黏土層種植活性鐵 清除地下水毒物

編譯／韋士塔

舊工業區與廢棄廠房的地下水毒素，常藏匿於緊密黏土層中，而無法徹底清除，成為永續環境治理的棘手難題。如今，這項「土地噩夢」迎來歷史性的突破，義大利研究團隊開發出「地下原位合成（In-situ Synthesis）奈米鐵」技術，無需強行注入固體顆粒，直接在黏土層中「種植」出活性金屬鐵，一舉攻克死角，徹底清除永久性有毒物質。

義大利都靈理工大學（PoliTo）將研究成果發表於《通訊・地球與環境》（Communications Earth & Environment）期刊，報告指出，過去數十年來，淨化受汙染含水層的標準作業程序是利用零價奈米鐵（nZVI）進行「奈米修復」；然而，傳統方法需在實驗室製造固體鐵顆粒後，透過高壓注入地下，顆粒極易被密實的砂土與黏土阻擋。

主持開發這項創新技術的都靈理工大學環境工程專家加洛（Dr. Andrea Gallo）博士表示，傳統技術只能讓鬆散的砂層變乾淨，但滲入黏土區的三氯乙烯、四氯乙烯等有毒溶劑卻難以清除，淨化作業結束後，這些毒素仍會持續滲出數十年，導致地下水持續受汙染。

為破解傳遞瓶頸，都靈理工大學的研究團隊跳過以固體顆粒注入的舊思惟，改採「現場原位合成」解決方案；這項「地液態脈衝技術」（Ground Liquid Pulse Technology）的原理是在地下合成奈米鐵，讓化學反應在指定深度精準發生，達到清除汙染物的效果。

加洛表示，新技術操作流程的第一階段，是向地下注入無毒無害的溶解鐵鹽溶液，接著注入純自來水作為隔離區塊，透過精確數學模型計算脈衝時長，決定2種藥劑相遇的深度與位置。第二階段，則注入不會傷害環境的硫基還原劑，當2種溶液於地下交會時，瞬間還原出奈米級的活性金屬鐵顆粒。

這項技術產生的奈米鐵顆粒能緊緊抓附於沙粒與黏土表面，不會被地下水流輕易沖刷帶走，形成極其均勻且範圍廣大的「化學防護攔截網」，擴散覆蓋面積是傳統固體鐵顆粒的4倍。

研究團隊以乾洗劑與金屬除油劑常用的頑固毒素（三氯乙烯與四氯乙烯）進行測試，發現地下原位合成的奈米鐵顆粒，可分解約96%毒素。

研究團隊也在充滿密實黏土的透明擬真水槽中比對測試，傳統的鐵劑溶液遇到黏土會停滯堵塞，但都靈理工大學的溶液則可順利滲入極狹窄的黏土縫隙，從源頭封堵汙染源，免去毒素持續滲出的困境。

加洛樂觀指出，他們的研發成果，為過去被判定為「無解」的重度汙染工業場址重現生機。儘管此技術仍在實驗階段，距商業化應用仍仍有段路，但研究團隊將持續優化技術，並測試技術對土壤微生態的影響與長效穩定性，為全球地下水資源保護提供更安全、高效且永續的綠色解方。