导言

吉林大学石油化工污染场地控制与修复技术国家地方联合工程实验室董军教授研究团队在DNAPL污染非均质含水层修复技术方面取得重要进展，相关研究成果发表在Chemosphere. 2019, 223: 375-382.

图1. 期刊网站的论文发表页（来源：期刊发表图）

解决的主要问题

（1）纳米铁极易被氧化导致活性急剧降低，其较高的表面能和固有的磁性反应使其难以分散到水或有机溶剂中，容易集结或沉积在含水层介质颗粒表面，迁移性能差，空隙易堵塞。乳化纳米铁表面包覆的带负电的憎水乳化油膜增强了其在含水层中的迁移和分散性能，保护其在迁移过程中不被腐蚀或氧化；DNAPL易溶于表面油膜并扩散至纳米铁表面被还原，还原产物则通过浓度梯度驱动释放到外部，（如图2）。另外，乳化油长期缓慢释放的电子供体可为微生物生长和污染物降解提供必要的碳源和能源。因此，乳化纳米铁反应带是集非生物还原和生物降解为一体的组合技术。

图2. 纳米铁、乳化纳米铁示意图

（2）修复试剂注入到非均质含水层，在高渗透区容易形成“优先流”，而在低渗透区则易形成“绕流”，这两种现象导致修复试剂无法与污染物充分、有效地接触，严重影响了污染物的去除效率。剪切稀化流体能够增大试剂的粘度和原位孔隙压力，降低其在高渗透介质中的流速，使其在高、低渗透性介质间形成交叉流，促进试剂从高渗透性介质向低渗透性介质迁移，提高污染物去除效率。

针对上述两个问题，本文研发的剪切稀化流体强化乳化纳米铁修复DNAPL污染非均质含水层技术能够有效提高污染物的去除效率，结果表明剪切稀化流体与乳化纳米铁（XG-EZVI）复配使用，当XG-EZVI中黄原胶的使用量≤ 100 mg/L时，未发现对硝基苯降解的不利影响。较之乳化纳米铁，XG-EZVI具有更高的稳定性、较强的反应活性以及低渗透地层内更高的波及效率。XG-EZVI的注入使模拟非均质含水层中硝基苯的降解量比使用乳化纳米铁时提高了7倍，且含水层介质对硝基苯的吸附量仅为污染物总量的1/50。实验进行至40 h时，乳化纳米铁修复的模拟含水层内仍未检测到苯胺生成，而XG-EZVI修复的模拟含水层内生成苯胺90.0 mg。

图3. 模拟修复实验进行至24和48 h时分别使用(a)乳化纳米铁和(b) XG-EZVI作为修复试剂的体系中硝基苯和苯胺的浓度分布情况（来源：期刊发表图）

该项研究成果发表在Chemosphere. 2019, 223: 375-382.

详见原文：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653519303212