針對(duì)目前熱解技術(shù)在修復(fù)重質(zhì)石油污染土壤過程中存在能耗高且對(duì)土壤生態(tài)功能破壞大等缺點(diǎn)，近日，國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Hazardous Materials在線發(fā)表了“Hematite-facilitated Pyrolysis: An Innovative Method for Remediating Soils Contaminated with Heavy Hydrocarbons”。本研究利用廉價(jià)易得、綠色環(huán)保的三氧化二鐵（Fe2O3）作為添加劑對(duì)重質(zhì)石油污染土壤進(jìn)行強(qiáng)化熱解修復(fù)，研究結(jié)果表明，F(xiàn)e2O3能夠降低反應(yīng)能量勢壘，使重質(zhì)石油烴能在相對(duì)較低的溫度下開始裂解，提升了熱解效率。該研究由污染場地安全修復(fù)技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室中國環(huán)境科學(xué)研究院分室谷慶寶研究員課題組完成。

本文的研究背景是基于石油在開采、儲(chǔ)運(yùn)、加工和使用過程中，因滲漏、溢出等原因可能造成嚴(yán)重的土壤污染。其中，重質(zhì)石油烴作為石油的組成部分，主要是由芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等大分子有機(jī)物構(gòu)成，在土壤環(huán)境中即使經(jīng)過數(shù)十年的自然風(fēng)化作用依然不能降解，給土壤環(huán)境和人居安全造成了一定的威脅。熱解技術(shù)可在300-500 °C將重質(zhì)石油烴（膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等）熱解為可揮發(fā)去除的輕質(zhì)油和無毒害的焦炭類物質(zhì)，與焚燒技術(shù)相比，熱解技術(shù)應(yīng)用于修復(fù)石油污染土壤可能節(jié)省40%-60%的能耗。然而，該技術(shù)仍存在能耗高對(duì)土壤生態(tài)功能破壞大等缺點(diǎn)。

因此，為了進(jìn)一步降低熱解技術(shù)修復(fù)石油污染土壤的能耗，維持土壤的生態(tài)功能，本研究首次采用廉價(jià)易得綠色環(huán)保的Fe2O3添加劑對(duì)重質(zhì)石油污染土壤在相對(duì)較低的熱解溫度和相對(duì)較短的時(shí)間下進(jìn)行強(qiáng)化熱解修復(fù)，基于對(duì)土壤中污染物的去除效率、土壤理化性質(zhì)變化及生態(tài)功能恢復(fù)的分析和表征，揭示了Fe2O3強(qiáng)化熱解修復(fù)重質(zhì)石油污染土壤的機(jī)理，為熱解技術(shù)在我國石油污染土壤中的應(yīng)用提供理論和技術(shù)支持。

研究表明，在熱解溫度為400°C、時(shí)間為30min的條件下，相比于傳統(tǒng)無添加劑熱解修復(fù)后的土壤，添加5%Fe2O3強(qiáng)化熱解修復(fù)后的土壤中總石油烴（TPH）去除率提升了25.5%，其中芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)三個(gè)重質(zhì)組分的去除率分別增加了67.8%、52.3%和67.9%，土壤理化性質(zhì)分析結(jié)果表明Fe2O3強(qiáng)化熱解修復(fù)后土壤持水率顯著增加。作者通過SEM-EDX表征發(fā)現(xiàn)Fe2O3強(qiáng)化熱解修復(fù)后土壤表面變黑且出現(xiàn)大量微孔結(jié)構(gòu)，XPS分析結(jié)果表明這層黑色且具有大量微孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)為石墨碳層。作者還發(fā)現(xiàn)Fe2O3強(qiáng)化熱解修復(fù)后土壤中小麥發(fā)芽率和生物產(chǎn)量顯著提高，甚至優(yōu)于無污染土壤，表明Fe2O3強(qiáng)化熱解技術(shù)能夠恢復(fù)并提升土壤生態(tài)功能。