近年來，隨著全球氣候變化與環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)和綠色低碳發(fā)展已成為時(shí)代的緊迫需求。我國(guó)在“雙碳”戰(zhàn)略的引領(lǐng)下，不斷強(qiáng)化綠色發(fā)展理念，提出以更高效的方式利用資源和提升固廢資源化水平，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高質(zhì)量發(fā)展。在此背景下，探索固廢資源化利用的新路徑，不僅是應(yīng)對(duì)環(huán)境挑戰(zhàn)的關(guān)鍵舉措，更是實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的重要路徑。

　　河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院祝建中教授課題組，多年來在減污降碳、固廢資源化和生態(tài)修復(fù)三大領(lǐng)域開展了系統(tǒng)性的研究工作，取得了一系列創(chuàng)新成果。在減污降碳方面，團(tuán)隊(duì)專注于開發(fā)高效的二氧化碳捕集與利用技術(shù)，優(yōu)化工藝以降低能耗并提升捕集效率;在固廢資源化領(lǐng)域，團(tuán)隊(duì)致力于將工業(yè)廢棄物高值化利用;在生態(tài)修復(fù)方面，團(tuán)隊(duì)將先進(jìn)的材料和技術(shù)應(yīng)用于黑臭水體的治理與修復(fù)，實(shí)現(xiàn)了污染物的高效去除與水生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。這些研究不僅推動(dòng)了環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，還為實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供了科學(xué)支持與技術(shù)保障。

　　創(chuàng)新技術(shù) 減污降碳

　　祝建中課題組一直以來聚焦于二氧化碳捕集與利用技術(shù)的開發(fā)與優(yōu)化，力求在降低能耗的同時(shí)提高二氧化碳捕集效率。在減污降碳方面，他們深入研究了胺/醇體系液-固相變吸收劑的特性，設(shè)計(jì)出一種高效的新型相變吸收劑，通過液-固相變過程在二氧化碳捕集過程中實(shí)現(xiàn)了更高的吸收容量、吸收速率以及相變性能，顯著提升了捕集效果。此外，團(tuán)隊(duì)提出了固相產(chǎn)物的非熱再生方法，通過將固相產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為碳酸鈣等高附加值產(chǎn)品，大幅降低了傳統(tǒng)熱再生工藝的能耗，為二氧化碳和含鈣工業(yè)廢料的資源化利用提供了高效、低成本的新路徑。通過多尺度模擬與實(shí)驗(yàn)研究，他們進(jìn)一步揭示了該吸收劑體系的相變機(jī)理及其在不同溫度、壓力條件下的性能表現(xiàn)，為未來二氧化碳捕集與利用技術(shù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。該項(xiàng)創(chuàng)新研究不僅為實(shí)現(xiàn)減污降碳目標(biāo)提供了切實(shí)可行的技術(shù)方案，更為加速推動(dòng)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了有力支持。團(tuán)隊(duì)在此領(lǐng)域的研究成果均已發(fā)表在行業(yè)知名期刊，如Chemical Engineering Journal、Separation and Purification Technology等。

　　圖1：用于二氧化碳捕集與利用的新型液固相變吸收劑

　　固廢利用 變廢為寶

　　在固廢資源化領(lǐng)域，祝建中帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)專注于開發(fā)高效的工業(yè)廢棄物再利用技術(shù)，通過一系列創(chuàng)新的物理化學(xué)處理手段，將固體廢棄物轉(zhuǎn)化為高附加值的功能性材料。針對(duì)不同種類的工業(yè)廢棄物(如冶金廢渣、粉煤灰、脫硫石膏等)，他們通過優(yōu)化固廢處理中的關(guān)鍵參數(shù)，研發(fā)出一套針對(duì)性的資源化工藝，能夠顯著提高固廢利用率并減少二次污染。例如，在處理冶金廢渣時(shí)，他們采用先進(jìn)的活化技術(shù)，通過控制熱解和機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)條件，將其轉(zhuǎn)化為用于水處理和土壤改良的多孔吸附材料，這種材料具有優(yōu)異的吸附性能，對(duì)重金屬離子和有機(jī)污染物具有良好的去除效果(授權(quán)發(fā)明專利：一種上下移動(dòng)分布處理的固廢處理設(shè)備)。

　　同時(shí)，針對(duì)粉煤灰的再利用，祝建中團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種低溫改性方法，使其成為適用于高性能建筑材料的活性填料，顯著提升了材料的強(qiáng)度和耐久性。此外，在處理脫硫石膏的過程中，他們通過調(diào)控石膏的晶體結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)，成功將其轉(zhuǎn)化為具有防火、隔熱特性的功能性材料，并進(jìn)一步在綠色建材領(lǐng)域中得到推廣應(yīng)用。

　　針對(duì)膨潤(rùn)土等含有黏土礦物的固體廢棄物，祝建中團(tuán)隊(duì)特別關(guān)注其在環(huán)境修復(fù)和工業(yè)應(yīng)用中的潛力。通過一系列改性工藝，特別是對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行表面改性和納米復(fù)合處理，顯著提升了其吸附能力和機(jī)械性能。該改性膨潤(rùn)土材料不僅在重金屬和有機(jī)污染物的吸附中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能(授權(quán)發(fā)明專利：一種多孔鈉基膨潤(rùn)土顆粒的制備方法;一種兼具吸附功能的抗鹽耐污型膨潤(rùn)土的制備方法;一種鈣基膨潤(rùn)土鈉化改性方法)。此外，他們進(jìn)一步探索了膨潤(rùn)土在功能材料中的應(yīng)用，將其與高分子材料復(fù)合，制備出具有高強(qiáng)度、高耐久性的工程材料。這種復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于建筑、隔熱材料和環(huán)境治理領(lǐng)域，進(jìn)一步推動(dòng)了膨潤(rùn)土資源的高效利用(授權(quán)發(fā)明專利：一種利用光固化技術(shù)搭接膨潤(rùn)土防水毯的施工方法)。這些研究成果不僅減少了固廢對(duì)環(huán)境的危害，還實(shí)現(xiàn)了資源的高效循環(huán)利用，有助于減少對(duì)原生材料的依賴，推動(dòng)了建筑、環(huán)保等行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

　　生態(tài)修復(fù) 底泥資源化

　　在底泥資源化的生態(tài)修復(fù)技術(shù)創(chuàng)新方面，團(tuán)隊(duì)深入開展了針對(duì)黑臭河道和礦區(qū)的修復(fù)技術(shù)研究，主要從技術(shù)原理、實(shí)施方案和創(chuàng)新點(diǎn)展開，取得了顯著的成果。

　　首先，針對(duì)底泥處理后用于黑臭河道的生態(tài)修復(fù)，祝建中團(tuán)隊(duì)針對(duì)黑臭河道底泥的高有機(jī)質(zhì)、高重金屬含量等特點(diǎn)，開發(fā)了一套多步驟的處理工藝，首先通過物理-化學(xué)結(jié)合的脫水技術(shù)，顯著降低底泥的含水率，從而減小其體積，便于進(jìn)一步處理和運(yùn)輸(授權(quán)發(fā)明專利：一種復(fù)合水處理劑及其制備方法與應(yīng)用;一種利用生物高效降解可制備的污染底泥及工業(yè)污泥固化方法)。在脫水后，通過改進(jìn)的穩(wěn)定化技術(shù)，利用添加鈣基材料、改性粘土和生物質(zhì)活性炭等增強(qiáng)底泥對(duì)重金屬的固化效果，從而減少重金屬的浸出風(fēng)險(xiǎn)。隨后，團(tuán)隊(duì)通過熱解和生物堆肥技術(shù)，對(duì)底泥進(jìn)行無害化處理，使底泥中的有機(jī)污染物降解，重構(gòu)其物理化學(xué)性質(zhì)(授權(quán)發(fā)明專利：一種淤泥土壤化添加劑及其制備方法和應(yīng)用)。

　　圖2：淤泥高效脫水固化專利設(shè)備

　　在生態(tài)修復(fù)方面，祝建中團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種“底泥+生態(tài)基質(zhì)”復(fù)合技術(shù)，將處理后的底泥作為生態(tài)修復(fù)基質(zhì)，與生物濾床、人工濕地等生態(tài)修復(fù)技術(shù)相結(jié)合，改善河道底質(zhì)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)沉積物中微生物群落的生物降解功能，進(jìn)一步增強(qiáng)水體的自凈能力(授權(quán)發(fā)明專利：一種河道治理綜合資源化方法;一種用于底泥壓濾脫水凈化與資源化的護(hù)坡及方法)。具體而言，底泥被用于種植水生植物，利用其富含的養(yǎng)分促進(jìn)植被生長(zhǎng)，同時(shí)底質(zhì)中固定的重金屬和有機(jī)污染物則被生態(tài)基質(zhì)中的微生物降解或轉(zhuǎn)化為無害形式(授權(quán)發(fā)明專利：一種河道周邊的植物制備物料及其制備方法和應(yīng)用)。該系統(tǒng)不僅可以顯著提高水體中氮、磷等富營(yíng)養(yǎng)化元素的去除率，促進(jìn)水質(zhì)改善，還增強(qiáng)了河道的生態(tài)恢復(fù)能力。

　　其次，針對(duì)底泥處理后用于礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)，在礦區(qū)修復(fù)中，祝建中團(tuán)隊(duì)針對(duì)礦區(qū)土壤貧瘠、重金屬超標(biāo)和生態(tài)系統(tǒng)退化的特點(diǎn)，創(chuàng)新性地將處理后的底泥作為礦區(qū)土壤改良劑。底泥經(jīng)過專門的無害化處理后，保留了其豐富的有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)成分，成為修復(fù)礦區(qū)植被覆蓋的重要基質(zhì)材料(授權(quán)發(fā)明專利：一種高有機(jī)質(zhì)河道淤泥復(fù)合固化材料及其應(yīng)用)。研究團(tuán)隊(duì)利用底泥中的碳、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，結(jié)合其良好的吸水保肥能力，有效改良了礦區(qū)貧瘠的土壤環(huán)境，增強(qiáng)了植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)供給。技術(shù)創(chuàng)新還體現(xiàn)在利用底泥與礦區(qū)土壤復(fù)合穩(wěn)定技術(shù)中。通過引入改性劑如鐵氧化物、硅酸鹽等，進(jìn)一步提高底泥的重金屬固化效率，并通過控制pH值和有機(jī)質(zhì)含量，降低礦區(qū)土壤中重金屬的活性，減少其對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。團(tuán)隊(duì)還結(jié)合生態(tài)工程學(xué)方法，設(shè)計(jì)了一種底泥與植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，選擇耐重金屬且生長(zhǎng)迅速的植物，如楊樹、柳樹等，構(gòu)建穩(wěn)定的植被覆蓋體系，同時(shí)通過底泥中的營(yíng)養(yǎng)元素供給，顯著提高了植被的生長(zhǎng)速度和土壤改良效果。

　　通過這些技術(shù)創(chuàng)新，祝建中團(tuán)隊(duì)成功應(yīng)用底泥資源化技術(shù)恢復(fù)礦區(qū)的生態(tài)功能，不僅減少了礦區(qū)土壤侵蝕，還提高了植物群落的多樣性和穩(wěn)定性，進(jìn)而改善了整體生態(tài)環(huán)境。這些研究成果為礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)提供了重要的技術(shù)支持，尤其是在資源有限的地區(qū)，底泥的二次利用不僅降低了修復(fù)成本，也減少了環(huán)境負(fù)擔(dān)。他們?cè)诤诔艉拥乐卫�、生態(tài)岸坡構(gòu)建以及固體廢棄物資源化等多個(gè)領(lǐng)域形成了一系列獨(dú)具特色的理論與技術(shù)，獲得了多項(xiàng)國(guó)家及行業(yè)獎(jiǎng)勵(lì)和榮譽(yù)。

　　生態(tài)環(huán)境是人類生存和可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，作為生態(tài)環(huán)境的守護(hù)者，祝建中團(tuán)隊(duì)積極響應(yīng)我國(guó)“雙碳”戰(zhàn)略，堅(jiān)持不忘初心，致力減污降碳、固廢資源化以及生態(tài)修復(fù)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，恢復(fù)綠水青山，建設(shè)美麗中國(guó)。(文/陳偉)

　　　圖3：黑臭河道生態(tài)修復(fù)工程實(shí)施前后