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从污染土壤中清除有毒重金属

当有毒的重金属如铅和镉从工厂或矿井中逃逸时,它们会污染附近的土壤。由于没有简单的方法去除这些污染物,必须封锁田地以防止这些毒素进入危及人类和动物健康的食物链。

据环境保护局称,全国数千个地方都发现了重金属。虽然有些已经通过联邦,州和私人的努力进行了清理,但仍需要新技术来解决重金属污染问题。

现在,由斯坦福材料科学家Yi Cui领导的一个研究小组发明了一种使用化学过程从污染土壤中清洗重金属的方法,这有点像酿造咖啡。

正如他们在6月4日的“自然通讯”杂志中所描述的那样,研究人员首先用水和一种吸收重金属的化学物质冲洗受污染的土壤。当该混合物渗透过土壤时,化学物质会使重金属松散。然后,团队成员收集了这种有毒的啤酒,并通过电化学过滤器将其从水中捕获出来。通过这种方式,他们清理了重金属的土壤,并将水和化学混合物再循环通过污染更严重的地面渗透。

“这是一种新的土壤清理方法,”Cui说,他是材料科学与工程和光子科学的教授。“我们的下一步是进行试验,以确保在实验室中有效的方法在该领域是实用的,并确定这个过程将花费多少。”

到目前为止,他的团队已经清理了被铅和镉污染的土壤,两种普遍存在的危险毒素,以及铜,这只是高浓度的危险。崔认为,这种化学清洗和电化学过滤的过程将与其他危险的重金属如汞和铬一起使用,但需要进一步的实验室实验来证明这一点。

没有更多的牺牲植物

崔说,这个项目是在两年前开始的,当时他和研究生金伟伟集思广益,讨论如何解决基本问题:重金属与土壤结合,变得几乎无法解决。今天,崔说,清理可能涉及挖掘受污染的土壤并将它们隔离在某处。农业研究人员还开发了植物修复技术 - 在受污染的土壤中种植牺牲植物以吸收重金属,然后收获这些作物并将其带到提取和处置设施。但植物修复可能需要多年的反复收获。

研究人员试图用一种快速,经济有效的方法从受污染的田地中提取重金属,试图用纯净水清洗有毒土壤样品。他们很快就意识到,普通的水不能破坏重金属和土壤之间的化学键。他们需要一些添加剂来撬松污染物。他们在一个常见的化学品中找到了答案:EDTA。

回想起来,EDTA是显而易见的选择,因为这种化学物质用于治疗中毒或铅中毒的患者。带负电荷的EDTA与带正电荷的重金属颗粒结合得如此强烈,以至于从患者组织中吸取铅或汞。研究人员推断,当溶解在水中时,EDTA的负钩会破坏土壤中的重金属。实验证实了这一点。当EDTA处理过的水渗透污染的土壤时,它会带走重金属。

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