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發(fā)布時(shí)間： 2016年07月26日
《舌尖上的中國(guó)》熱播，各色美味的食材映入了大家的眼簾；然而，一直以來(lái)“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(lái)，土壤污染對(duì)生態(tài)環(huán)境、食品安全和人體健康已構(gòu)成嚴(yán)重威脅，治理土壤污染迫在眉睫。
5月28日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，明確提出要求開(kāi)展土壤污染的治理與修復(fù)，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(fù)治理藥劑和修復(fù)技術(shù)的匱乏，已成為實(shí)施的瓶頸。土壤污染治理迫切呼吁能夠找準(zhǔn)病根的“處方”。
修復(fù)“毒地”的“良藥”
面對(duì)“毒地”，人們并不是沒(méi)有辦法。中國(guó)石油大學(xué)（華東）教授田原宇告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，腐植酸是土壤的“良藥”，在修復(fù)污染和退化土壤方面一枝獨(dú)秀，修復(fù)改良效果好、效益高。
田原宇介紹說(shuō)，腐植酸是大分子有機(jī)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(tuán)，如共軛雙鍵、羥基、羧基、酚羥基、羰基等多種官能團(tuán)，不僅能改善土壤結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)土壤肥力、恢復(fù)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，減輕或消除土壤重金屬污染，是一種最有工業(yè)化應(yīng)用前景的土壤生態(tài)修復(fù)改良劑。
然而，要得到足夠多的腐殖酸并非易事?！澳壳埃菜岙a(chǎn)品的主要來(lái)源是礦源腐植酸，由于原料有效組分含量低、活性官能團(tuán)固化，需要對(duì)原料不斷活化和純化。而這個(gè)過(guò)程中要消耗較多的堿和酸，如此一來(lái)將產(chǎn)生大量的高濃有機(jī)廢水，會(huì)造成生產(chǎn)成本高、環(huán)境代價(jià)大的困境?！碧镌钫f(shuō)：“當(dāng)下亟須解決高活性和高純度的液體腐植酸修復(fù)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(xué)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(fèi)地域限制，能夠滿(mǎn)足大規(guī)模、高效、高值化和清潔無(wú)污染的要求，被公認(rèn)為是“本世紀(jì)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(dá)40%以上，酸性大，黏度高，熱值僅有石油燃油的一半，在目前國(guó)家原油價(jià)格斷崖式下跌的情況下，其作為燃料油不具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。但其富含羧基等活性官能團(tuán)，廉價(jià)優(yōu)質(zhì)，無(wú)須活化處理，引起了田原宇團(tuán)隊(duì)的關(guān)注。
田原宇團(tuán)隊(duì)通過(guò)元素組成、結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)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(tuán)，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(lái)源和生物質(zhì)熱解液體的用途。
與此同時(shí)，在中國(guó)工程院院士謝克昌的指導(dǎo)下，田原宇團(tuán)隊(duì)通過(guò)工藝設(shè)備一體化開(kāi)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(dǎo)致床料結(jié)焦死床等難題，建成了國(guó)際首套20萬(wàn)噸/年生物質(zhì)熱解液化裝置，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)的大規(guī)模綠色高效煉制。
無(wú)二次污染的永久可持續(xù)修復(fù)
近年來(lái)，重金屬污染物導(dǎo)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。鉻污染處理被認(rèn)為是鉻化工行業(yè)最令人頭痛的問(wèn)題，也是世界性難題。
國(guó)內(nèi)最常用的鉻污染土壤修復(fù)治理技術(shù)是硫酸亞鐵還原法，其不可避免地會(huì)引入二次污染，同時(shí)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞，對(duì)修復(fù)后土壤的種植或綠化帶來(lái)了困難。
田原宇團(tuán)隊(duì)傾力解決了這個(gè)難題。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和中試數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)證實(shí)了腐植酸中的羥基、酚羥基、羰基等還原性官能團(tuán)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(shí)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(tuán)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(guò)腐植酸促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，確保修復(fù)土壤恢復(fù)其種植和綠化的功能，實(shí)現(xiàn)無(wú)二次污染的永久可持續(xù)修復(fù)。
團(tuán)隊(duì)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(tuán)?；謴?fù)種植功能四位一體的協(xié)同修復(fù)鉻污染土壤的機(jī)理，為鉻污染土壤實(shí)現(xiàn)綠色修復(fù)提供了理論依據(jù)。
我國(guó)有近70個(gè)主要鉻渣污染場(chǎng)地和幾百家電鍍、皮革等企業(yè)，其造成的嚴(yán)重土壤鉻污染，影響著地下水及飲用水源情況。田原宇團(tuán)隊(duì)與濟(jì)南杰興環(huán)保技術(shù)有限公司、山東科技大學(xué)、山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院產(chǎn)學(xué)研協(xié)同合作，首次以生物熱解液體為原料，通過(guò)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(fù)劑，并在濟(jì)南裕興化工廠進(jìn)行了鉻污染土壤修復(fù)中試示范，修復(fù)土壤并委托通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)上海有限公司檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了鉻污染土壤中99.92%以上的六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，有效阻止了鉻離子遷移，無(wú)二次污染，脫毒效果和經(jīng)濟(jì)性良好。
修復(fù)土壤放置30天后，土壤中和浸出液中六價(jià)鉻均未被檢出，徹底解決了硫酸亞鐵還原法的修復(fù)反彈難題。山東省農(nóng)科院對(duì)修復(fù)后經(jīng)進(jìn)行修復(fù)完土壤植物栽種試驗(yàn)，對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行檢驗(yàn)表明土壤養(yǎng)分豐富，修復(fù)后直接種植作物，作物長(zhǎng)勢(shì)良好，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)年治理當(dāng)年即可種植，為我國(guó)70個(gè)主要鉻渣污染場(chǎng)地的土壤修復(fù)治理提供了技術(shù)支撐。
同時(shí)，生物腐植酸鉻污染土壤綠色修復(fù)劑還用于山東北方光學(xué)電子有限公司電鍍污泥治理，效果良好。
業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示，此技術(shù)原創(chuàng)性強(qiáng)，在鉻污染土壤高效修復(fù)方面取得了顯著的突破，處于同類(lèi)研究國(guó)際領(lǐng)先水平，建議政府有關(guān)部門(mén)和行業(yè)協(xié)會(huì)加大推廣力度，使該技術(shù)早日大量推廣應(yīng)用。同時(shí)，加強(qiáng)修復(fù)后土壤的長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)。
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