中石大（华东）王晓璞、中国海大郑天元ES&T：利用Cyrene对非均质地下水系统中NAPL污染进行绿...

环境人Environmentor · 公众号 · · 2025-06-06 12:20

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Cyrene 在非均质条件下的修复能力。（ 2 ）揭示 Cyrene 的修复机制：通过数值模拟，分析 Cyrene 在非均质多孔介质中的流体动力学行为，揭示其在高渗透区域和低渗透区域的修复机制，特别是其高粘度特性对 NAPL 去除的影响。（ 3 ）优化 Cyrene 的使用条件：通过实验和模拟结果，确定 Cyrene 的最佳使用浓度，为实际应用提供技术参数。多角度评估 Cyrene 在非均质含水层中的修复效果，揭示其修复机制，优化其使用条件，并探索其大规模应用潜力，以期为可持续和绿色的环境管理提供新的解决方案。

图文导读

图 3-1 ： Cyrene 和 Tween 80 在均质多孔介质中对 NAPL 的驱替效果

图 3-1 展示了在均质多孔介质中，不同浓度的 Tween 80 和 Cyrene 对 NAPL 的驱替效果。实验结果表明，在均质条件下， Tween 80 由于其亲水性，能够在土壤 - 水界面产生排斥作用，从而更有效地促进 NAPL 的解吸，表现出略低的 NAPL 残留率。相比之下， Cyrene 作为一种绿色生物基溶剂，虽然在分子结构上缺乏像 Tween 80 那样的疏水亲油链，但在实验过程中仍表现出一定的溶解能力，尤其是在高浓度条件下，能够有效减少 NAPL 的残留。这一结果表明，尽管 Cyrene 在均质多孔介质中的驱替效果略逊于 Tween 80 ，但其在绿色和可持续修复方面的优势使其成为一种极具潜力的替代修复剂。

图 3-2 ： Cyrene 和 Tween 80 在非均质多孔介质中对 NAPL 的驱替效果

图 3-2 展示了在非均质多孔介质中，不同浓度的 Tween 80 和 Cyrene 对非水相液体（ NAPL ）的驱替效果。实验结果表明，在非均质条件下， Cyrene 的驱替效果显著优于 Tween 80 。在低渗透区域， Cyrene 能够快速动员 NAPL ，即使在高渗透区域尚未完全突破的情况下，也能有效减少低渗透区域的 NAPL 残留。相比之下， Tween 80 的动员效果依赖于高渗透区域的突破，且在低渗透区域的动员速度较慢。此外， Cyrene 在高渗透区域表现出更强的推进能力，能够更有效地覆盖更大的区域，从而加速 NAPL 的去除过程。

从微观机制来看， Cyrene 的高粘度特性在非均质多孔介质中发挥了重要作用。高粘度的 Cyrene 溶液能够增加流体在低渗透区域的渗透能力，从而更好地携带 NAPL 流出。同时， Cyrene 的粘度随着浓度的增加而增加，这进一步增强了其在非均质条件下的驱替效果。此外，实验中还观察到 Cyrene 能够将 NAPL 破碎成碎片，从而增加其与驱替剂的接触面积，进一步促进 NAPL 的溶解和去除。这些发现表明， Cyrene 不仅在绿色和可持续修复方面具有显著优势，还在非均质含水层中展现出卓越的修复能力，为实际应用提供了重要的理论支持。

图 3-3 ：不同浓度 Cyrene 在非均质多孔介质中对 NAPL 残留形态的影响

图 3-3 展示了不同浓度的 Cyrene 在非均质多孔介质中对 NAPL 残留形态的影响。实验结果表明， Cyrene 的浓度对其在低渗透区域和高渗透区域的修复效果具有显著影响。在低渗透区域，低浓度的 Cyrene （如 0.375 g/mL ）能够有效动员 NAPL ，但残留的 NAPL 仍以块状形式存在（图 3-3c ）。随着 Cyrene 浓度的增加，尤其是在 0.875 g/mL 时， NAPL 的残留形态逐渐从块状转变为碎片状（图 3-3d ），这表明高浓度的 Cyrene 能够更有效地破碎 NAPL ，增加其与驱替剂的接触面积，从而促进 NAPL 的溶解和去除。

在高渗透区域，低浓度的 Cyrene （如 0.375 g/mL ）虽然能够动员部分 NAPL ，但残留的 NAPL 仍然较为明显（图 3-3e ）。然而，当 Cyrene 浓度增加到 0.875 g/mL 时，残留的 NAPL 不仅显著减少，而且颜色也明显变浅（图 3-3f ），这表明高浓度的 Cyrene 能够更有效地溶解 NAPL ，进一步降低其残留量。此外，高浓度的 Cyrene 在高渗透区域表现出更强的推进能力，能够更有效地覆盖更大的区域，从而加速 NAPL 的去除过程。

这些结果表明， Cyrene 的浓度对其修复效果具有重要影响。低浓度的 Cyrene 虽然能够动员 NAPL ，但其破碎和溶解能力有限，导致残留的 NAPL 仍以块状形式存在。而高浓度的 Cyrene 不仅能够快速动员 NAPL ，还能将其破碎成碎片，增加其与驱替剂的接触面积，从而更有效地促进 NAPL 的溶解和去除。此外，高浓度的 Cyrene 在高渗透区域表现出更强的推进能力，能够更有效地覆盖更大的区域，进一步降低 NAPL 的残留量。这些发现为优化 Cyrene 的使用浓度提供了重要的实验依据，也为实际应用中选择合适的修复剂浓度提供了参考。

图 3-4 ：不同修复剂在非均质多孔介质中对 NAPL 残留形态的动态影响

从图 3-4a 中可以看出， Tween 80 在高渗透区域的推进速度较慢，且在高渗透区域尚未完全突破之前，对低渗透区域的 NAPL 动员效果有限。一旦高渗透区域被突破， Tween 80 才逐渐开始动员低渗透区域的 NAPL ，但这一过程较为缓慢，导致低渗透区域的 NAPL 残留量仍然较高，且以大块形式存在。这种现象表明， Tween 80 在非均质多孔介质中的修复效果主要依赖于高渗透区域的突破，而在低渗透区域的修复能力较弱。

相比之下，图 3-4b 显示了 Cyrene 在非均质多孔介质中的动态修复效果。在高渗透区域尚未完全突破之前， Cyrene 已经能够有效动员低渗透区域的 NAPL ，并将其破碎成碎片。这些碎片化的 NAPL 不仅更容易被驱替剂携带，还能进一步溶解，从而加速