟蹤監(jiān)測。
| 類別： | 行業(yè)資訊 |
| 標簽： | 污染,土壤,技術(shù),聯(lián)產(chǎn) |
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