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为探究零价铁与火山岩混合 PRB 对地下水 Cu、Ni、Zn 的长期修复效果，研究人员通过柱试验，利用含 / 不含 CaCO?溶液分析地球化学条件的影响。发现 CaCO?使去除率降低，老化颗粒中 Fe 腐蚀产物影响显著，lapillus 对 Cu 亲和力强。研究为 PRB 设计提供依据。
在地下水污染治理的领域中，重金属离子的有效去除一直是备受关注的难题。铜（Cu）、镍（Ni）、锌（Zn）等重金属离子不仅难以被自然降解，还会通过食物链在生物体内富集，对生态环境和人类健康构成严重威胁。传统的地下水修复技术往往存在成本高、二次污染风险大或修复效率低等问题，因此，开发高效、可持续的修复技术成为当务之急。渗透反应屏障（Permeable Reactive Barrier，PRB）作为一种被动修复技术，因其低能耗、长效性和环境友好性等特点，在地下水修复中展现出广阔的应用前景。然而，PRB 的性能受地下水地球化学条件等多种因素影响，深入了解这些因素的作用机制，对于优化 PRB 设计和提高修复效率至关重要。基于此，相关研究人员开展了零价铁（Zero-Valent Iron，ZVI）与火山岩（lapillus）混合 PRB 对地下水中 Cu、Ni、Zn 去除效果的研究，该研究成果发表在《Environmental Geotechnics》上，为 PRB 在不同地质条件下的应用提供了重要的理论依据。
研究人员主要采用柱试验（column tests）这一关键技术方法，通过模拟地下水的实际流动过程，系统评估 PRB 的性能。试验中使用了含或不含碳酸钙（CaCO?）的溶液，以考察地下水地球化学条件对 PRB 去除效率和水力特性的影响。同时，还研究了颗粒混合物在含 CaCO?的未污染溶液中老化后，再渗透 Cu、Ni、Zn 的性能，以及单独使用火山岩时的去除效率。
溶液组成对 PRB 去除效率的影响
通过对比含 CaCO?和不含 CaCO?溶液条件下 PRB 对重金属的去除能力，研究发现，CaCO?的存在显著降低了 PRB 对 Cu、Ni、Zn 的去除能力。具体而言，Cu 的去除能力降低了 68%，Ni 降低了 54%，Zn 降低了 67%。这一结果表明，地下水地球化学条件中的 CaCO?含量是影响 PRB 性能的重要因素，在设计 PRB 时，必须充分考虑目标场地的具体地球化学条件，以确保 PRB 的有效性。
颗粒混合物老化对去除过程的作用
研究人员对颗粒混合物进行老化处理，以探究铁腐蚀产物在去除过程中的作用。结果显示，老化后的混合物对 Ni 和 Zn 的去除效率分别降低了 43% 和 29%，而对 Cu 的去除效率则保持不变。这表明，污染物的去除主要发生在铁的腐蚀过程中。铁腐蚀过程中产生的活性物质（如亚铁离子、氢氧根离子等）可能与重金属离子发生化学反应（如沉淀、吸附、还原等），从而实现对重金属的去除。当颗粒混合物老化后，铁腐蚀产物的积累可能改变了 PRB 的物理结构和化学性质，进而影响了其对重金属的去除能力。
单独使用火山岩的去除效率
单独使用火山岩的试验结果表明，火山岩对 Cu 具有较强的亲和力，但对 Ni 和 Zn 的去除能力则迅速耗尽。这可能是由于火山岩的表面性质和化学成分使其对不同重金属离子具有不同的吸附能力。Cu 可能与火山岩表面的某些官能团或矿物成分发生特异性吸附，而 Ni 和 Zn 的吸附则可能受到竞争离子或其他因素的影响，导致吸附容量有限。
综合研究结果表明，溶液组成（如 CaCO?的存在）和铁腐蚀产物的积累是影响 ZVI - 火山岩 PRB 对 Cu、Ni、Zn 去除效率的关键因素。CaCO?的存在会降低 PRB 对重金属的去除能力，因此在实际应用中，需要根据地下水的地球化学条件调整 PRB 的组成和结构。铁腐蚀过程在重金属去除中起主导作用，这为通过调控铁的腐蚀速率来优化 PRB 性能提供了思路。此外，火山岩对 Cu 的较强亲和力提示，在含 Cu 地下水的修复中，可考虑将火山岩与其他材料结合使用，以提高修复效率。该研究不仅深化了对 PRB 修复机制的理解，也为针对不同地质条件和污染物组成的地下水修复工程提供了科学的设计依据，有助于推动 PRB 技术在实际地下水修复中的广泛应用。
