【2023年10月27日訊】（大紀元專題部記者吳瑞昌編譯報導）工業產生的有毒物質已經危害水源和土壤，但現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（Rice University）和美國陸軍工程研究與發展中心（ERDC）共同探索利用高溫電熱的新方法來修復土壤，取得良好實驗效果。
目前，土壤的污染源主要是鉛、砷、鋅、鈷、汞、鎳等重金屬和農藥、微塑膠等。除人為污染外，地震、洪水或其它自然災害，也會造成土地和水的污染。過去淨化土壤的方法，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對土壤污染。
研究人員採用高溫電熱（HET）對被污染的土壤進行電脈衝淨化。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將土壤溫度升至1000°C到3000°C，衝擊土壤中的有機污染物和重金屬，使有機污染物轉變成無毒的石墨礦物質，而有毒的重金屬則變成金屬蒸氣。
這種方法與傳統的熱脫附技術（溫度小於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只能用於揮發性或半揮發性污染物上。
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乾淨的土壤後，進行4次高溫電熱（HET）。結果是土壤中的重金屬含量快速降至0ppm，或達到人類健康標準值。
研究人員還發現，HET土壤淨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淨化效果達到80%以上。
科學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境中。
研究還發現，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系統中被淨化，其淨化率可達90%左右。
另外，使用HET淨化含有重金屬的土壤，並沒有容量上的限制，只需要透過增加電脈衝的數量，就可持續降低土壤中的重金屬濃度，且每次電脈衝的淨化時間僅需1秒鐘。
研究人員還對於一些苯環類的有機有毒物質進行了淨化測試，也達到預期的良好淨化效果。多數的有機有毒物質在高溫中變成石墨或碳，只有含量極低的苯環類物質會殘留在土壤中，而這些苯環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的土壤，擁有更好的土壤肥力。這種土不僅保留原有礦物質，還將一些物質分解成更小成分，從而增加滲透率，有效增加植物的養分交換供應，更是讓種子的發芽率提高了20%～30%。這項研究結果，於今年10月11日發表在《自然》科學雜誌上。
研究人員預計，HET土壤淨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淨化，有效地減少搬運的成本。
不過他們提到，需要修復的土壤深度和含水量的不同，淨化的效果也有差異。另外，一些含水量較高的土地需要先經過除水，才能進行HET土壤淨化。
ERDC的化學家烏恰克-阿斯塔利奧盧（Mine Ucak-Astarlioglu）對萊斯大學新聞室表示，「過去的土壤修復技術，通常一次只能針對一種或兩種重金屬，且修復的效果並不好。現在這種HET方法，不僅非常快速，且無需任何水份，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鍵金屬，並去除土壤中的重金屬，這是一種非常有前途的技術。」
ERDC高級物理科學家克里斯·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場處理，防止有毒的污染物質繼續擴散。這種方法對不會移動的污染物是可行的，但對於那些會遷移的污染物，就會出現問題，最終污染物還是會進入動植物的體內。因此，HET技術擁有極高的優勢，可以使土壤再生並將其恢復到原來的狀態。
另外，萊斯大學的化學教授、材料科學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，並沒有破壞土壤，且植物更喜歡這種土壤，因為土壤在熱循環中釋放出其中的礦物質。」
