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科研进展｜从地下水中“拦截”污染物 钟华团队在地下水修复的原位反应带技术取得新进展
最新新闻 | 2024-11-06近年来，我国地下水污染问题日益严重，特别是氯代溶剂等难降解有机污染物的污染，给地下水资源的安全带来了巨大挑战。原位化学氧化技术因其能原位有效降解有机污染物而成为地下水治理的重要手段。过硫酸盐作为一种氧化剂因其高氧化活性和安全性等优势，近年来得到越来越多的应用。然而，过硫酸盐需通过激活生成自由基等活性氧化物种才能发挥其氧化能力。
相对于传统的溶液均相激活方法，基于固液界面反应的非均相激活在激活剂与氧化剂利用效率方面存在优势，但如何实现其作用的原位性和持续性是一个技术性难题。
近日，我校钟华团队在水环境科学领域著名期刊《Water Research》发表题为“In-situ activation of persulfate by emplaced magnetite nanoparticles for degradation of 1,2-dichloroethane in porous media”的研究成果。团队开发了一种基于磁铁矿纳米颗粒（MNPs）的原位反应带激活过硫酸盐的方法，通过溶解性聚合物的强化迁移实现MNPs的原位布置并形成反应带，可有效且持续激活过硫酸盐，分解地下水中1,2-二氯乙烷等难降解性污染物。反应带连续工作9个月其性能不降低1,2-二氯乙烷的去除率稳定保持在50%左右，证实了其极强的持续性。研究还发现，与直接混合填充的四氧化三铁颗粒相比，MNPs因其微小粒径、高比表面积以及覆盖于介质颗粒表面的赋存状态，可更有效地激活过硫酸盐降解污染物。
这一研究促进了“基于过硫酸盐的原位反应带”技术的形成，为实际环境条件下难降解有机污染的地下水修复带来了新的解决方案。
图1 在MNPs质量含量为1.9%和5.4%的砂柱中动态流动条件下DCA的降解。（a）DCA的穿透曲线及Cl-的淋洗曲线；（b）PS和硫酸盐的穿透曲线。
图2 对比MNPs与Fe3O4颗粒对DCA降解、Cl-和总氯的穿透曲线（a）（b）进水为DCA和过硫酸盐的混合物（PS/DCA=20:1）。
图3长期注入DCA溶液实验结果：(a) DCA的穿透曲线，以及在动态流动条件下Cl−和总有机碳（TOC）的穿透曲线。（b）出水中总铁（TFe）、亚铁离子（Fe²⁺）的浓度及pH值变化。[DCA]₀=0.5 mM；[PS]₀=10 mM。
钟华副教授（长聘）为论文的通讯作者，武汉大学访问博士生陈玮为论文的第一作者，论文得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金等经费支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122574
水环境修复团队 水环境修复团队长期从事水环境中污染物的运移与转化行为以及受污染水体的修复技术方法研究，主要方向包括环境介质中污染物的迁移转化过程及其模拟、受污染地下水与城市水体的修复材料和技术、低影响开发（海绵城市）中的“净水”过程、水环境修复过程的仿真与数字化等。团队常年招收环境工程、环境科学、环境化学、水文与水资源、计算机等专业的博士生、博士后、研究员和实习生，欢迎优秀学子和青年学者加入团队！
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