污染疏浚港口沉积物资源化制备人工骨料：重金属固化、环境安全与碳足迹评估

本研究针对港口疏浚沉积物(DS)重金属污染处置难题，创新性地提出将玻璃废料作为助熔剂烧结制备人工骨料(AA)的解决方案。研究团队通过1150°C烧结工艺结合10%玻璃添加，成功获得抗压强度>20 MPa、吸水率<3%、孔隙率4.67%的高性能AA，并通过BCR-SEP和TCLP验证了Cu/Zn/Cr/Pb/Ni的低浸出特性。该技术不仅实现重金属稳定固化，其+0.45 kg CO2/kg的碳足迹更优于传统填埋/海洋处置，为危险废物资源化提供了兼具工程价值与环境效益的闭环解决方案。

　　

港口疏浚作业产生的沉积物就像城市的"代谢废物"，每年全球需处理数亿吨。这些看似淤泥的物质实则暗藏杀机——台湾高雄港盐河口采集的样本显示，其中铜(Cu)污染指数高达5.04级，锌(Zn)和镉(Cd)也达到重度污染水平。传统填埋或海洋倾倒不仅占用宝贵土地资源，更可能通过重金属迁移破坏生态系统。面对这个棘手的环境难题，国立高雄科技大学的研究团队独辟蹊径，将危险废物转化为建筑行业的"绿色矿石"。

研究团队创新性地采用实验室废弃的硼硅酸盐玻璃为助熔剂，通过高温烧结工艺将污染沉积物转化为人工骨料(AA)。这项发表在《Waste Management》的研究，核心在于三个关键技术：首先采用X射线荧光光谱(XRF)分析原料组分，确认沉积物富含SiO₂/Al₂O₃的陶瓷特性；其次通过热重-差热(TG/DT)分析优化烧结温度曲线；最后运用欧盟标准BCR连续提取法(BCR-SEP)和毒性浸出程序(TCLP)双验证重金属固化效果。

【Material characterization】部分揭示，沉积物中724.8 mg/kg的Cu和1705.4 mg/kg的Zn经1150°C烧结后，其残渣态比例分别提升至84.7%和79.3%，通过形成稳定的玻璃-陶瓷相实现化学封锁。【Risks of dredged sediment】数据显示，制成AA后的综合污染毒性指数(OPTI)从高危的85.3降至安全的1.2，人体健康风险指数(HHRI)降幅达98.6%，证明其环境安全性。

【Conclusions】部分强调，这种"以废治废"的策略具有三重效益：工程上获得符合ASTM标准的高强度骨料；环境方面阻断重金属迁移路径；气候效益方面，每千克AA生产产生的0.45 kg CO₂当量，较传统处置减少21%碳排放。研究还特别指出，玻璃添加量10%为最优配比，过量会导致Na₂O引发膨胀缺陷。

该研究的突破性在于建立了污染沉积物资源化的完整技术链条，从原料表征、工艺优化到安全评估。不仅为解决全球港口疏浚物处置困境提供了可行方案，更开创了"危险废物-建筑材料"的转化范式。正如通讯作者Cheng-Di Dong强调的，这种将环境负债转化为工程资产的模式，完美契合循环经济(Circular Economy)理念，为可持续城市建设提供了新的材料选择。随着全球对天然骨料开采限制的收紧，这项技术有望在沿海城市推广，实现环境治理与资源再生的双赢。