在土壤污染修复过程中，低渗透孔道内的物质传输受限是主要挑战。电动传输技术能够增强低渗透土壤中污染物及降解菌的可接触性，同时热效应可以提升降解菌的迁移活性。这两种方法的结合预期能实现对土壤内物质的精准导向传输，但它们之间的相互作用机制尚不明确。理解这些机制对于采用低碳高效的方法进行土壤有机污染的微生物修复至关重要。
为了探究热耦合电动力在纳米孔道中的污染物传输机制，中国科学院生态环境研究中心的焦文涛研究团队与德国亥姆霍兹环境研究中心的Lukas Y. Wick教授合作，通过使用SEM-EDS和BET孔道占用技术从微观层面揭示了这种机制。他们发现，热耦合电动力可以促进新型污染物PFOA在难以到达的2-10nm吸附点上的颗粒内部扩散，而热效应主要是通过增加粘滞性来强化电渗微流，这是其主要的耦合作用方式。
此外，为了解决热耦合电动力在微米孔道内如何影响降解菌传输的问题，研究人员利用流式细胞仪和石英晶体微天平量化分析了这种方法如何降低细菌在固体表面的附着刚性，从而将降解菌的迁移能力提高了3.5倍。研究表明，热效应通过改变固液介质的物理化学性质增强了电泳过程克服DLVO吸附力的能力，这是热-电动力耦合的主要机制。相关性矩阵热图分析进一步表明，粘滞系数、介电常数和zeta电位是热增强电动力的关键控制因素。
热耦合电动力传输污染物(A)和降解菌(B)的物理机制
相关研究成果发表在Environmental Science & Technology (Shan et al., 2024, 2025)和Journal of Environmental Sciences （Shan et al., 2023）。单永平助理研究员为论文第一作者，焦文涛研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、博士后面上、特别资助等项目的资助。
