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环境工程学报
中国科学院生态环境研究中心
环境工程学报

中国科学院生态环境研究中心

曲久辉

月刊

1673-9108

cjee@rcees.ac.cn

010-62941074

100085

北京市2871信箱

环境工程学报/Journal Chinese Journal of Environmental EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊的办刊宗旨为：“积极促进国内环境污染治理技术与设备的研究、开发与应用”。本刊正在成为连接国内外环境污染治理技术与设备领域科研人员、技术开发与推广人员以及广大用户的信息纽带与桥梁。
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    上海典型NAPL污染场地补水-抽提与降水-抽提效率对比

    杨春白雪冯世进郑奇腾彭春辉...
    1005-1012页
    查看更多>>摘要：上海是典型软土低渗透场地，一旦被非水相液体(NAPL)污染，修复难度极大，若采用典型的抽提原位修复技术，是否降水是工程实践中权衡的难点，因此可分为补水-抽提和降水-抽提两种方式。针对上海地区分层土的特点，本研究利用COMSOL软件建立了补水-抽提与降水-抽提三维数值模型，对比两种技术在低渗透NAPL污染场地的原位修复效率，前者主要考虑NAPL-水相传质和溶质运移，后者主要考虑水相饱和度变化、气相组分迁移和三相非平衡传质。结果表明，低渗透NAPL污染地层中水/气相对流速度缓慢，水相饱和度降低时间较长且NAPL-气传质滞后，导致降水-抽提工况的污染物去除率最低，但是在快速降水的基础上气相抽提效果会高于补水-抽提。此外，若污染地层的渗透系数增大一个量级，快速降水-气相抽提的污染物去除率可以从5。8％增加到54。0％，且比补水-抽提工况的高24。8％，因此在低渗透NAPL污染地层中引入压裂增渗技术可得到更好的修复效果，为缩短工期还可基于污染羽流的精准刻画，在局部高污染区域耦合热强化、表面活性剂增溶等技术。

    低渗透地层数值模拟补水-抽提降水-抽提

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    巨厚含水层中循环井结构优化设计

    董倩董书君陈韶音杜中海...
    1013-1023页
    查看更多>>摘要：针对传统的地下水循环井技术(GCW)无法对厚度大于34。5 m的含水层进行高效修复的问题，利用MODFLOW和MODPATH对巨厚含水层中循环井的运行效果进行模拟，以水力循环影响半径和粒子回收率为表征指标，刻画循环井在80 m巨厚含水层中的水力环流特征，以得到适用于巨厚含水层的循环井井结构。结果表明:在80 m的巨厚含水层中，双筛结构循环井运行期限为1年，抽注水流量为400 m3·d-1时，循环井的实段长度≤26 m，才能产生循环带。即使将循环井的结构优化为井长为34 m、上下筛段长度为4m、实段长度为26 m，循环井运行1年所能达到的循环带垂向上的最大影响高度仅为27。5 m，无法实现对于80 m厚含水层的修复。多滤层循环井可以显著增大巨厚含水层的修复范围，减小循环死区占比，改进修复效果。运行1年时，三筛段多滤层循环井垂向影响高度达到56。52m;四筛段多滤层循环井垂向影响高度达到70。52 m，粒子回收率为58％，最大影响半径为44。95 m。四筛段多滤层循环井能够满足对于80 m巨厚含水层修复的要求。该研究结果可为巨厚含水层中循环井的井结构设计提供理论参考。

    循环井巨厚含水层井结构优化设计修复技术

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    含裂隙污染场地中微生物运移及降解修复规律

    李津冯世进郑奇腾
    1024-1031页
    查看更多>>摘要：原位生物修复作为一种低成本、绿色的污染场地修复技术受到了极大的关注。大多数生物修复研究集中增强土著微生物自身的降解能力的生物刺激技术上，对引入外源微生物的生物强化技术研究有限。而污染场地内天然和人工裂隙等优势渗流会影响注入微生物的运移及其降解反应。通过提出一个数学模型来模拟裂隙含水层中微生物和相关溶质迁移以及污染物降解过程。该模型考虑了对流、扩散、吸附、生长、死亡和微生物代谢反应等过程，并耦合了微生物、电子受体和基质底物三者之间的相互联系，并与试验结果验证良好。模拟结果分析表明，保持微生物与污染物之间的充分接触并提供充足的养分是提高生物修复效率的关键。由于生物降解消耗加速了基质内污染物向裂缝周边区域的反向扩散，生物修复的实际影响范围比微生物运移范围要大。同时，裂隙外基质的扩散系数对生物修复效果的影响最大，其次是微生物吸附系数和注入速度。该数学模型是评估含裂隙地层生物强化策略有效性的重要工具，有助于设计和优化相应的生物修复方法。

    污染物微生物裂隙运移生物降解数值模拟

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    KMnO4缓释氧化剂降解地下水中的苯酚和苯胺

    张渺乔微涵胡志欣董鲁钰...
    1032-1043页
    查看更多>>摘要：为了达到氧化剂控制释放、有效传输和高效修复的目的，采用缓释技术实现氧化剂对地下水含水层的长期高效修复。实验通过熔化成型法制备了添加活性炭的高锰酸钾(KMnO4)缓释材料，并通过释放动力学确定缓释材料的最佳配比和尺寸。此外，对KMnO4缓释材料降解苯酚苯胺的动力学进行了研究，并考察了地下水水质对苯酚苯胺降解的影响。最后开展了二维砂槽中缓释材料降解苯酚苯胺的实验。结果表明:石蜡、高锰酸钾、活性炭以及硅砂质量比为3∶3∶2∶1的1cm立方体的KMnO4缓释氧化剂缓释效果最好。释放动力学研究显示，30 d后缓释材料的释放率为64。17％，表明其具有优异的缓释特性，并且采用一级动力学方程对实验数据拟合时相关性较好。并且缓释后的KMnO4缓释材料表面出现大量孔洞和缝隙，且表面Mn、O、Si和K元素含量明显增加，说明KMnO4缓释材料在水中的释放原理是以溶解扩散为主。在缓释氧化剂作用下，二维砂槽中苯酚和苯胺的浓度变化形成以缓释材料为中心的锥形修复区域，且纵向苯酚苯胺的浓度下降较快。这一实验结果为实际地下水含水层污染修复提供了理论支撑。

    KMnO4缓释氧化剂苯酚苯胺降解

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    包覆型缓释氧化剂的制备及其缓释性能评价

    李凡申佳张雪花唐智超...
    1044-1055页
    查看更多>>摘要：在低渗层非水相液体污染物的原位化学氧化修复过程中，土壤有机质会消耗氧化剂，导致氧化剂的有效浓度难以长期维持，从而使污染物浓度容易反弹。为了解决该问题采用硬脂酸作为壳材，通过相分离法包覆高锰酸钾制备缓释氧化材料。结果表明，硬脂酸包覆型高锰酸钾(PP@SA)具有良好的缓释性能，可以持续缓释120 h以上。正交实验结果显示，当芯壳比为1∶3，超声时间为15 min，搅拌速度为300r·min-1，粒径为1。12～4。00 mm时缓释效果最佳。并且，随着PP@SA的粒径和硬脂酸用量的增大，MnO4-的缓释机制从Fickian扩散模式向骨架溶蚀和Fickian扩散混合释放机制转变，其中骨架溶蚀释放机制逐渐起主导作用。此外，土相缓释柱实验结果表明，PP@SA在淤泥质粘土和粉质粘土两种低渗土壤中可以保持高锰酸根离子的扩散浓度在0。25 g·L-1以上的时间分别为7和9 d，其缓释寿命远超过原高锰酸钾。

    原位化学氧化缓释高锰酸钾低渗土壤

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    压裂缝网特征对低渗透NAPL污染地层抽提效率的影响机制

    冯世进牛九格郑奇腾杨春白雪...
    1056-1065页
    查看更多>>摘要：水力压裂可以有效改善低渗透污染地层物质传输速率低的难题，提升修复效率。采用大型多物理场耦合仿真软件COMSOL MULTIPHYSICS模拟低渗污染地层压裂协同抽提修复，分析不同压裂缝网特征对低渗透非水相液体(NAPLs)污染地层抽提效率的影响机制。结果表明，压裂缝网可以有效提升抽提效率，模拟工况的提升率可达42％，且污染物去除率均随着裂隙厚度、长度和渗透率的增加而提高，裂隙渗透率是最主要的影响因素。通过缝网特征参数的耦合分析发现，当裂隙渗透率k/k大于100时，污染物去除率呈先增加后波动降低的趋势，且当裂隙长度为1。5 m时，去除效果最佳，这是因为当裂隙上层污染物被去除后，裂隙长度的促进作用会大幅衰减。因此，当裂隙设置于污染地层的下部，更有利于污染物的去除。

    低渗透污染地层压裂缝网NAPL抽提

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    循环井水力激发下多相污染物的迁移转化规律

    刘忠建伍世杰李博文
    1066-1072页
    查看更多>>摘要：利用二维砂箱模拟实验，以苯、氯苯、苯胺和苯酚4种溶解性和挥发性不同的有机污染物为研究对象，分析循环井运行过程中溶解相、吸附相、挥发相的浓度变化，探究循环井水力激发下多相污染物的迁移转化规律。结果表明，循环井的水力激发直接作用于溶解相且污染物浓度呈指数衰减的规律，运行96 h后溶解相苯、氯苯、苯胺和苯酚的去除率为93。8％、89。9％、99。8％和95。0％。而吸附相和挥发相的污染物在浓度梯度的作用下迁移转化进入溶解相，再通过循环井的水力激发作用被去除。其中吸附相的迁移转化与污染物的溶解性有关，修复后苯、氯苯、苯胺、苯酚吸附相占比相对初始含量分别降低了 56。1％、71。2％、21。1％、76。4％。而挥发相的迁移转化与污染物的挥发性有关，修复后氯苯和苯去除率为16。1％和15。7％。对比可知循环井的水力激发作用对溶解相的污染物具有最好的去除效果，其次是吸附相，挥发相最差。本研究成果可为循环井的场地修复设计提供参考。

    循环井水力激发相态分布迁移转化去除率

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    场地修复异位热脱附碳排放核算、优化与预测

    陈汐昂王文兵李瑞飞李春阳...
    1073-1082页
    查看更多>>摘要：场地修复碳排放随市场发展逐年增加，迫切需要采取碳减排措施，降低我国实现"双碳"目标的压力。本研究聚焦污染场地异位热脱附修复技术进行碳排放核算、减碳协同增效优化和潜力预测;以场地有机污染土壤修复活动为对象，对异位热脱附修复过程进行碳排放量化分析。本研究还基于生命周期评价理论探究国内外机构(IPCC、EPA、EEA、UK、CPC等)不同碳排放因子下的碳排放核算差异，探索技术优化、清洁电力能源优化(火电改风电、太阳能等)、能源类型调整(化石能源改为电力)策略下碳排放量核算差异及碳减排潜力，获取基于实际电网能源结构动态变化下碳排放量。此外，本研究利用我国2000-2022年电网能源结构数据，构建Prophet时间序列预测模型，对我国未来5年(2023-2028)有机污染场地异位热脱附技术碳排放量进行预测分析。因此，本研究有望提升场地修复热脱附碳排放核算精度，拓展和丰富减碳协同增效路径，获取动态变化下的碳排放预测和碳减排潜力预测方法提供理论基础。

    异位热脱附碳排放核算技术优化碳减排潜力碳排放预测

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    基于砂箱实验及数学模拟的地下水循环井修复研究进展

    胡杏璐刘传琨罗彬马蒙...
    1083-1095页
    查看更多>>摘要：针对当前严峻的地下水污染问题，地下水循环井(groundwater circulation well，GCW)作为一种地下水原位修复技术，可在井周形成局部水力环流并将污染物捕获至井内进行处理，弥补了异位修复技术环境扰动大、成本较高等缺陷，可针对非水相有机污染物实现较好的修复效果。该技术可与多项修复技术相结合，例如曝气、吹脱、表面活性剂、生物修复、电化学修复和化学氧化修复等，以达到强化修复地下水污染的目的。相关研究以砂箱实验和数学模拟两类研究方法为主，基于这两类方法，详细介绍了地下水循环井技术的发展过程与研究进展，重点梳理了 GCW与其它修复技术联合作用下的修复机理，总结了不同环境及工况条件对修复效果的影响。针对我国GCW技术研究现状，今后可考虑与原位热修复技术结合，进一步拓宽理论研究的范围，并积极开展中试试验，以期为该技术在污染场地的实际应用提供参考。

    地下水循环井技术砂箱实验数学模拟解析法数值模型

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    炼油污水处理厂二沉出水中溶解性有机物组分分析

    王鑫肖向群吴倩姜峻韬...
    1096-1103页
    查看更多>>摘要：使用MCX/MAX萃取柱对炼油污水处理厂二沉池出水中的溶解性有机物(DOM)进行分离，获得疏水酸性组分(HOA)、疏水碱性组分(HOB)、疏水中性组分(HON)和亲水物质(HIS)4种亚组分。使用三维荧光光谱和电喷雾-傅里叶变换离子回旋共振质谱对各组分进行了组成表征，结果表明:二沉出水中存在酚类物质和石油类物质的特征荧光峰;HOA组分中化合物类型较多，主要为CHOS类物质;HOB组分中检测到的物质较少，主要为O3S1物质;HON组分中有较多的CHOS、CHON和CHO类物质。以上研究结果可为炼油污水处理工艺优化和外排水环境影响评估提供参考。

    炼油污水二沉出水三维荧光分子组成

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