过滤系统的设计目的是同时从水或空气中捕获多种有害物质，但土壤中的污染物只能单独或一次处理几种——至少目前是这样。

　　莱斯大学的科学家和美国陆军工程研究与发展中心(ERDC)的合作者开发了一种方法，可以帮助将土壤修复过程从零碎转变为大规模。

　　由化学家詹姆斯·图尔(James Tour)领导的一个莱斯大学科学家团队和来自ERDC岩土结构和环境工程分支的研究人员表明，将受污染的土壤与无毒的富含碳的化合物(如生物炭)混合在一起，然后用短时间的电流冲击混合物，可以在不用水或不产生废物的情况下冲走有机污染物和重金属。

　　根据发表在《自然通讯》上的一项研究，电脉冲可以在几秒钟内根据需要将土壤温度提高到1000-3000摄氏度(1832 - 5432华氏度)，将有机污染物转化为无毒石墨矿物，将有毒重金属转化为通过提取管道收集的蒸汽。此外，该过程有利于土壤肥力，实验表明，在修复的土壤中，发芽率提高了20-30%。

　　“我们的高温电热工艺可以同时去除多种污染物，”首席作者、图尔实验室的博士后研究员邓兵说。“这种新建立的方法，我们称之为高温电热过程(HET)，是基于我们几年前开发的闪光焦耳加热技术。这是首次将直接电加热用于土壤修复。”

　　铅、砷、锌、钴、铜、汞和镍等重金属以及农药和微塑料等有机污染物是土壤中的主要污染物。除了人为活动，地震和洪水等自然事件也会导致土壤污染:8月份摧毁夏威夷的野火释放的有毒灰烬，或北极永久冻土融化释放的任何潜在工业废物，都可能污染大片土壤，这需要大规模的净化方案。

　　然而，目前从土壤中去除污染物的方法耗时、成本高、物流困难。一些净化技术，如表面活性剂浸出，也会产生二次废物流，并消耗大量的水和/或电。邓说，寻找更好的土壤净化方法对提高灾难准备能力至关重要，使其成为国家安全的优先事项。

　　邓补充说:“这种方法非常快，在处理紧急情况时非常有用。”

　　“土壤修复技术通常一次只能针对一到两种重金属，而且通常不是很成功，或者比电热加热的速度慢得多，”ERDC研究化学家乌卡克-阿斯塔利奥卢(Mine Ucak-Astarlioglu)说。“这种方法非常快速，无水，可以处理土壤中的多种污染物。闪光焦耳加热是一项非常有前途的技术，可以从废物中回收关键金属，去除重金属进行修复。”

　　ERDC的高级研究物理科学家克里斯·格里格斯说，目前，污染的土壤可以从人口密集的地方挖出来拖走——他称之为“后勤噩梦”——或者在现场处理，以防止有毒元素迁移到周围的空气、水或食物供应中。

　　“某些污染物可能很好——它们不会移动。其他的可能会迁移到地下水和饮用水源。有些可能会污染农作物，有毒的重金属可能会通过植物的根部被吸收，等等，”格里格斯说。“与现有技术相比，能够使土壤再生并恢复原状是一个巨大的优势。”

　　快速高温处理的一个惊人效果是，它使土壤颗粒大小和总体矿物组成相对不变。事实上，这个过程提高了水的渗透速度，增加了可利用的营养物质，使土壤更肥沃。

　　“让我们惊讶的是，我们在这个过程中没有破坏土壤，”图尔说，他是赖斯大学的化学教授，也是材料科学和纳米工程教授。“植物实际上更喜欢它，因为在热循环中释放了矿物质。”

　　莱斯大学博士后研究员、主要合著者程毅(Yi Cheng，音译)帮助描述了土壤特性，他说这个过程在湿土壤上同样有效。

　　“我们的工艺既经济又环保，”程补充道。

　　该研究包括一个生命周期分析，表明该过程是可扩展的，并且有望比传统的土壤修复方法(如土壤洗涤或热解吸)更节能、更经济。

　　Deng说:“我们开发了两种实现模型，分别用于现场和场外部署，我们期待着将这一过程带入下一阶段的现场测试。”

　　Rice和ERDC之间的合作可以帮助技术从概念验证阶段过渡到现实世界的实践。

　　格里格斯说:“当涉及到技术经济和过程的可扩展性时，我们可以比大学做得更重一点，做得更大一点，但研究的发现方面是大学的强项。”“这是一个很好的伙伴关系。”

　　“这是一个技术合作伙伴关系，一个教育合作伙伴关系，它也提供了就业机会，”Ucak-Astarlioglu说。“对所有大学合作伙伴来说，这是一个双赢的局面。”