地下水是最大的可用淡水資源， 是全球水循環(huán)的重要組成部分，它供應了 40%以上的全球灌溉需求水量。我國高度重視地下水污染防治工作，根據(jù) 2015 年和2021年國務院先后發(fā)布的《水污染防治行動計劃》(簡稱“水十條”)和《地下水管理條例》，要加強地下水污染修復技術(shù)的研發(fā)，防治地下水超采和污染，保障地下水質(zhì)量和可持續(xù)利用，推進生態(tài)文明建設(shè)。

納米零價鐵（nZVI）被認為是最具應用潛力的地下水修復材料。作者團隊緊密結(jié)合我國地下水污染防治的重大需求，以納米零價鐵高效修復污染地下水為核心，深入研究了納米零價鐵結(jié)構(gòu)調(diào)控、宏量制備和高效修復技術(shù)體系構(gòu)建等，并取得了一系列成果：闡明了納米零價鐵結(jié)構(gòu)與污染物去除的構(gòu)效關(guān)系；揭示了生物質(zhì)炭、硫、草酸等促進電子傳遞主導零價鐵還原污染物的規(guī)律；建立了球磨宏量制備微納零價鐵方法，獲得了關(guān)鍵工藝參數(shù)；發(fā)明了基于納米零價鐵原位注入的新型可滲透反應墻修復技術(shù)體系；建立了國際領(lǐng)先的納米零價鐵修復氯代烴污染地下水示范工程；形成了納米零價鐵從實驗室研究走向工程化應用的鏈式研發(fā)體系。

2022年出版的專著《污染場地地下水納米零價鐵技術(shù)：修復原理、設(shè)計及應用》系統(tǒng)綜述了nZVI在污染物去除中的機制及國際研究進展，分析了nZVI遷移及風險，并基于應用導向系統(tǒng)論述了nZVI技術(shù)體系、施工工藝以及監(jiān)測維護，最后結(jié)合國際典型修復案例分析了nZVI技術(shù)體系的構(gòu)建與應用，以期為nZVI技術(shù)發(fā)展提供理論與技術(shù)支撐。

△ 主理論

為了深入探討nZVI技術(shù)在污染場地修復中的實際應用，本書在上一部以理論為主的著作——《污染場地地下水納米零價鐵技術(shù)：修復原理、設(shè)計及應用》基礎(chǔ)上，進一步聚焦于應用案例分析。《納米零價鐵工程化修復技術(shù)與應用》旨在為讀者提供nZVI技術(shù)在實際污染場地地下水修復中的應用指南。作為一本實踐性較強的著作，本書詳細闡述了如何根據(jù)不同污染場地的特點，合理選擇和應用nZVI技術(shù)進行地下水修復。

△ 主實踐

具體章節(jié)內(nèi)容如下：

第1章緒論，主要介紹了我國地下水污染的現(xiàn)狀及其修復的重要性。我國地下水污染問題依然嚴峻，盡管水質(zhì)總體保持穩(wěn)定，但修復技術(shù)仍需加強。重點介紹了nZVI技術(shù)在去除多種污染物方面的潛力。

第2章污染場地特征與修復策略，主要開展了污染場地的特征分析與修復策略的制定，為后續(xù)章節(jié)的修復方法分析奠定基礎(chǔ)。本章詳細闡述了污染場地的地理位置、歷史背景、不同場地的水文地質(zhì)特征、污染物種類與分布特征、修復目標、管理過程等。通過對nZVI技術(shù)典型案例的分析，幫助讀者理解場地修復難點、識別具體的污染問題和設(shè)定修復目標的依據(jù)。此外，本章也為讀者提供了污染場地修復項目實施的系統(tǒng)化流程，幫助他們理解如何組織團隊、獲得批準、進行前期調(diào)查與監(jiān)測，以及如何確定修復區(qū)域，確保修復工作的順利進行。

第3章nZVI來源與特性，對nZVI的來源和特性研究以及從實驗室測試到中試和現(xiàn)場規(guī)模示范的應用案例進行了詳細分類與總結(jié)。通過對不同類型nZVI改性材料的詳細分析，包括未改性nZVI、Pd改性nZVI、表面活性劑改性nZVI以及碳改性nZVI，系統(tǒng)探討了nZVI的來源、改性方法、制備工藝、去除效果以及各自的優(yōu)缺點等方面的信息。

第4章納米零價鐵技術(shù)修復工藝與裝備，主要介紹了nZVI技術(shù)在實際應用中的現(xiàn)場布井方案、nZVI現(xiàn)場生產(chǎn)工藝和注射系統(tǒng)設(shè)計。注入井布設(shè)采用沿地下水流向或分層布井方式，確保污染區(qū)域被有效覆蓋。nZVI現(xiàn)場生產(chǎn)工藝包括球磨法、液相還原法、碳熱法。此外，本章詳細介紹了重力注射、直推式注射、高壓噴旋注射、循環(huán)井注射以及PRB工藝的技術(shù)參數(shù)和工程實施要點，強調(diào)需根據(jù)水文地質(zhì)條件和污染物分布情況選擇適宜工藝。

第5章納米零價鐵修復污染場地機制及性能評價，系統(tǒng)研究了nZVI在污染場地修復中的應用潛力與技術(shù)挑戰(zhàn)，重點探討了金屬修飾、表面活性劑分散、碳基材料負載及多手段耦合等改性策略提升nZVI性能的機制與效果。研究構(gòu)建了nZVI材料的還原能力、遷移能力和微生物協(xié)同能力評價體系，總結(jié)了各能力的關(guān)鍵影響因素與表征參數(shù)。通過典型案例分析和長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，明確了氧化還原電位(ORP)等水化學參數(shù)、nZVI材料評價因素與微生物協(xié)同作用對修復效果的動態(tài)
調(diào)控機制。

第6章場地監(jiān)測與實際效果評估，系統(tǒng)闡述了nZVI技術(shù)的監(jiān)測方法體系，詳細介紹了監(jiān)測井的布設(shè)原則與現(xiàn)場監(jiān)測指標體系(包括污染物濃度、ORP、pH等關(guān)鍵參數(shù))以及修復效果評估標準(涵蓋污染物去除率、地下水環(huán)境改善程度等)。同時，本章提出了監(jiān)測周期的科學設(shè)置方法及差異化監(jiān)測指標的選取標準，為nZVI修復工程的監(jiān)測工作提供了系統(tǒng)的技術(shù)指導。

未來，nZVI技術(shù)將向三大方向縱深發(fā)展：其一，綠色化與智能化——開發(fā)基于生物質(zhì)還原劑和廢棄鐵源的低成本合成工藝，結(jié)合AI驅(qū)動的材料設(shè)計與智能監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)全流程降耗增效；其二，技術(shù)融合與場景拓展——深化nZVI與高級氧化、生物電化學等技術(shù)的耦合機制，推動其在新興污染物(如微塑料、抗生素)及復雜環(huán)境中的應用；其三，標準化與全球化——建立統(tǒng)一的性能評價體系與工程規(guī)范，依托全球案例數(shù)據(jù)庫推動技術(shù)迭代，并通過國際合作解決跨境污染問題。在“雙碳”目標驅(qū)動下，nZVI技術(shù)有望從單一修復工具升級為環(huán)境治理的系統(tǒng)性解決方案，為土壤與地下水安全的可持續(xù)發(fā)展提供科學支撐，引領(lǐng)環(huán)境修復技術(shù)邁向高效、精準的新紀元。

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本文摘編自《納米零價鐵工程化修復技術(shù)與應用》一書，有刪減，圖片來源于該書，標題為編者所加。

《納米零價鐵工程化修復技術(shù)與應用》

ISBN 978-7-03-083186-6
錢林波 等 著

責任編輯：周 丹 沈 旭 李佳琴

納米零價鐵(nZVI)因其較大的比表面積和優(yōu)異的反應活性，被廣泛視為適用于土壤與地下水污染修復的高效功能材料。盡管目前針對其反應機制的實驗室研究已形成較為系統(tǒng)的綜述成果，但 nZVI 技術(shù)在實際工程中的應用仍缺乏全面、系統(tǒng)的總結(jié)與科學評價。本書共設(shè)六章，基于全球范圍內(nèi)的 nZVI 修復工程案例，圍繞污染場地特征、材料類型選擇、作用機制解析、注入工藝設(shè)計、監(jiān)測體系構(gòu)建及修復效果評估六個核心方面開展系統(tǒng)分析，全面梳理了 nZVI 技術(shù)在工程實踐中的應用現(xiàn)狀，并歸納整理了污染物空間分布與水文地質(zhì)條件之間關(guān)聯(lián)性的關(guān)鍵參數(shù)表、 nZVI 材料性能參數(shù)表、注射工藝參數(shù)表以及監(jiān)測井布設(shè)的技術(shù)參數(shù)表。上述成果為nZVI 技術(shù)的工程化實施提供了系統(tǒng)的理論依據(jù)與技術(shù)支撐， 對推動該技術(shù)向規(guī)范化、標準化方向發(fā)展具有重要的參考價值與實踐意義。

本書可供從事土壤、地下水、環(huán)境、資源、生態(tài)等領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員、管理人員以及研究生閱讀與參考。

（本文編輯：洪弘）

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