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熱處理是修復有機污染土的有效方式之一，如何更快、更高效的修復有機污染土成為全球研究的熱點。如同時關注修復成本和效率，往往會帶來更大的能耗，不符合綠色低碳修復理念。而如何確定熱修復過程中土壤微觀性質的轉變機制、修復達標后剩余工程價值以及評價修復的低碳路徑成為亟待解決的難題。
中國科學院武漢巖土力學研究所海洋與環境巖土工程研究中心科研人員利用結構表征、形貌表征和化學形態表征相結合的方法，對典型熱修復后土壤的微觀性質的變化進行了定性、定量分析，采用X射線光電子能譜和掃描電子顯微鏡等微觀觀測手段（如圖1），發現了熱效應對土壤結構轉化機制的影響規律，確定了土壤演化生成新礦物、分解礦物和有機質（鐵錳離子釋放）及熱解炭幾個關鍵影響行為（如圖2）。有機質的分解和熱解炭的賦存使土壤pH值發生波動，并降低表面電位；并進一步發現了熱修復后土顆粒的再膠結和新礦物（如伊利石、堇青石）的形成使其具有更高的抗壓抗剪強度，滲透系數因水化層的壓縮及新礦物的生成而增大。
團隊以四種典型異位熱脫附技術為背景（150°C/350°C/550°C熱修復及150°C熱氧化耦合修復），建立考慮修復成本和修復后土壤再利用的綜合指標，包括力學參數（如液塑限、粒徑分布、滲透系數等）和生態指標參數（如土壤碳量、生物量等）。開發了一種基于AHP-EWM-TOPSIS模型的可持續性評估工具，構建了實際修復成本-土壤工程利用價值-土壤生態利用價值的綜合評價體系（如圖3），實現了從其備選修復技術包中優化遴選的技術突破，為污染土的綠色低碳處置及修復提供了關鍵技術支撐。
相關研究成果以“Thermal desorption optimization for the remediation of hydrocarbon-contaminated soils by a self-built sustainability evaluation tool”等為題，發表在中科院1區Journal of Hazardous Materials（前1%）期刊上。研究工作獲得國家重大科研儀器研制項目（51827814）的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389422009463
圖1 熱修復后土壤礦物結構演化規律 
圖2 熱修復后土壤結構轉化機制 
圖3 熱修復后土壤綜合價值的低碳評價