《Cold Regions Science and Technology》：Effect of temperature on the performance of solidified/stabilized petroleum-polluted soil: Pollutants fate and geotechnical properties
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•固化石油污染土壤（SPS）中的石油污染物在?20至60?°C范围内保持稳定，迁移量极小。•固化处理提高了污染土壤的冻结温度，增强了其抗冻性。•低温（?20?°C）对SPS造成了更为显著且不可逆的损伤。引言土壤是维持陆地生态系统平衡和保障农业生产安全的基础性资源（Haghig
• 固化石油污染土壤（SPS）中的石油污染物在?20至60?°C范围内保持稳定，迁移量极小。
• 固化处理提高了污染土壤的冻结温度，增强了其抗冻性。
• 低温（?20?°C）对SPS造成了更为显著且不可逆的损伤。
引言 土壤是维持陆地生态系统平衡和保障农业生产安全的基础性资源（Haghighizadeh等，2024）。然而，随着工业化的加速推进，土壤污染已成为全球面临的一项严峻环境挑战（Lukaszek-Chmielewska等，2025；Liu等，2025）。在众多土壤污染类型中，石油污染物因其来源广泛、毒性强烈且具有迁移潜力而备受关注（Wani等，2025）。因此，近年来开发了一系列石油污染土壤处理方法，旨在将石油从石油污染土壤中分离出来，或对石油污染土壤进行再利用（Yi等，2026；Mekonnen等，2024；Lee等，2022）。
固化/稳定化（S/S）方法因操作简便、能耗低、修复效率高和环境友好等优势而受到广泛关注（Chen等，2024；Haghsheno和Arabani，2023）。经过S/S处理后，土壤中的石油污染物得到有效稳定，土壤的力学性能也显著改善（Alvarez-Coronel等，2022；Arabani和Haghsheno，2023）。此外，固化石油污染土壤（SPS）适用于工程再利用，例如作为路堤材料或用于基础施工（He等，2025；Arabani和Haghsheno，2024；Ahmad等，2022）。
尽管S/S技术已较为成熟，但其长期性能主要在标准室内实验室条件下（例如20?°C）进行评估。然而，在实际现场应用中，SPS不可避免地会经历显著的温度变化。由于石油是一种对温度高度敏感的流体（Kazemi等，2026），其粘度和流动性会随温度波动而发生剧烈变化（Wang等，2020）。这种复杂的热环境对SPS的稳定性提出了两大主要挑战。在高温条件下，石油的流动性增加，而土壤基质的吸附能力降低，可能引发被阻留的石油污染物的二次释放和迁移（Xu等，2026）。相反，在零度以下温度时，土壤基质因冻胀和孔隙水相变而承受极大的物理应力。这种冻结作用可导致微裂纹的产生，并破坏水化凝胶网络（如C-S-H凝胶）的聚合，从而引起宏观强度的严重退化。因此，仅依赖室温数据可能导致对SPS在实际工程环境中的耐久性和环境安全性的评估不够准确。
为解决上述问题，本研究系统地探究了SPS在宽温度范围（?20至60?°C）内的环境稳定性、热物理响应和力学行为。采用中国天津滨海地区的石油污染土壤，具体研究目标为：（1）评价阶梯温度变化对石油污染物二次迁移及SPS宏观力学性能的影响；（2）利用专用测试仪器定量分析SPS热物理参数（包括冻结点、导热系数和线膨胀系数）的动态变化；（3）利用COMSOL Multiphysics软件分析热作用对SPS力学性能和内部应力分布的影响。最终，本研究为SPS的温度依赖性行为提供了新的见解，为其在变温条件下的实际工程应用和安全再利用提供了关键的定量数据支持和科学依据。
各章节摘要 试验材料 试验土壤：取自天津滨海新区地表至地表以下0.5?m范围内的滨海土壤。具体位置如图1a所示。其物理化学参数见表1。土壤样品经日晒干燥后，去除石块和多余杂质，然后在土样研磨机中进行破碎。经2?mm筛网过筛后，粒径分布如图1b所示。
试验石油：所使用的石油为
热作用下SPS中污染物迁移的控制 热效应对不同初始石油含量的UPS影响显著。低温会抑制土壤中石油污染物的迁移，对石油含量较高的UPS中污染物的影响相对较小（图3a）（Luo等，2019）。在0?°C时，不同初始石油含量（30–150?mg/g）的UPS中石油的最大迁移量相近，介于0.43至0.64?mg/g之间。高温促进了
石油污染物与结构稳定性 SPS在温度变化下的性能必须通过两个不同但相互关联的维度来评估：石油污染物和力学稳定性。试验结果表明，温度波动对这两种稳定性产生截然相反的影响。在较高温度（20至60?°C）下，石油污染物和力学稳定性均得到良好维持。尽管高温从热力学上有利于油的流动性（石油的运动粘度
结论 本研究证实，固化/稳定化是一种在宽温度范围（?20至60?°C）内固定石油污染物的可靠方法，污染物迁移量保持在极低水平（0.15–0.22?mg/g）。污染物被包裹在水化产物中，从根本上改善了材料的热物理性能，与UPS相比，SPS具有更高的冻结点、更低的线膨胀系数以及更稳定的导热系数。
CRediT作者贡献声明 Yu Hemiao： 可视化、软件、调查研究、概念设计、原稿撰写。Gao Pei： 指导、方法学、审阅与编辑。Li Min： 验证、资源获取、项目管理、资金获取、数据整理。
利益冲突声明 作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢 本研究由国家自然科学基金委员会（51978235和52278341）和
河北省自然科学基金 （E2023202087）资助。作者感谢
河北省土木工程技术研究中心 提供的支持。此外，作者还要感谢Scientific Compass（
www.shiyanjia . com）对SEM和NMR分析的支持。
Yu Hemiao | Gao Pei | Li Min
