钢渣协同固化铅污染土壤与CO2 封存：一种可持续的环境修复策略

本研究针对土壤铅(Pb)污染治理与CO2 减排双重挑战，创新性地利用工业废料钢渣结合CO2 养护技术，实现Pb固化效率提升5-6个数量级（最低浸出浓度4.6 μg/L），同时钢渣CO2 封存率达21.1%，土壤强度提升至292-407 kPa。该技术为重金属污染修复与碳中和目标提供了协同解决方案。

　　

随着全球工业化进程加速，气候变化与土壤重金属污染已成为威胁生态安全和人类健康的两大难题。钢铁行业每年产生数亿吨钢渣，其堆积不仅占用土地，游离氧化钙(f-CaO)还会引发膨胀问题；另一方面，铅(Pb)污染土壤通过食物链富集可导致神经系统损伤，传统水泥固化法需56天且伴随高碳排放。如何实现"以废治污"并同步达成碳中和目标，成为环境工程领域的重大挑战。

河南荣松建筑工程有限公司与河北敬业钢铁厂合作团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表研究，提出钢渣-CO₂
协同固化技术。通过将含90%砂与10%高岭土的Pb污染土壤（模拟浓度500-50,000 mg/kg）与10%钢渣混合，分别进行常规养护和CO₂
养护（144小时），采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等表征手段，结合无侧限抗压强度(UCS)和毒性浸出程序(TCLP)测试，系统评估修复效果。

碳封存能力
CO₂
养护使钢渣质量21.1%转化为碳酸盐，主要通过与f-CaO和MgO反应生成方解石(CaCO₃
)与菱镁矿(MgCO₃
)。碳化反应在24小时内完成80%，144小时达到平衡。

铅固定机制
浸出浓度从原始土壤的1,420,849 μg/L降至4.6-8.6 μg/L，优于惰性废物标准(50 μg/L)。XRD显示Pb通过离子置换进入碳酸盐晶格（形成PbCO₃
），SEM-EDS证实碳酸盐外壳对Pb的物理包裹效应。

强度提升
UCS值从15-22 kPa提升至292-407 kPa，归因于碳酸盐沉淀填充孔隙。碳酸化产物中CaMg(CO₃
)₂
与硅酸钙水合物(C-S-H)共同形成致密结构。

该研究突破传统修复技术瓶颈，首次实现6小时内Pb固定效率超越56天常规养护。钢渣资源化利用可减少水泥生产碳排放（每吨钢渣封存0.21吨CO₂
），其强度指标满足路基填筑要求。河北敬业钢铁厂的原料优势为技术工业化提供保障，但大规模应用需考虑钢渣成分批次差异。未来研究可拓展至镉(Cd)、砷(As)等重金属的协同固化，推动"负排放"修复技术发展。