我所地下環境污染修復擾動效應研究獲新進展
地下水土污染是全球水安全、生態安全與人類健康安全的重大威脅，其原位修復理論方法的研究已成為地學領域重點關注的問題。一般認為修復機制與效率首先取決于污染場地客觀環境條件，已有修復研究也大多從研究區初始條件對修復過程的影響出發，特別是當修復效率與預期效果、模型模擬值與實測值存在差距時，人們習慣地將其原因歸結為場地固有環境參數的異質性或不確定性。事實上，不僅是場地環境特征影響修復工程的設計與運行，修復過程也會反過來改變地下環境物理-化學-生物界面特征，二者之間存在密切的“激勵”-“響應”關系，這就意味著污染修復過程的環境參數不再固定于初始狀態、而是在擾動作用下發生動態演變，因此，基于場地參數固有初始值的模型計算結果也必然偏離真實情況，進而誤導對其修復機制的理解。
我所水文水資源學科組范偉博士與我所客座研究員、英國Cardiff大學楊悅鎖博士合作，針對目前世界上應用最廣泛的地下水污染原位修復Air Sparging和Soil Vapor Extraction技術，從修復機制與環境特征的互饋關系出發，綜合開展室內模擬實驗和野外污染場地修復工程研究，研究發現修復過程中水-固-氣多相驅替將引起地下流場和溫度場階段式響應、多孔介質粒度/孔隙度/滲透系數分異、無機碳平衡遷移和氧化還原改變等水文地球化學演化以及地下水微生物群落活性變化，在此基礎上，該研究提出了復雜多相流模型的水流驅替量簡易替代算法，構建了水氣二相滲流和介質孔隙度變化耦合模型，結合水文地球化學模擬計算，量化揭示了修復過程帶來的上述環境擾動效應，并分析評估了擾動帶來的環境參數變異對污染修復過程的反饋影響。與傳統研究側重關注外部環境條件對修復過程的影響不同，這一新興領域的探討從污染修復活動與地下環境相互反饋的新視角出發，取得了一些全新的理解。相關成果發表在Chemosphere、WASP等雜志上。
[1] W. Fan. Y. S. Yang, Y. Lu, X. Q. Du, G. X. Zhang. Hydrogeo-chemical impacts of air sparging remediation on a semi-confined aquifer: Evidences from field monitoring and modeling. Chemosphere, 2013, (90): 1419-1426.
[2] Ying. Lu, Wei Fan, Y. S. Yang, X. Q. Du, G. X. Zhang. Mathematical Modeling of Differentiation Processes in Porous Media During Soil Vapor Extraction (SVE) Remediation of Contaminated Soil/Water. Water, Air, & Soil Pollution, 2013, (224): 1491-1498.
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