通过注入乳化植物油来去除地下水中硝酸盐的渗透性反应屏障——一种可持续的解决方案

《Remediation》：Permeable Reactive Barriers for Removal of Nitrate from Groundwater Through Injection of Emulsified Vegetable Oil—A Sustainable Solution

地下水硝酸盐污染治理中渗透反应屏障（PRB）的应用研究，通过麻省四项实地试验（2016-2023）验证PRB对硝酸盐的高效去除效果，最大去除率达91%每英尺/年，发现合理碳源投加（如EVO）和优化结构设计（尺寸、位置）可显著提升处理效能，为水体富营养化控制提供经济可持续方案。

　　

摘要

由于人为因素（尤其是化粪池系统的排放和农业中含氮肥料的施用）导致氮进入地下水，世界上许多地区的地下水和地表水中的硝酸盐含量升高。富含氮的地下水流入沿海海域可能导致富营养化，这一过程会对水质、生态和人类健康产生负面影响，同时还会通过减少旅游业和商业捕鱼活动以及降低房产价值来损害当地经济。寻找经济可行且可持续的方法来减少进入水体的氮含量，是美国乃至全球各社区的共同目标。其中一种方法是利用渗透性反应屏障（PRBs）来去除和/或处理地下水中的污染物。PRBs可以针对多种氮源，在硝酸盐排放到地表水之前就地处理地下水。PRBs已被广泛用于去除和/或处理各种污染物。一种构建PRBs的方法是直接注入碳基电子供体，特别是乳化植物油（EVO）。本研究基于2016年至2023年间在马萨诸塞州科德角和玛莎葡萄园进行的四次生物PRBs反硝化现场示范测试的关键发现和结果，提供了地下水处理领域的最佳实践。这些示范装置的长度在110至200英尺之间（垂直于地下水流动方向），宽度在10至22英尺之间（平行于地下水流动方向），垂直厚度在18至38英尺之间。四个地点的地下水流量适中，范围为0.13至0.6英尺/天。第一次试点示范显示，溶解有机碳（DOC）浓度在5年内始终高于4毫克/升，并且在PRB下游50英尺范围内有反硝化现象。第二次示范显示，在注入区域下游25英尺范围内的井中，DOC浓度在2年内始终高于5毫克/升。第三次示范旨在测试PRBs的持久性，在下游125英尺范围内的井中观察到明显的反硝化效果；而在下游64英尺范围内的井中，即使在较低的碳源负荷下也观察到了反硝化现象。第四次示范中，PRB距离水体仅80英尺，但对水体没有影响，同时每年每英尺PRB可去除1.3磅氮。硝酸盐去除PRBs是“硝酸盐减少工具箱”中的关键工具，提供了一种可行、经济且可持续的策略，能够迅速降低受影响流域的硝酸盐含量。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。