工業(yè)產(chǎn)生的有毒物質(zhì)已經(jīng)危害水源和土壤，但現(xiàn)有的科技手段仍無法解決土壤毒化的問題。近期，美國萊斯大學(xué)（Rice University）和美國陸軍工程研究與發(fā)展中心（ERDC）共同探索利用高溫電熱的新方法來修復(fù)土壤，取得良好實驗效果。
目前，土壤的污染源主要是鉛、砷、鋅、鈷、汞、鎳等重金屬和農(nóng)藥、微塑膠等。除人為污染外，地震、洪水或其它自然災(zāi)害，也會造成土地和水的污染。過去凈化土壤的方法，大多耗費時間和財力，還可能造成二次污染，因此急需尋找新方法以應(yīng)對土壤污染。
研究人員采用高溫電熱（HET）對被污染的土壤進行電脈沖凈化。他們先是把被污染的土壤與無毒、富含碳（生物碳）的化合物混合，以便短電流能在幾秒鐘內(nèi)將土壤溫度升至1000°C到3000°C，沖擊土壤中的有機污染物和重金屬，使有機污染物轉(zhuǎn)變成無毒的石墨礦物質(zhì)，而有毒的重金屬則變成金屬蒸氣。
這種方法與傳統(tǒng)的熱脫附技術(shù)（溫度小于400°C）不同，它能夠有效地把熱能引入土壤中，且過程耗能低，又解決過去熱脫附技術(shù)只能用于揮發(fā)性或半揮發(fā)性污染物上。
研究人員把含有汞（300 ppm）、鉛（1,000ppm）、鎳（2,000 ppm）、鈷（10,000ppm）和銅（10,000ppm）的一小撮金屬鹽和生物碳混入干凈的土壤后，進行4次高溫電熱（HET）。結(jié)果是土壤中的重金屬含量快速降至0ppm，或達到人類健康標(biāo)準值。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，HET土壤凈化法最佳的電壓和電流選擇是100伏特（V）和100安培（A），能使得土壤重金屬的凈化效果達到80%以上。
科學(xué)家將石英管放置在含有重金屬的土壤上方，收集那些被高溫蒸發(fā)的重金屬，以達到金屬有效再利用和收集的目的。這種作法有效防止重金屬再次釋放到環(huán)境中。
研究還發(fā)現(xiàn)，即使是含有汞化合物（氯化汞、氧化汞、硫酸汞）的土壤，也能在HET系統(tǒng)中被凈化，其凈化率可達90%左右。
另外，使用HET凈化含有重金屬的土壤，并沒有容量上的限制，只需要透過增加電脈沖的數(shù)量，就可持續(xù)降低土壤中的重金屬濃度，且每次電脈沖的凈化時間僅需1秒鐘。
研究人員還對于一些苯環(huán)類的有機有毒物質(zhì)進行了凈化測試，也達到預(yù)期的良好凈化效果。多數(shù)的有機有毒物質(zhì)在高溫中變成石墨或碳，只有含量極低的苯環(huán)類物質(zhì)會殘留在土壤中，而這些苯環(huán)類的含量不足以危害到人體。
此外，實驗顯示使用這種方法修復(fù)的土壤，擁有更好的土壤肥力。這種土不僅保留原有礦物質(zhì)，還將一些物質(zhì)分解成更小成分，從而增加滲透率，有效增加植物的養(yǎng)分交換供應(yīng)，更是讓種子的發(fā)芽率提高了20%～30%。這項研究結(jié)果，于今年10月11日發(fā)表在《自然》科學(xué)雜志上。
研究人員預(yù)計，HET土壤凈化方法未來每天可以處理約1噸的土壤，且可以在土壤不搬移情況下進行凈化，有效地減少搬運的成本。
不過他們提到，需要修復(fù)的土壤深度和含水量的不同，凈化的效果也有差異。另外，一些含水量較高的土地需要先經(jīng)過除水，才能進行HET土壤凈化。
ERDC的化學(xué)家烏恰克-阿斯塔利奧盧（Mine Ucak-Astarlioglu）對萊斯大學(xué)新聞室表示，“過去的土壤修復(fù)技術(shù)，通常一次只能針對一種或兩種重金屬，且修復(fù)的效果并不好?，F(xiàn)在這種HET方法，不僅非?？焖?，且無需任何水分，還可以處理土壤中的多種污染物。同時可以從廢物中回收關(guān)鍵金屬，并去除土壤中的重金屬，這是一種非常有前途的技術(shù)?！?br />
ERDC高級物理科學(xué)家克里斯·格里格斯（Chris Griggs）表示，目前受污染的土壤，需要從人口稠密的地方挖出運往其它地方或現(xiàn)場處理，防止有毒的污染物質(zhì)繼續(xù)擴散。這種方法對不會移動的污染物是可行的，但對于那些會遷移的污染物，就會出現(xiàn)問題，最終污染物還是會進入動植物的體內(nèi)。因此，HET技術(shù)擁有極高的優(yōu)勢，可以使土壤再生并將其恢復(fù)到原來的狀態(tài)。
另外，萊斯大學(xué)的化學(xué)教授、材料科學(xué)和奈米工程教授詹姆斯·圖爾（James Tour）表示，“令我們驚訝的是，在這個電擊土壤的過程中，并沒有破壞土壤，且植物更喜歡這種土壤，因為土壤在熱循環(huán)中釋放出其中的礦物質(zhì)?！?br />
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