2015年為“世界土壤年”，為此特推出“專家話修復(fù)-土壤篇”系列專題，欄目將邀請20位中國土壤修復(fù)行業(yè)專家，給大家分享經(jīng)驗、分析行業(yè)。“專家話修復(fù)-土壤”系列專題從2月16日起連續(xù)4個月在每周一發(fā)布，本期為第六期，歡迎關(guān)注、敬請指正。

熱脫附技術(shù)是修復(fù)污染土壤(污泥、沉淀物、濾渣)的有效技術(shù)之一，熱脫附不同于焚燒，有機污染組分的分解不是其預(yù)期目的，而是通過直接或間接加熱，將土壤中有機污染組分加熱至足夠高的溫度，使其與土壤分離的過程。熱脫附系統(tǒng)可通過調(diào)節(jié)加熱溫度和停留時間等方式有選擇地將污染物從一相轉(zhuǎn)化為另一相。熱脫附主要包含兩個基本過程：一是加熱待處理物質(zhì)，將目標(biāo)污染物揮發(fā)成氣態(tài)分離;二是將含有污染物的尾氣進行冷凝、收集以及焚燒等處理至達(dá)標(biāo)后排放至大氣中。

研究及應(yīng)用結(jié)果表明，熱脫附技術(shù)對于如農(nóng)藥(六六六，滴滴涕等)、石油以及PCBs、PAHs、PCDD/Fs等揮發(fā)性半揮發(fā)性有機污染物污染土壤有較好的修復(fù)效果，不過，熱脫附技術(shù)并不適于有機防腐劑以及活性氧化劑還原劑污染土壤、污泥、沉淀物、濾渣的修復(fù)。

國外研究成果

自上世紀(jì)八十年代以來，包括美國、法國、瑞士、加拿大、阿根廷、韓國、意大利、瑞典等多個國家研究者開展了含揮發(fā)性污染物(二甲苯、三氯乙烯等)、PCBs、PAHs(菲、芘等)、二惡英、石油以及十六烷和十碳到二十二碳等多種有機物污染對象進行了熱脫附研究。綜述結(jié)果主要有：

1、有機污染物在土壤中的去除過程主要是物理蒸發(fā)，脫附分為兩個階段，首先是土壤顆粒表面的快速蒸發(fā)，第二階段蒸發(fā)受到顆粒內(nèi)部擴散的限制;

2、溫度是影響熱脫附過程最主要的因素，隨著溫度的升高，污染物的脫附效率和降解效率會顯著提高，但溫度較高時可能會伴隨著其他副產(chǎn)物的生成，如熱脫附后多氯聯(lián)苯降解效率可達(dá)48%-70%，但是由于PCDFs的生成，毒性當(dāng)量反而是原始土壤毒性當(dāng)量的2.8-6.3倍(固相)以及8.0-10.5倍(氣相);

3、土壤中有機污染物蒸發(fā)速率比純物質(zhì)的蒸發(fā)速率小(如在同等條件下芘的蒸發(fā)速率比純芘的蒸發(fā)速率小5倍);

4、土壤中的晶間水層對于污染物的脫附有明顯的抑制作用，粒子內(nèi)及粒子間的傳質(zhì)顯著影響污染物的去除速率;

5、恰當(dāng)催化劑的引入可以促進有機污染物的脫附以及降解過程，土壤中本身的礦物質(zhì)對污染物的去除也有一定的催化作用，土壤中的二氧化硅以及其他礦物質(zhì)會促進芘的分解以及與土壤中有機物分解產(chǎn)物的反應(yīng)，飛灰中的C和Cu顯著影響二噁英殘余濃度;

6、通過對顆?；蛘叽矊咏⒛Ｐ涂梢暂^好地模擬污染物在土壤中的脫附過程，為實際應(yīng)用中運行參數(shù)的選擇提供指導(dǎo)，如不同條件下土壤中農(nóng)藥的揮發(fā)速率可以通過對污染物蒸汽壓、水溶性等的計算進行估計;

7、土壤含水率將直接影響到處理運行成本，高粘土含量或濕度會增加處理費用，因此對污染土壤的含水率有著嚴(yán)格的要求，一般要求其含水率不超過20%。

國內(nèi)主要進展

相比于國外，我國熱脫附修復(fù)污染土壤研究處于起步和逐步推廣應(yīng)用階段，浙江大學(xué)，清華大學(xué)，中國科學(xué)院，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，西北科技農(nóng)林大學(xué)等多家單位在熱脫附方面已進行了一系列研究。新的認(rèn)識主要有：

1、溫度和時間是影響熱脫附過程最主要的因素，停留時間的影響受溫度限制;

2、土壤成分主要是土壤中有機質(zhì)含量以及二氧化硅和其他礦物質(zhì)會對熱脫附過程的影響，有機質(zhì)對不同的有機物都有一定的相關(guān)性，但是不同的物質(zhì)之間有一定的差異，二氧化硅和其他礦物質(zhì)可促進污染物的脫附及降解;

3、土壤顆粒粒徑的大小對于不同的物質(zhì)表現(xiàn)出一定的差異;

4、獲得了一些因素如土壤中污染物的初始濃度、土壤的含水率、載氣流量、載氣的種類、升溫速率以及氣氛含氧量，對熱脫附過程的定量影響規(guī)律。

適用范圍和存在問題

作為一種物理修復(fù)方法，熱脫附技術(shù)具有污染物處理范圍寬、處理速率高、設(shè)備可移動、修復(fù)后土壤可再利用等優(yōu)點，特別是對于PCBs這類含氯有機物，非氧化燃燒的處理方式可以顯著減少二噁英的生成。自1985年美國EPA首次將該技術(shù)采納為一項可行的土壤環(huán)境修復(fù)技術(shù)起即被廣泛應(yīng)用于國外處理揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機污染物的土壤、污泥、沉淀物、濾渣等污染場地的修復(fù)。另外，熱脫附技術(shù)對于處理一些突發(fā)性的有機污染環(huán)境事故，如由于意外泄露、傾倒而發(fā)生的突發(fā)性土壤污染事故的應(yīng)急修復(fù)也是一種不錯的技術(shù)方案。

目前我國熱脫附修復(fù)污染土壤應(yīng)用近年來得到了快速發(fā)展，但尚存在著以下問題：設(shè)備投資成本高、設(shè)備適用性不強、運行費用昂貴等問題;對不同污染物的認(rèn)識不夠，不當(dāng)?shù)膮?shù)組合會導(dǎo)致其他副產(chǎn)物的產(chǎn)生，特別是含氯有機物的處理過程中會產(chǎn)生二噁英;土壤修復(fù)工程的噪音和揚塵、粉塵污染等新污染源控制難。上述問題需要國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研團隊加強多學(xué)科交叉融合，團結(jié)協(xié)作以共同解決。

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