电动力学-脱氯菌投菌法协同修复低渗透性污染土壤的研究

我国土壤污染问题突出，亟需发展技术可行、成本节约的污染土壤的修复技术。本项目研究将电动力学和生物投菌法相结合，利用电动力学的电迁移、电渗等过程来输送助剂和工程菌，将二者同时送达到土壤颗粒\污染物界面，使（氯）有机污染物被助剂解"锁定"，同时又能够被工程菌有效降解、脱氯，转化为无害化合物。助剂具有解锁有机物和为工程菌提供脱氯电子的双重功能，是项目研究的重点之一。项目研究融合了电化学分析、化学分析及生物分析等多种手段，重点研究电动力学条件下（及之后）的助剂及工程菌的迁移（输送）规律、转化（生长、衰亡）规律； 四氯乙烯、四氯苯等污染有机物的降解行为及规律。研究成果将丰富和充实土壤修复的相关理论和研究内容，为电动力学-脱氯菌投菌法的工程实践提供有价值的参考。

围绕研究目标，本课题的研究主要完成了以下六个方面的工作：1）电动力学助剂对粘土颗粒上氯代有机物溶剂（四氯乙烯）和氯苯分子的解“锁定”效应研究；2）助剂在电动力学条件下的传输、转化规律；3）脱氯工程菌Dehalococcoides (Dhc)在不同电场（电极）条件下的性状和降解活性研究；4）脱氯工程菌Dehalococcoides 在电动力学驱动下、土壤多孔介质中迁移、生长规律；5）不同类型的氯有机物污染物的脱氯过程研究与淋洗-投菌修复方法；6）表面活性剂与碳纳米管的相互作用的研究。研究工作内容覆盖了研究计划中提出五个方面内容，同时做了适当的调整和内容拓展。. 研究工作在以下几个方面取得了进展，报道了研究成果。研究发现，采用电动力学方法同步输送脱氯工程菌和营养助剂，成功实现了土壤中氯代有机物的脱氯过程，土壤得到了净化。电动力学输送工程菌和营养助剂的过程中，要充分考虑营养助剂的生物消耗过程和非生物消耗过程。在电动力学增强的微生物降解过程中，氯代有机物的分配和转化受到电动力学过程和生物降解两个方面的影响。氯代有机物受到电渗和电迁移过程影响，阳极区的氯代有机物向阴极做迁移过程，会在阴极产生累积效应。孔隙水中的工程菌数量测试表明，工程菌的电动力学驱动模式主要是电渗过程，而不是以往学者提出的电迁移过程。以上研究结果已经发表在国际学术期刊Journal of Hazardous Materials第213-214卷。研究者进一步提出了土壤修复的表面活性剂淋洗-生物投菌降解梯次修复方法，用于污染土壤的处理。该方法避免了单纯的生物投菌法修复重污染土壤时间太长的缺点，已经申请了1项发明专利，并在Journal of Hazardous Materials 期刊285卷 发表综述性研究论文1篇。研究团队还研究了电动力学输送纳米粒子的可行性，提出了表面活性剂稳定碳纳米管颗粒分散性的化学作用机制，为电动力学输送纳米修复材料提供了可行方法和理论指导，研究成果发表在国际学术期刊Separation and Purification Technology的129卷。研究期间，发表论文10篇，其中SCI论文8篇。申请专利3项，其中发明专利1项。培养硕士研究生2名，联合指导博士生2名。组织并参加国际学术会议1次，参加国内学术会议3人次，并做分组报告2次。