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内容简介

　　《地下水可渗透反应墙修复技术原理、设计及应用》总结了近年来备受关注的地下水可渗透反应墙修复技术的发展历程。系统介绍了该技术的基本原理、典型结构、修复填料的选择及修复机理等。详细阐述了该技术的工程设计流程，如安装条件、施工工艺、后期性能监测、评价及维护等。最后，列举了国内外典型的地下水可渗透反应墙修复技术案例。以期为可渗透反应墙修复技术在我国的发展和普及做出贡献。

作者简介

　　陈梦舫，中国科学院南京土壤研究所研究员，中国土壤学会土壤修复专业委员会主任，中国科学院“百人计划”人选者（引进海外杰出人才），污染场地安全修复技术国家工程实验室副主任，中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室副主任，国际污染场地可持续修复联盟委员，伦敦地质协会地质学家，欧盟FP7NANOREM纳米铁修复技术应用项目国际顾问，江苏省环境科学学会土壤与地下水修复专业委员会主任。曾任英国伦敦2012年奥运会高级环境顾问。主要从事污染场地土壤与地下水原位修复技术研发、场地土壤与地下水污染风险管控及可持续修复管理框架体系、废弃矿山污染机理及防控技术研究。2012年开发了我国首套污染场地土壤与地下水风险评估HERA软件，有望成为建立我国污染场地环境管理框架体系中的重要工具。
　　
　　钱林波，男，博士，中国科学院南京土壤研究所助理研究员，2014年获浙江大学环境科学博士学位，主要从事土壤与地下水调查、风险评估及污染控制与修复的研究。已在Environmental Science & Technology、Environmental Pollution、Journal of Agricultural and Food Chemistry、《环境科学》等国内外重要刊物上发表20余篇论文。目前主持国家重点研发计划“纳米科技”重点专项子课题、国家自然科学基金项目、科技部863项目子课题等5项。晏井春男，博士，中国科学院南京土壤研究所助理研究员，主要从事污染场地环境调查、有机污染物修复和环境修复材料研发。已在国内外学术期刊Bioresource Technology、Chemical Engineering Journal、Journal of Hazardous Materials和Chemosphere等发表学术论文20余篇；已获授权中国发明专利2项，申请中国发明专利2项。目前，主持国家自然科学基金项目、中国科学院南京土壤研究所“一三五”计划和领域前沿项目等4项。

内页插图

目录

目录
前言
第一章绪论 1
第一节PRB技术及其原理 2
一、PRB技术定义 2
二、PRB技术原理 3
第二节PRB技术研究进展 4
一、PRB技术去除有机物 5
二、PRB技术去除重金属 6
三、PRB技术去除无机离子 8
第三节PRB技术发展前景 9
一、PRB的优缺点 9
二、PRB应用前景分析 10
参考文献 12
第二章PRB典型结构 15
第一节PRB结构概述 15
第二节连续反应带系统 16
第三节漏斗-导门式反应系统 17
第四节注入式反应系统 19
参考文献 20
第三章PRB技术修复填料及修复机理 21
第一节PRB技术修复填料选择原则 21
第二节PRB典型填料及修复机理 23
一、铁基填料及修复机理 23
二、矿物填料及修复机理 33
三、其他填料及修复机理 36
四、典型填料中试应用 38
参考文献 45
第四章PRB系统设计 49
第一节场地特征分析 50
一、场地水文地质条件 51
二、污染物分布 55
三、地下水地球化学特征 57
第二节PRB技术实验参数获取 59
一、批实验设计 60
二、柱实验设计 60
第三节数值模拟 64
一、水文地质模拟 65
二、活性填料区厚度设计 67
三、模拟方案的不确定性分析 68
参考文献 69
第五章PRB安装条件及施工工艺 70
第一节PRB安装条件 70
第二节PRB活性填料区施工工艺 71
一、沟槽式安装 72
二、沉箱式安装 73
三、连续式挖掘填埋 75
第三节PRB活性填料添加方法 75
第四节PRB防渗墙材料及施工工艺 77
参考文献 78
第六章PRB性能监测、评价及维护 79
第一节污染物监测与评价方法 80
一、监测指标及评价 80
二、监测点位及频率 80
第二节水力性能监测与评价方法 81
一、水力捕获性能监测及评价 81
二、污染物停留时间评价 83
第三节地球化学性能监测与评价方法 84
一、地下水监测评价地球化学性能 84
二、地球化学模型评价地球化学性能 85
三、活性介质岩心采样评价地球化学性能 86
四、性能监测与评价应用实例 87
第四节PRB维护管理 89
参考文献 90
第七章PRB技术案例分析 91
第一节稀土冶选矿山地下水渗透性反应墙修复技术示范 91
一、场地条件介绍 92
二、PRB设计 95
三、PRB安装 109
四、PRB性能监测及评价 114
五、总结 114
第二节三氯乙烯污染场地案例 115
一、场地条件介绍 115
二、PRB设计 118
三、PRB安装 121
四、PRB性能监测及评价 122
五、经济费用考虑 124
六、总结 125
第三节铀矿石污染场地案例 127
一、场地条件介绍 127
二、PRB设计 136
三、PRB安装 138
四、PRB性能监测及评价 140
五、总结 141
第四节六价铬和三氯乙烯复合污染场地案例 142
一、场地条件介绍 142
二、PRB设计 146
三、PRB安装 152
四、PRB性能监测及评价 155
五、总结 156
参考文献 157
结语 158

前言/序言

　　地下水作为重要的供水水源和生态环境资源，是国民经济发展的重要支撑，在社会可持续发展和生态文明建设中具有突出地位。但随着我国工业化、城市化和农业集约化的快速发展，全国地下水污染程度不断加重，污染范围持续扩大。据国土资源部2011年全国地下水调查情况汇总，全国浅层地下水资源有37%的面积低于Ⅲ类水质标准，普遍呈现污染加剧和水质变差等情况。可渗透反应墙（permeable reactive barrier，PRB）是一种利用特定反应介质通过物理、化学及生物降解等方法去除地下水中污染组分的原位修复技术，其原理是使污染羽状体中的污染组分转化为环境可以接受的形式，从而实现地下水污染治理的目的。PRB可以有效去除多种污染物，包括水中溶解的重金属、有机物、无机阴离子和放射性物质等。PRB技术具有成本低廉、无需外加动力、可持续原位处理多种污染物、无需储水容器、处理效果好、对生态环境干扰小、性价比高等优势，已逐步取代传统的抽出处理技术。目前，我国在PRB技术治理土壤和地下水污染方面多集中于室内实验研究，缺乏技术储备和工程应用经验。而欧美国家自20世纪90年代以来已进行了大量的实验及工程研究，并应用到实际场地修复中。
　　本书依托国家高技术研究发展计划（863计划）子课题“新型渗透式反应屏障（PRB）技术研发与实施”（2013AA06A208）、中国科学院南京土壤研究所“一三五”规划和领域前沿项目重点培育方向课题“污染场地下水中铬的迁移转化行为特征与PRB修复研究”（ISSASIP1656）及江苏省自然科学青年基金“生物炭改善纳米零价铁团聚作用及增强地下水中铬去除的机理研究”（BK20151052）等项目，全面介绍了PRB技术的原理、设计和应用，调查了大量国内外PRB实际工程案例，总结了以铁基材料，特别是零价铁（zerovalentiron.ZVI）为填料的可渗透反应墙系统在不同场地条件下的设计参数、修复时间与效果；结合场地特征调查，探讨了PRB的地区适用性；依据实验室批实验和柱实验，确定了最佳的反应填料及其配比；结合数值模型分析结果，设计和明确了PRB的位置、结构尺寸、使用寿命与监测方案，并讨论了数值模拟的不确定性；介绍了PRB的安装流程及各部分施工工艺的设计方法；针对PRB性能与监测手段，从污染物、水力性能、地球化学性能等方面展开了全面的评价；以若干完整案例的形式，介绍了国内外典型PRB工程从设计施工、安装运行，到运行效果评估、环境风险降低情况讨论等。以期为我国PRB工程建设及地下水污染修复提供技术支撑。
　　本书共分为七章，由陈梦舫研究员主持撰写，参加撰写的人员及分工如下：第一章，陈梦舫、钱林波；第二章，晏井春、苏安琪；第三章，钱林波、苏安琪；第四章，苏安琪、倪浩；第五章，张文影、刘荣琴；第六章，张文影、刘荣琴；第七章，陈梦舫、晏井春、张文影。全书由陈梦舫研究员统稿、定稿。
　　书中援引了相关论著的宝贵数据，在此对相关作者表示感谢。中国科学院南京土壤研究所研究生韩璐、高卫国、欧阳达、陈云，科研助理倪浩、李婧以及南京凯业环境科技有限公司冉睿予、周实际、姚晋均参与了本书的前期准备、资料整理和校对工作。此外，感谢环境保护部南京环境科学研究所龙涛研究员、上海市环境科学研究院杨洁高级工程师对本书编著给予的大力支持和协助。
　　由于作者水平有限，书中难免存在疏漏之处，敬请广大读者和各位同仁批评指正。
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