地下水是地球上最重要的淡水资源之一，为全球一半以上的人口提供了主要的饮用水源。然而，随着工业化进程的加快，重非水相液体（DNAPL）污染物导致的地下水污染问题日益严峻。多孔颗粒介质的微观结构对地下水中DNAPL的迁移和修复效率有着显著影响。多孔介质的微观结构决定了污染物的迁移转化行为以及修复技术的有效性。现有的研究主要集中在多孔介质的二维结构概化上，而缺乏对多孔介质三维微观结构的深入研究。本文通过研究不同的多孔介质三维微观结构对DNAPL在含水层中迁移过程的影响，为提高DNAPL污染修复效率提供了新的思路。
暨南大学吴鸣副教授课题组等在Eco-Environment & Health期刊上联合发表了题为“Effects of 3D microstructure of porous media on DNAPL migration and remediation by surface active agents in groundwater”的研究论文。该论文主要研究多孔介质三维微观结构对四氯乙烯(PCE)迁移和修复效率的影响。以两种典型的多孔介质三维微观结构作为研究对象，即正四面体微观结构（RTM）和正四棱锥微观结构（RSPM），分析这些微观结构在表面活性剂强化含水层修复（SEAR）过程中的影响作用，为地下水污染修复方案的优化提供了重要的科学依据和数据支撑。
该论文采用数值模拟和实验相结合的方式，通过建立多孔介质的三维微观结构模型，研究了不同三维微观结构对DNAPL迁移和SEAR修复效率的影响。结果表明，与RTM微观结构相比，DNAPL在RSPM微观结构的含水层中迁移速率更快，污染羽范围更广。在RSPM微观结构的含水层中，基于SEAR修改技术的DNAPL修复效率更高（70.149-94.773%），然而DNAPL的修复效率在RTM微观结构的含水层中明显较低(66.129-92.214%)。此外，该论文研究结果还发现多孔介质的RSPM微观结构具有更大的比表面积和孔隙率，使得表面活性剂能够更均匀地分布在孔隙中降低DNAPL的界面张力，从而提高SEAR技术的修复效率。
图2. (a)含水层中PCE体积在整个迁移和修复过程中的变化；(b) PCE污染羽GTP随时间的变化；(c) PCE累积去除率随时间的变化；(d) PCE累积去除率与GTP的关系；(e) PCE污染羽质心在水平方向上坐标随时间的变化；(f) PCE污染羽质心垂向深度随时间的变化；(g) PCE污染羽水平方向二阶矩随时间的变化；(h) PCE污染羽垂向二阶矩随时间的变化
该论文第一作者为程洲副研究员，暨南大学生命科学技术学院生态学系吴鸣副教授为通讯作者。该研究得到了广东省自然科学基金面上项目（2023A1515012228）等资助。
Zhou Cheng, Ming Wu*, Yanru Hao, Cehui Mo, Qusheng Li, Jianfeng Wu, Jichun Wu, Bill X. Hu, Guoping Lu. Effects of 3D microstructure of porous media on DNAPL migration and remediation by surface active agents in groundwater, Eco-Environment & Health (Eco-Environ. Health), 2024
吴鸣，暨南大学副教授、硕士生导师，邮箱wumingnj@foxmail.com，18126789201。主要从事土壤-地下水系统中DNAPL、微塑料、抗生素等污染物迁移转化、数值模拟及优化等方面的研究。以第一/通讯作者在Water Research、Journal of Hydrology、Hydrology and Earth System Sciences等土壤-地下水环境领域国际高水平期刊发表SCI论文31篇，申请和授权9项发明专利，主持及参加国家自然科学基金重点/面上/青年基金、国家重点研发专项等课题16项，获得江苏省高校科学技术研究成果奖、南京大学优秀博士论文等奖项，担任3个国际期刊的客座主编、编委，入选暨南大学第四层次优秀青年人才和暨南大学学科建设优秀青年骨干。
