柴油在開采和運(yùn)輸?shù)倪^程中，經(jīng)常會(huì)泄漏到水體和土壤中，造成環(huán)境污染。一項(xiàng)新研究有望能快速地清除泄漏的柴油，修復(fù)被污染的水體和土地。

中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物所吳正巖研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組，研制出一種可高效去除水體和土壤中柴油的新型納米修復(fù)劑。日前，國(guó)際環(huán)境科研領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊《總體環(huán)境科學(xué)》發(fā)表了該成果的相關(guān)論文。

柴油殘留物對(duì)環(huán)境破壞巨大

柴油主要包括碳?xì)浠�合物（脂肪烴、芳香烴等）、代烴以及其他組分（含氧化合物、含氮化合物、含硫化合物等）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年有大量柴油在開采和加工過程中跑冒滴漏或在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生泄漏進(jìn)入水體或土壤中，對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。

“柴油進(jìn)入水體或土壤后，會(huì)通過其中的物理、化學(xué)和生物等過程，不斷地被吸附、分解、遷移或滯留。”吳正巖告訴科技日?qǐng)?bào)記者，柴油漂浮在水面上，會(huì)阻止氧氣進(jìn)入水體，影響水生態(tài)平衡，導(dǎo)致水質(zhì)下降，不利于水生生物生長(zhǎng)。

據(jù)吳正巖介紹，當(dāng)柴油進(jìn)入水體或土壤后，其獨(dú)特的粘稠性會(huì)填充水體或土壤孔隙，影響水體或土壤的通透性，降低水體或土壤氧氣含量，同時(shí)，柴油還會(huì)改變水體或土壤的組成、養(yǎng)分和結(jié)構(gòu)，影響水體或土壤中動(dòng)植物和微生物的正常生長(zhǎng)。

“更重要的是，柴油的主要?dú)埩舳竞Τ煞志哂兄掳┬�，特別是多環(huán)芳烴類屬?gòu)?qiáng)致癌物，能通過皮膚、呼吸、飲食等方式進(jìn)入人體，危害人體健康。因此，柴油污染修復(fù)刻不容緩。” 吳正巖說。

修復(fù)柴油污染尚缺有效良方

“就目前而言，常用的柴油污染水體或土壤修復(fù)技術(shù)可分為物理法、化學(xué)法、生物法。” 吳正巖告訴記者，上述這些方法都有相應(yīng)缺陷。

“物理法主要包括焚燒法、氣相抽提技術(shù)、電動(dòng)修復(fù)技術(shù)、熱脫附和生物炭吸附技術(shù)等。” 吳正巖說，焚燒法易產(chǎn)生二次污染，通常用以修復(fù)小面積水體或土壤。氣相抽提技術(shù)對(duì)沸點(diǎn)較低柴油污染修復(fù)效果較好，但對(duì)設(shè)備要求較高，成本較大。電動(dòng)修復(fù)操作簡(jiǎn)便，但對(duì)于不溶于水且不易遷移的柴油組分難以去除。熱脫附技術(shù)耗時(shí)短，去除效果好，但成本較高，可能引起二次污染。生物炭吸附較其他技術(shù)環(huán)保，具有較高的潛在價(jià)值，但生物炭難以全部回收。

吳正巖表示，化學(xué)法主要有化學(xué)氧化法、萃取法、光催化氧化法等。化學(xué)氧化法利用高錳酸鉀、芬頓試劑等將柴油氧化降解去除，但易產(chǎn)生二次污染。萃取法主要通過相似相溶的原理萃取柴油，主要用于高濃度柴油污染的修復(fù)，但也易造成二次污染，成本較高。

“除此而外，還有現(xiàn)在比較提倡的生物修復(fù)技術(shù)，包括植物法和微生物法。植物修復(fù)技術(shù)通過根系分泌活性物質(zhì)分解去除柴油中的飽和烴等物質(zhì)，具有成本較低、操作簡(jiǎn)單、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，但周期較長(zhǎng)。” 吳正巖告訴記者，微生物修復(fù)技術(shù)利用水體或土壤中的微生物或外源微生物降解水體或土壤中的柴油烴，具有成本低、經(jīng)濟(jì)、綠色等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)柴油組分不具有普適性。

低成本“納米海綿”修復(fù)柴油污染可“標(biāo)本兼治”

吳正巖課題組以納米海綿為基礎(chǔ)，通過氨基硅油和硅烷偶聯(lián)劑修飾，制備出一種新型疏水納米海綿。實(shí)驗(yàn)表明，這種疏水納米海綿作為修復(fù)劑，可以高效地去除泄漏到水體和土壤中的柴油。

“這種納米海綿表面含有大量的疏水基團(tuán)，可與柴油分子形成分子間作用力，從而將柴油有效吸附在納米海綿中，隨海綿一起移除水體和土壤，達(dá)到污染修復(fù)的目的。”吳正巖說。

“我們?cè)谥苽浞椒ㄉ线M(jìn)行了創(chuàng)新，選擇具有微納孔徑結(jié)構(gòu)的納米海綿，通過氨基硅油和硅烷偶聯(lián)劑修飾，制備出具有高疏水性和高孔隙率的疏水納米海綿，具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。”吳正巖表示，這種納米海綿不僅可以去除水體中的柴油，而且可以鋪在土壤表面，阻止柴油進(jìn)入土壤，也可放在土壤中控制柴油的遷移和擴(kuò)散，且易回收，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。