污染土壤的電動(dòng)修復(fù)技術(shù)（Electrokinetic remediation)是20世紀(jì)80年代末興起的一門綠色修復(fù)技術(shù)。對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)，其基本原理是在土壤/場地中施加直流電，使兩電極之間形成直流電場，驅(qū)動(dòng)重金屬離子沿電場方向遷移，從而將污染物富集至陰極區(qū)，然后再通過電沉積、離子交換等方法予以分離，進(jìn)而達(dá)到修復(fù)目標(biāo)。對(duì)有機(jī)污染土壤的修復(fù)，其機(jī)理則比較復(fù)雜，主要是利用電場產(chǎn)生的各種電動(dòng)效應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)，或增強(qiáng)土壤中污染物的生物可利用性；或加快有機(jī)污染物的氧化進(jìn)程；或改善功能微生物的代謝條件；或提供生物-化學(xué)反應(yīng)所需的外部參數(shù)，如適宜的溫度、氧氣、pH和傳質(zhì)環(huán)境等。

由于其高效性和可控性，電動(dòng)修復(fù)及組合技術(shù)目前在國際上日益受到理論界和工業(yè)界重視，實(shí)用化程度越來越高。近年來，我所郭書海研究員所帶領(lǐng)的環(huán)境工程學(xué)科團(tuán)隊(duì)緊密跟蹤環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域的國際前沿動(dòng)態(tài)，在前期自選研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合“十一五”承擔(dān)的各類研究課題，系統(tǒng)開展了電動(dòng)修復(fù)原理、方法與技術(shù)研究，在電場設(shè)計(jì)、系統(tǒng)控制、設(shè)備集成等方面取得了基礎(chǔ)性和技術(shù)性突破，先后完成了小試、中試實(shí)驗(yàn)，并在省內(nèi)外進(jìn)行了工業(yè)先導(dǎo)試驗(yàn)。

沈北化工廢棄地是國內(nèi)最重、最典型的鉻污染場地之一。學(xué)科組針對(duì)其鉻污染特征，系統(tǒng)分析了不同形態(tài)和價(jià)態(tài)的鉻賦存方式，研究了電場作用下的BCR形態(tài)變化規(guī)律，闡明了電動(dòng)效應(yīng)、氧化/還原條件下的形態(tài)轉(zhuǎn)化機(jī)制及分級(jí)原理、不同價(jià)態(tài)鉻在電場中的空間分布，根據(jù)酸堿變化過程中的聚焦效應(yīng)，提出了陽極逼近電動(dòng)修復(fù)新方法，在CEJ等SCI雜志發(fā)表了3篇研究論文（代表性研究論文：Comparison of approaching and fixed anodes for avoiding the ‘focusing’ effect during electrokinetic remediation of chromium-contaminated soil. Gang Li, Shuhai Guo*, Shucai Li, Lingyan Zhang. Chemical Engineering Journal, 2012, 203, 231-238. IF: 3.461 ）。

在有機(jī)污染土壤修復(fù)方面，針對(duì)工業(yè)場地的石油類和多環(huán)芳烴土壤污染，基于電場計(jì)算與表征的基本方法，通過矩陣電極的優(yōu)化布置，提出了對(duì)稱電場修復(fù)的新思路并據(jù)此建立了矩陣旋轉(zhuǎn)及切換方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)的陽極酸化、電場效率偏低的缺點(diǎn)，闡明了微生物在電場下的群落構(gòu)成及降解作用，定量分析了電動(dòng)與微生物在污染物降解過程中的貢獻(xiàn)，優(yōu)化了微生物群落的結(jié)構(gòu)及空間分布，揭示了長鏈烷烴在電動(dòng)修復(fù)過程中的末端氧化機(jī)理，闡明多環(huán)芳烴在電場中的降解規(guī)律并建立了高環(huán)難降解組分的快速降解途徑。主要研究成果發(fā)表（或已接收）SCI論文5篇（代表性文論為已被國際頂級(jí)雜志Electrochimica Acta接收：Electrokinetics-enhanced biodegradation of heavy polycyclic aromatic hydrocarbons in soil around iron and steel industries, Fengmei Li, Shuhai Guo*, Niels Hartog. Electrochimica Acta, In press, IF: 3.832）。

本研究成果共取得了6項(xiàng)發(fā)明專利（包括PCT 1項(xiàng)），研制了3組成套修復(fù)設(shè)備，開發(fā)了1套系統(tǒng)軟件并登記了著作權(quán)，發(fā)表了13篇研究論文（SCI 8篇，EI 3篇，CSCD 2篇），培養(yǎng)7名博士研究生和3名碩士研究生。與沈陽環(huán)境科學(xué)研究院、勝利油田金島公司、山東省科學(xué)院等單位合作，在遼寧固廢處理中心和中國石化勝利油田孤島采油廠分別建立了工業(yè)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)基地。

自“十一五”始，環(huán)境工程學(xué)科組在本研究方向獲得了不同類別的科研經(jīng)費(fèi)資助，包括國家水專項(xiàng)、863、環(huán)保部專項(xiàng)、院重要方向性項(xiàng)目和3項(xiàng)國家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目。 “十二五”期間，該研究團(tuán)隊(duì)除延續(xù)和滾動(dòng)課題外，還新落實(shí)了國際合作和院地合作項(xiàng)目，并且列入國家發(fā)改委東北振興規(guī)劃項(xiàng)目，同時(shí)獲得中科院與地方的兩院合作支持（沈陽生態(tài)所與山東省科學(xué)院）。在基礎(chǔ)理論研究方面，將繼續(xù)進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)的催化機(jī)理研究，完善過程調(diào)控方法；在技術(shù)集成與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面，將就電泳電滲/高級(jí)氧化方法繼續(xù)與荷蘭Deltares、美國Northeastern University等機(jī)構(gòu)開展國際合作研究，完善成套設(shè)備與自控系統(tǒng)、配套化學(xué)藥劑與功能菌劑，通過工程示范，有望建立具有全部知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電動(dòng)修復(fù)技術(shù)體系，取得系統(tǒng)的創(chuàng)新性研究成果。 

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