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中国科学院生态环境研究中心焦文涛:污染场地土壤绿色低碳修复技术再创新
来源: 科萤书院 BECT期刊 2022-03-18 11:31 | 作者:焦文涛 | 发布时间: 1146天前 | 2067 次浏览 | 分享到:
焦文涛,中国科学院生态环境研究中心,研究员/博士生导师。近年来研发了精准化热修复及其耦合技术,创制了有机污染土壤电阻加热及其化学氧化耦合修复设备,创新性解决了加热的精准控制、自动连续调压和化学试剂的同时注入传输的难题,实现了精准加热节约能源及与强化化学氧化的耦合,降低能耗30%以上,为我国有机污染土壤修复提供了新的理论支撑和技术装备。主持国家自然科学基金项目3项,国家重点研发计划课题、北京市重大项目、中国科学院科研仪器设备研制项目和STS课题各1项及多地土壤及地下水污染评价与修复方案设计等面向国民经济主战场的环境咨询服务工作,获批经费累计超3000万元。已发表学术论文百余篇,其中第一或通讯作者发表SCI论文30余篇,他引次数>1500次。现任国家自然科学基金委、财政部环保经费预算、生态环境部土壤修复专项入库、科技部项目评审专家等及学术期《Environmental Research》、《环境科学研究》等编委。

“土壤是万物之本、生命之源”。土壤是人类赖以生存的基础,更是孕育世代文明的重要自然资源。近年来,随着我国工业化和城市化进程的快速推进,土壤和地下水污染问题日益突出。党的十九大报告将强化土壤污染管控与修复上升到国家战略高度。


中国科学院生态环境研究中心焦文涛研究员团队针对各类污染场地,长期开展土壤及地下水污染调查与评估,深入研究污染成因和空间特征,为污染土壤和地下水污染“号脉问诊”,提供综合集成的解决方案。


针对有机污染场地土壤原位热修复技术能耗高、碳减排压力大等难题,研究团队基于土壤多孔介质热质传递理论构建了“温-湿-电-污染物”多场耦合模型,揭示热修复过程中土壤污染物的去除过程,开发了原位热修复工艺设计智慧平台,全程指导原位热修复工艺的节能低碳设计,研发了基于热耦合修复过程预测与自闭环优化的成套绿色低碳热修复技术装备,定向调控运行参数,提高污染物去除效率,减少碳排放,实现高效低碳修复。


焦文涛研究团队研发的原位燃气热修复、异位堆式热修复等技术装备已成功运用于国内大型复杂有机污染场地修复工程。以广西某有机污染场地土壤修复项目为例,由于项目处于喀斯特地貌区,山体侧地表水和地下水充裕,采用传统的原位热修复技术将面临土壤无法升温的问题。研究团队结合现场施工情况进行了水力计算和模拟仿真,研发了竖直抽提多级加密阻断技术,并采用开发的原位热修复工艺设计智慧平台全程指导工程设计和优化,实现节能10%以上,受到业主和施工单位的好评。同时,为确保原位热修复施工现场地面60年代砖瓦危房文物的完整与人员安全,研究团队创新采用竖直和水平加热管结合布置方式,通过预埋水平仪、热电偶等设备实时监测建筑沉降情况及土壤温升速率,反馈调节燃气燃烧系统功率精准控制建筑物墙体底部污染土壤的加热温度与加热速率,经过50天的持续加热,冷点温度达到了200℃以上,克服因疫情而严重影响工期的障碍,安全、保质、保量且按时完成了1万多方场地污染土壤的修复项目。该系列修复技术装备不仅节省更多资源,而且在政策上积极响应国家“碳达峰”和“碳中和”的号召,积极践行绿色低碳可持续修复。


现阶段,我国污染场地土壤修复技术与设备研发还处于引进消化吸收再创新的阶段,开展自主创新研究工作的重要性不言而喻。焦文涛研究团队研发设计了主体硬件设备科研平台,开发了热修复后残留污染物环境风险评估软件,结合生命周期评价法优化了主体硬件设备与配套软件集成技术系统,为我国有机污染场地土壤的热修复基础研究和工程应用提供了科技支持和设备保障,实现高效低碳修复。