新書推薦|| 跨越實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場：納米零價(jià)鐵工程化修復(fù)技術(shù)與應(yīng)用

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(yīng)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(wù)院先后發(fā)布的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(簡稱“水十條”)和《地下水管理?xiàng)l例》，要加強(qiáng)地下水污染修復(fù)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(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。

納米零價(jià)鐵（nZVI）被認(rèn)為是最具應(yīng)用潛力的地下水修復(fù)材料。作者團(tuán)隊(duì)緊密結(jié)合我國地下水污染防治的重大需求，以納米零價(jià)鐵高效修復(fù)污染地下水為核心，深入研究了納米零價(jià)鐵結(jié)構(gòu)調(diào)控、宏量制備和高效修復(fù)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(jià)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(jìn)電子傳遞主導(dǎo)零價(jià)鐵還原污染物的規(guī)律；建立了球磨宏量制備微納零價(jià)鐵方法，獲得了關(guān)鍵工藝參數(shù)；發(fā)明了基于納米零價(jià)鐵原位注入的新型可滲透反應(yīng)墻修復(fù)技術(shù)體系；建立了國際領(lǐng)先的納米零價(jià)鐵修復(fù)氯代烴污染地下水示范工程；形成了納米零價(jià)鐵從實(shí)驗(yàn)室研究走向工程化應(yīng)用的鏈?zhǔn)窖邪l(fā)體系。

2022年出版的專著《污染場地地下水納米零價(jià)鐵技術(shù)：修復(fù)原理、設(shè)計(jì)及應(yīng)用》系統(tǒng)綜述了nZVI在污染物去除中的機(jī)制及國際研究進(jìn)展，分析了nZVI遷移及風(fēng)險(xiǎn)，并基于應(yīng)用導(dǎo)向系統(tǒng)論述了nZVI技術(shù)體系、施工工藝以及監(jiān)測維護(hù)，最后結(jié)合國際典型修復(fù)案例分析了nZVI技術(shù)體系的構(gòu)建與應(yīng)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(fù)中的實(shí)際應(yīng)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(jià)鐵技術(shù)：修復(fù)原理、設(shè)計(jì)及應(yīng)用》基礎(chǔ)上，進(jìn)一步聚焦于應(yīng)用案例分析。《納米零價(jià)鐵工程化修復(fù)技術(shù)與應(yīng)用》旨在為讀者提供nZVI技術(shù)在實(shí)際污染場地地下水修復(fù)中的應(yīng)用指南。作為一本實(shí)踐性較強(qiáng)的著作，本書詳細(xì)闡述了如何根據(jù)不同污染場地的特點(diǎn)，合理選擇和應(yīng)用nZVI技術(shù)進(jìn)行地下水修復(fù)。

△ 主實(shí)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(fù)的重要性。我國地下水污染問題依然嚴(yán)峻，盡管水質(zhì)總體保持穩(wěn)定，但修復(fù)技術(shù)仍需加強(qiáng)。重點(diǎn)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(fù)策略，主要開展了污染場地的特征分析與修復(fù)策略的制定，為后續(xù)章節(jié)的修復(fù)方法分析奠定基礎(chǔ)。本章詳細(xì)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(fù)目標(biāo)、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(fù)難點(diǎn)、識(shí)別具體的污染問題和設(shè)定修復(fù)目標(biāo)的依據(jù)。此外，本章也為讀者提供了污染場地修復(fù)項(xiàng)目實(shí)施的系統(tǒng)化流程，幫助他們理解如何組織團(tuán)隊(duì)、獲得批準(zhǔn)、進(jìn)行前期調(diào)查與監(jiān)測，以及如何確定修復(fù)區(qū)域，確保修復(fù)工作的順利進(jìn)行。

第3章nZVI來源與特性，對nZVI的來源和特性研究以及從實(shí)驗(yàn)室測試到中試和現(xiàn)場規(guī)模示范的應(yīng)用案例進(jìn)行了詳細(xì)分類與總結(jié)。通過對不同類型nZVI改性材料的詳細(xì)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(diǎn)等方面的信息。

第4章納米零價(jià)鐵技術(shù)修復(fù)工藝與裝備，主要介紹了nZVI技術(shù)在實(shí)際應(yīng)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(jì)。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(xì)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(shí)施要點(diǎn)，強(qiáng)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(jià)鐵修復(fù)污染場地機(jī)制及性能評價(jià)，系統(tǒng)研究了nZVI在污染場地修復(fù)中的應(yīng)用潛力與技術(shù)挑戰(zhàn)，重點(diǎn)探討了金屬修飾、表面活性劑分散、碳基材料負(fù)載及多手段耦合等改性策略提升nZVI性能的機(jī)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(jià)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(xué)參數(shù)、nZVI材料評價(jià)因素與微生物協(xié)同作用對修復(fù)效果的動(dòng)態(tài)
調(diào)控機(jī)制。

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

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(dòng)的材料設(shè)計(jì)與智能監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)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(jí)氧化、生物電化學(xué)等技術(shù)的耦合機(jī)制，推動(dòng)其在新興污染物(如微塑料、抗生素)及復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用；其三，標(biāo)準(zhǔn)化與全球化——建立統(tǒng)一的性能評價(jià)體系與工程規(guī)范，依托全球案例數(shù)據(jù)庫推動(dòng)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(biāo)驅(qū)動(dòng)下，nZVI技術(shù)有望從單一修復(fù)工具升級(jí)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(xué)支撐，引領(lǐng)環(huán)境修復(fù)技術(shù)邁向高效、精準(zhǔn)的新紀(jì)元。

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本文摘編自《納米零價(jià)鐵工程化修復(fù)技術(shù)與應(yīng)用》一書，有刪減，圖片來源于該書，標(biāo)題為編者所加。

《納米零價(jià)鐵工程化修復(fù)技術(shù)與應(yīng)用》

ISBN 978-7-03-083186-6
錢林波 等 著

責(zé)任編輯：周 丹 沈 旭 李佳琴

納米零價(jià)鐵(nZVI)因其較大的比表面積和優(yōu)異的反應(yīng)活性，被廣泛視為適用于土壤與地下水污染修復(fù)的高效功能材料。盡管目前針對其反應(yīng)機(jī)制的實(shí)驗(yàn)室研究已形成較為系統(tǒng)的綜述成果，但 nZVI 技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用仍缺乏全面、系統(tǒng)的總結(jié)與科學(xué)評價(jià)。本書共設(shè)六章，基于全球范圍內(nèi)的 nZVI 修復(fù)工程案例，圍繞污染場地特征、材料類型選擇、作用機(jī)制解析、注入工藝設(shè)計(jì)、監(jiān)測體系構(gòu)建及修復(fù)效果評估六個(gè)核心方面開展系統(tǒng)分析，全面梳理了 nZVI 技術(shù)在工程實(shí)踐中的應(yīng)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(shí)施提供了系統(tǒng)的理論依據(jù)與技術(shù)支撐， 對推動(dòng)該技術(shù)向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展具有重要的參考價(jià)值與實(shí)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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