針對目前熱解技術在修復重質石油污染土壤過程中存在能耗高且對土壤生態(tài)功能破壞大等缺點，近日，國際學術期刊Journal of Hazardous Materials在線發(fā)表了“Hematite-facilitated Pyrolysis: An Innovative Method for Remediating Soils Contaminated with Heavy Hydrocarbons”。本研究利用廉價易得、綠色環(huán)保的三氧化二鐵（Fe2O3）作為添加劑對重質石油污染土壤進行強化熱解修復，研究結果表明，F(xiàn)e2O3能夠降低反應能量勢壘，使重質石油烴能在相對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技術國家工程實驗室中國環(huán)境科學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、儲運、加工和使用過程中，因滲漏、溢出等原因可能造成嚴重的土壤污染。其中，重質石油烴作為石油的組成部分，主要是由芳香烴、膠質和瀝青質等大分子有機物構成，在土壤環(huán)境中即使經(jīng)過數(shù)十年的自然風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。熱解技術可在300-500 °C將重質石油烴（膠質、瀝青質等）熱解為可揮發(fā)去除的輕質油和無毒害的焦炭類物質，與焚燒技術相比，熱解技術應用于修復石油污染土壤可能節(jié)省40%-60%的能耗。然而，該技術仍存在能耗高對土壤生態(tài)功能破壞大等缺點。

因此，為了進一步降低熱解技術修復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易得綠色環(huán)保的Fe2O3添加劑對重質石油污染土壤在相對較低的熱解溫度和相對較短的時間下進行強化熱解修復，基于對土壤中污染物的去除效率、土壤理化性質變化及生態(tài)功能恢復的分析和表征，揭示了Fe2O3強化熱解修復重質石油污染土壤的機理，為熱解技術在我國石油污染土壤中的應用提供理論和技術支持。

研究表明，在熱解溫度為400°C、時間為30min的條件下，相比于傳統(tǒng)無添加劑熱解修復后的土壤，添加5%Fe2O3強化熱解修復后的土壤中總石油烴（TPH）去除率提升了25.5%，其中芳香烴、膠質和瀝青質三個重質組分的去除率分別增加了67.8%、52.3%和67.9%，土壤理化性質分析結果表明Fe2O3強化熱解修復后土壤持水率顯著增加。作者通過SEM-EDX表征發(fā)現(xiàn)Fe2O3強化熱解修復后土壤表面變黑且出現(xiàn)大量微孔結構，XPS分析結果表明這層黑色且具有大量微孔結構的物質為石墨碳層。作者還發(fā)現(xiàn)Fe2O3強化熱解修復后土壤中小麥發(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強化熱解技術能夠恢復并提升土壤生態(tài)功能。