Hebei Messi Biology Co., Ltd. bezeichnet Magnesiumoxid als eines der vielversprechendsten Sanierungsmaterialien zur Verfestigung/Stabilisierung. Die Verwendung von Magnesiumoxid selbst als Geliermittel oder die Entwicklung von Magnesiumoxid-basiertem Grünzement haben hervorragende Ergebnisse bei der Stabilisierung und Sanierung von Böden mit Schwermetallen gezeigt. Im Vergleich zu herkömmlichen Sanierungsmaterialien zur Verfestigung/Stabilisierung wie Portlandzement (mit einer Produktionstemperatur von 1450 °C) verbraucht der Herstellungsprozess von Magnesiumoxid weniger Energie (typischerweise 500–800 °C). Magnesiumoxid ist zudem weit verbreitet, nicht nur aus kalziniertem Magnesit, sondern auch aus Meerwasser und Sole. Es weist zudem eine höhere Haltbarkeit als Portlandzement auf.
Bleiverseuchung im Boden ist weltweit weit verbreitet. Blei birgt erhebliche Risiken für die menschliche Gesundheit, insbesondere für die geistige Entwicklung von Kindern. Die Verfestigungs-/Stabilisierungstechnologie ist derzeit die am weitesten verbreitete Sanierungstechnologie für bleiverseuchte Böden. Die größte Herausforderung bei der Verfestigungs-/Stabilisierungstechnologie besteht jedoch darin, die langfristige Wirksamkeit der Sanierung sicherzustellen. Darüber hinaus ist auch der kurzfristige Wirkungseintritt ein Problem.
Die Aktivität von Magnesiumoxid wird durch seine spezifische Oberfläche und Kristallinität bestimmt. Bei durch Kalzinierung hergestelltem Magnesiumoxid werden dessen spezifische Oberfläche und Kristallinität wiederum durch die Kalzinierungstemperatur bestimmt. Daher besteht eine signifikante Korrelation zwischen der Aktivität von Magnesiumoxid und der Kalzinierungstemperatur.
Je niedriger die Kalzinierungstemperatur, desto höher die Aktivität. Die Aktivität von Magnesiumoxid bestimmt seine Reaktionsgeschwindigkeit mit Schwermetallen im Boden (d. h. je höher die Aktivität, desto schneller die Reaktion) und somit auf makroskopischer Ebene den zeitabhängigen Effekt seiner Stabilisierung und Sanierung von Schwermetallen im Boden. Daher geht diese Studie von folgenden Hypothesen aus: 1) Kurzfristig (z. B. 0–49 Tage) wird die Wirksamkeit von Magnesiumoxid bei der Sanierung bleikontaminierter Böden durch seine Aktivität bestimmt; Aktiveres Magnesiumoxid zeigt schnellere Sanierungseffekte. 2) Langfristig (z. B. 0–100 Jahre) wird die Sanierungswirkung von Magnesiumoxid auch durch seine Aktivität bestimmt. Aktiveres Magnesiumoxid zeigt eine geringere Langzeitwirksamkeit, da es anfälliger für sauren Regen ist und seine Wirkung verliert. Magnesiumoxid mit geringerer Aktivität wirkt zwar kurzfristig langsamer, ist aber resistenter gegen sauren Regen und zeigt daher eine bessere Langzeitwirksamkeit.
Basierend auf diesen Annahmen wurden in dieser Studie vier verschiedene Magnesiumoxide verwendet, die aus demselben Rohstoff, Magnesit, hergestellt wurden, jedoch unterschiedliche Reaktivitäten aufwiesen, um den Boden eines bleiverseuchten Industriegeländes (4280 mg/kg) zu stabilisieren und zu sanieren. Die Studie ergab, dass alle vier Magnesiumoxide die toxische Bleiauslaugungskonzentration des Bodens innerhalb eines Tages vom 1,8-Fachen des Normwertes auf unter den Normwert reduzierten und damit das Sanierungsziel erreichten. Die Sanierung blieb 1–49 Tage nach der Sanierung wirksam, und die Aktivität der Magnesiumoxide hatte kaum Einfluss auf die kurzfristigen Sanierungsergebnisse.
Anschließend wurden mithilfe einer selbst entwickelten quantitativen Methode zur künstlichen Alterung die Auswirkungen der Regenwassererosion auf die Bleistabilität von saniertem Boden über 25–100 Jahre im Feld im Labor simuliert. Die Ergebnisse zeigten, dass die toxische Bleiauswaschungskonzentration des Bodens innerhalb von 50 Jahren nach der Sanierung den Standardwert erreichte. Nach 75 Jahren übertraf der mit dem am wenigsten aktiven Magnesiumoxid sanierte Boden den Standardwert, während die anderen den Standardwert erfüllten. Nach 100 Jahren erfüllte nur der mit dem aktivsten Magnesiumoxid sanierte Boden den Standardwert, während die anderen den Standardwert übertrafen.
Weitere Analysen mittels kontinuierlicher Extraktionsexperimente ergaben, dass der ursprünglich bleikontaminierte Boden nach 100 Jahren simulierter Regenwassererosion im Wesentlichen frei von stabilem Blei war. Der stabile Bleigehalt im mit dem aktivsten Magnesiumoxid sanierten Boden war jedoch deutlich höher als im mit weniger aktivem Magnesiumoxid sanierten Boden.
Diese Studie widerlegte somit die zuvor aufgestellte experimentelle Hypothese und kam zu dem Ergebnis, dass die Magnesiumoxidaktivität kurzfristig nach der Sanierung nur geringen Einfluss auf die Wirksamkeit der Sanierung hatte. Über einen simulierten Langzeitzeitraum zeigte Magnesiumoxid mit höherer Aktivität jedoch eine verbesserte Langzeitwirksamkeit. Dies liegt vor allem daran, dass aktiveres Magnesiumoxid schneller hydratisiert und dabei mehr carbonathaltige hydratisierte Zwischenprodukte produziert. Dies verbessert die Neutralisations- und Pufferkapazität des gesamten Systems gegen sauren Regen und macht es somit wirksamer gegen Erosion durch sauren Regen. Insgesamt zeigt diese Studie, dass Magnesiumoxid ein kohlenstoffarmes, hochwirksames Material zur Bleistabilisierung im Boden ist. Es wirkt sehr schnell (innerhalb eines Tages) und kann durch die Regulierung seiner Aktivität seine Wirksamkeit über 100 Jahre lang aufrechterhalten.