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为解决工业副产品磷石膏（PG）和城市生活垃圾焚烧底灰（MSWI BA）的处置问题，研究人员开展 PG 与 BA 混合用于道路基层的化学性能研究。结果表明，混合能降低多种成分浓度，为其在道路建设中的应用提供化学依据，具有环保和资源利用意义。
在当今社会，随着资源需求的不断增长和环保意识的日益增强，如何有效利用工业废弃物成为了全球关注的焦点。磷石膏（Phosphogypsum，PG）作为磷肥工业的酸性副产品，每年全球产量高达 100 - 280 万吨。在美国，大量的 PG 被存储在巨大的 “石膏堆” 中，不仅建设、维护和监测成本高昂，而且其中的砷（As）、镉（Cd）等有害物质的浸出还会对环境造成潜在威胁。城市生活垃圾焚烧底灰（Municipal Solid Waste Incineration Bottom Ash，MSWI BA）同样面临着处置难题，全球每年产量超 2600 万吨。虽然它具有一定的物理强度，可用于建筑材料，但其中铅（Pb）、钼（Mo）等重金属的存在，使其在作为道路基层材料广泛应用时受到限制，直接暴露和淋溶到地下水的风险不容忽视。
为了解决这些问题，来自国外的研究人员开展了一项关于 PG 和 MSWI BA 混合用于道路基层的化学性能研究。该研究成果发表在《Chemosphere》杂志上。这项研究意义重大，若能成功将 PG 和 MSWI BA 混合应用于道路基层，不仅可以减少对天然集料的依赖，还能为这两种工业副产品提供新的处置途径，实现资源的回收利用，降低环境影响。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，收集了 1 种 PG 和 3 种不同处理阶段（新鲜、碳化、先进金属回收处理）的 MSWI BA 样本。然后，将 PG 和 BA 按不同质量比（15:85、50:50、85:15）进行混合，模拟潜在的道路基层混合物。接着，对混合前后的样本进行了全面分析，包括测量总成分浓度和可移动成分浓度，以此来评估直接暴露风险和淋溶到地下水的风险。
总暴露的微量元素研究
研究人员重点关注了 PG 和 MSWI BA 中可能存在问题的微量元素，如铝（Al）、砷（As）、钼（Mo）、铜（Cu）、镉（Cd）、锶（Sr）、铅（Pb）和锑（Sb）。在分析的 PG 样本中，As 的浓度超过了美国环保局（EPA）规定的住宅和工业风险筛选水平（RSL），分别为 10.9mg/kg（PG 样本）对比 0.68mg/kg（住宅 RSL）和 3.0mg/kg（工业 RSL），这一结果与文献报道相似。在 MSWI BA 样本中，As 和 Pb 的情况也不容乐观，其中 Pb 含量较高。不过，研究发现，将 PG 与 BA 混合后，在多种混合设计中，总 Pb 浓度有所降低，范围在 91 - 673mg/kg 之间。
浸出分析研究
对每种材料进行浸出分析后发现，As、Cd、Sb、Cu、Pb 和氟化物的浓度是需要关注的问题，它们可能来自 PG 或 BA 样本。但令人惊喜的是，将酸性的 PG（pH 2.31）和碱性的 BA（pH 9 - 11）混合后，洗脱液的 pH 值变得更加中性，范围在 5.5 - 10.6 之间，并且随着 PG 替代量的增加，pH 值有所下降。同时，混合物中 As、Cd、Sb 和氟化物的浓度显著降低。这主要归因于最终洗脱液的 pH 值改变，以及沉淀或吸附机制的作用。对于评估的每种成分，至少有一种 BA - PG 混合物将浓度降低到了监管筛选限值以下。其中，新鲜的 MSWI BA 在降低可移动 Sb 和氟化物浓度方面最为有效，这是因为新鲜灰在较高 pH 值下含有较多的钙矾石和氢氧化钙。
研究结论和讨论
综合研究结果，PG 和 BA 的混合在许多成分上降低了总浓度和可浸出浓度。从化学角度来看，BA - PG 混合物有潜力用于道路建设。尽管 PG 或 BA 中的一些元素超过了基于直接暴露的风险阈值，但混合后在很多情况下这些元素的含量有所下降，例如 Pb 和 As。而且在实际道路建设中，基层通常会用沥青或混凝土进行封装，这可以进一步降低直接暴露风险。不过，研究也指出，未来还需要针对特定场地的土壤和地下水稀释及衰减情况进行研究，以全面评估这种混合方法的风险。这项研究为寻求 PG 和 MSWI BA 创新、可持续利用的研究人员、从业者和行业专业人士提供了新的见解，为工业废弃物在道路建设领域的应用开辟了新的思路，有望推动资源回收和环境保护的协同发展。
