田原宇指導團隊成員(yuán)分(fēn)析實驗數據。

《舌尖上的中國(guó)》熱(rè)播，各色美味的食材映入了大(dà)家的眼簾；然而，一直以來(lái)“舌尖上的安全”敲響的警鍾卻從(cóng)未間斷。大(dà)氣和水作(zuò)爲污染物的載體(tǐ)，可(kě)以采取控制污染源的辦法緩解，而直接關系“舌尖上的安全”的土(tǔ)壤，既是污染物的載體(tǐ)，也是污染的本源。近年(nián)來(lái)，土(tǔ)壤污染對生(shēng)态環境、食品安全和人(rén)體(tǐ)健康已構成嚴重威脅，土(tǔ)壤修複迫在眉睫，物質快(kuài)速熱(rè)解液化技術(shù)的出現爲土(tǔ)壤修複帶來(lái)更佳的方式。

5月28日(rì)，國(guó)務院印發《土(tǔ)壤污染防治行動計(jì)劃》，明确提出要求開展土(tǔ)壤污染的治理(lǐ)與修複，改善區域土(tǔ)壤環境質量。然而，易推廣、成本低、效果好的适用修複治理(lǐ)藥劑和修複技術(shù)的匮乏，已成爲實施的瓶頸。土(tǔ)壤修複迫切呼籲能夠找準病根的“處方”。

修複“毒地”的“良藥”

面對“毒地”，人(rén)們并不是沒有辦法。中國(guó)石油大(dà)學(華東)教授田原宇說(shuō)，腐植酸是土(tǔ)壤修複的“良藥”，在修複污染和退化土(tǔ)壤方面一枝獨秀，修複改良效果好、效益高。

田原宇介紹說(shuō)，腐植酸是大(dà)分(fēn)子有機(jī)弱酸混合物，保持了各種結構成分(fēn)的自(zì)然狀态和生(shēng)物活性及其豐富的官能團，如(rú)共轭雙鍵、羟基、羧基、酚羟基、羰基等多種官能團，不僅能改善土(tǔ)壤結構、增強土(tǔ)壤肥力、恢複土(tǔ)壤種植功能和消減鹽堿化，還(hái)能與重金屬離(lí)子形成絡合物，減輕或消除土(tǔ)壤污染，是一種最有工業化應用前景的土(tǔ)壤修複改良劑。

然而，要得(de)到足夠多的腐殖酸并非易事(shì)。“目前，腐植酸産品的主要來(lái)源是礦源腐植酸，由于原料有效組分(fēn)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(rú)此一來(lái)将産生(shēng)大(dà)量的高濃有機(jī)廢水，會造成生(shēng)産成本高、環境代價大(dà)的困境。”田原宇說(shuō)：“當下亟須解決高活性和高純度的液體(tǐ)腐植酸土(tǔ)壤修複劑的低成本、清潔制取等難題。”

“生(shēng)物質快(kuài)速熱(rè)解液”化身(shēn)優質腐植酸

近三十年(nián)新興的生(shēng)物質快(kuài)速熱(rè)解液化技術(shù)是生(shēng)物質熱(rè)化學轉化中獲取液體(tǐ)應用最多的技術(shù)，不存在産品規模和消費地域限制，能夠滿足大(dà)規模、高效、高值化和清潔無污染的要求，被公認爲是“本世紀生(shēng)物能最有工業化發展潛力的技術(shù)”。

生(shēng)物熱(rè)解液體(tǐ)含氧高達40%以上，酸性大(dà)，黏度高，熱(rè)值僅有石油燃油的一半，在目前國(guó)家原油價格斷崖式下跌的情況下，其作(zuò)爲燃料油不具有競争優勢。但(dàn)其富含羧基等活性官能團，廉價優質，無須活化處理(lǐ)，引起了田原宇團隊的關注。

田原宇團隊通過元素組成、結構、官能團及性質分(fēn)析，首次确定了生(shēng)物質熱(rè)解液體(tǐ)與礦源腐植酸組成和物化性質相(xiàng)同，富含羧基、酚基、酮基、酚羟基等活性官能團，分(fēn)子量分(fēn)段清晰，是優質的高活性生(shēng)物液體(tǐ)腐植酸，極大(dà)地拓寬了腐植酸的來(lái)源和生(shēng)物質熱(rè)解液體(tǐ)的用途。

與此同時，在中國(guó)工程院院士謝克昌的指導下，田原宇團隊通過工藝設備一體(tǐ)化開發了生(shēng)物質自(zì)混合下行循環流化床毫秒熱(rè)解多聯産技術(shù)，解決了超短(duǎn)接觸熱(rè)質傳遞與反應調控、液體(tǐ)帶灰、半焦載體(tǐ)異重返料、鉀離(lí)子導緻床料結焦死床等難題，建成了國(guó)際首套20萬噸/年(nián)生(shēng)物質熱(rè)解液化裝置，實現了生(shēng)物質的大(dà)規模綠色高效煉制。

無二次污染的永久可(kě)持續修複

近年(nián)來(lái)，重金屬污染物導緻的土(tǔ)壤污染尤爲突出，其中受鉻污染的土(tǔ)壤更是重中之重。鉻污染土(tǔ)壤修複被認爲是鉻化工行業最令人(rén)頭痛的問(wèn)題，也是世界性難題。

國(guó)内最常用的鉻污染土(tǔ)壤修複治理(lǐ)技術(shù)是硫酸亞鐵還(hái)原法，其不可(kě)避免地會引入二次污染，同時土(tǔ)壤團粒結構破壞，對修複後土(tǔ)壤的種植或綠化帶來(lái)了困難。

田原宇團隊傾力解決了這個難題。通過大(dà)量的實驗和中試數據，團隊證實了腐植酸中的羟基、酚羟基、羰基等還(hái)原性官能團與Cr6+在pH值小于5的條件(jiàn)下，發生(shēng)還(hái)原反應生(shēng)成Cr3+，Cr3+再與腐植酸中的羧基生(shēng)成絡合物，實現鉻污染土(tǔ)壤的原位還(hái)原與固定;腐植酸與脫毒後含鉻土(tǔ)壤形成團粒結構，包裹了土(tǔ)壤顆粒，阻隔了土(tǔ)壤顆粒内部殘留Cr3+的滲出，防止了Cr3+的二次氧化和治理(lǐ)土(tǔ)壤的二次反彈;另外通過腐植酸促進土(tǔ)壤團粒結構形成，确保修複土(tǔ)壤恢複其種植和綠化的功能，實現無二次污染的永久可(kě)持續修複。

團隊首次提出了生(shēng)物腐植酸還(hái)原、絡合固定、包裹阻斷和土(tǔ)壤團粒化恢複種植功能四位一體(tǐ)的協同修複鉻污染土(tǔ)壤的機(jī)理(lǐ)，爲鉻污染土(tǔ)壤修複實現提供了理(lǐ)論依據。

我國(guó)有近70個主要鉻渣污染場地和幾百家電鍍、皮革等企業，其造成的嚴重的鉻土(tǔ)壤污染，影(yǐng)響着地下水及飲用水源情況。田原宇團隊與多個企業和高校(xiào)協同合作(zuò)，首次以生(shēng)物熱(rè)解液體(tǐ)爲原料，通過多種添加劑改性和配方優化，成功制取了鉻污染土(tǔ)壤生(shēng)物腐植酸綠色修複劑，并在進行了鉻污染土(tǔ)壤修複中試示範，土(tǔ)壤修複并委托通标标準技術(shù)服務上海有限公司檢測，實現了鉻污染土(tǔ)壤中99.92%以上的六價鉻還(hái)原爲三價鉻，有效阻止了鉻離(lí)子遷移，無二次污染，脫毒效果和經濟性良好。

土(tǔ)壤修複放(fàng)置30天後，土(tǔ)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(hái)原法的修複反彈難題。山(shān)東省農科(kē)院對修複後經進行修複完土(tǔ)壤植物栽種試驗，對土(tǔ)壤營養進行檢驗表明土(tǔ)壤養分(fēn)豐富，修複後直接種植作(zuò)物，作(zuò)物長勢良好，實現了當年(nián)治理(lǐ)當年(nián)即可(kě)種植，爲我國(guó)70個主要鉻渣污染場地的土(tǔ)壤修複治理(lǐ)提供了技術(shù)支撐。

同時，生(shēng)物腐植酸鉻污染土(tǔ)壤綠色修複劑還(hái)用于電鍍污泥治理(lǐ)，效果良好。

業内專家表示，此技術(shù)原創性強，在鉻污染土(tǔ)壤修複方面取得(de)了顯著的突破，處于同類研究國(guó)際領先水平，建議(yì)政府有關部門(mén)和行業協會加大(dà)推廣力度，使該技術(shù)早日(rì)大(dà)量推廣應用。同時，加強修複後土(tǔ)壤的長期跟蹤監測。