材料发生各种反应而被去除，从而达到地下水修复的目的 [2] 。
3.1.1 PRB概念与结构。
（1）概念。
美国环保署定义：PRB是一种为达到一定环境污染治理目标而将特定反应介质安装在地面以下的污染处理系统，它能够阻断污染带、将其中的污染物转化为环境可接受的形式，但不破坏地下水流动性 [3] 。
（2）结构。PRB有两种基本结构：①隔水漏斗导水门式结构。此种结构适用于埋藏浅的大型的地下水污染羽状体，地下水通过比较小的渗透反应门，优点是反应介质的装填量减少，缺点是干扰了天然地下水的流场；②连续墙式的结构。用于地下水污染的羽状体较小时，墙体垂直于污染羽状体的迁移途径，横切整个羽状体的宽度和深度，优点是对天然地下水流场干扰小，易于设计 [4] 。
3.1.2 PRB反应机理。
（1）无机离子去除机理。
含高价重金属的无机离子，是地下水中的重要污染物之一，其中工业废物、尾矿和核废料污染的地下水中浓度很高。金属铁与无机离子发生氧化还原反应，将重金属以不溶性化合物或单质的形式从水溶液中析出。 [5] 研究表明，PRB能够将无处处理厂排出的含硝氮90mg/L的水迅速降解到饮用水标准10mg/L以下 [6] 。
（2）脱卤反应去除卤代有机物机理。
在脱卤降解反应中，金属铁提供电子，发生氧化反应，而有机污染物为电子受体。Fe0修复有机污染物的地下水，主要是对氯代烃类进行还原脱氯。例如PCE（C 2Cl 4）的脱氯过程有两条路径：
一是C 2Cl 4→C 2HCl 3→C 2H 2Cl 2→C 2H 4→C 2H 6
二是C 2C 14 →C 2HCl 3→C 2H 2→C 2H 4→C 2H 6
路径为连续的氢解作用，其中间产物C 2H 2Cl 2的降解速度比C 2HCl 3慢，而第二条路径的中间产物C 2HCl能很快地还原为C 2H 2。因此，第二条路径的还原速度较快于第一条 [7] 。
（3）微生物修复机理。
微生物的活动可影响氮、硫、铁、锰等元素的循环。微生物可直接用于硝酸盐、硫酸盐的去除以及通过形成硫化物来沉淀金属离子。
（4）催化降解反应机理。
采用比铁活性大的金属作为墙体材料，比铁具有更强的还原性，容易提供电子，铝硅酸盐可以作为缓冲溶液使pH值能保持在较低值（7～8），使金属铁更易被氧化 [8] 。试验证明，金属铁中加入铝硅酸盐时，Cr 6+ 的半衰期比铁和石英砂混合物作为反应材料减少一个数量级，比单纯铁作反应材料减少两个数量级。
3.1.3 PRB的应用案例。
在北美和欧洲等国，已进行了大量该方法的工程研究和商业应用，目前全世界有200多座PRB，其中Fe0-PRB120多座，取得了良好的治理效果。部分应用见表1。
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厌氧生物反应墙修复某地挥发性有机氯化物的深度污染案例：
在一家化学清洗厂旧址，四氯乙烯的肆意排放造成了当地土壤严重污染。这家化学清洗厂曾在此地连续开办了75年，污染范围将近75000m2，深度在地下50m。
2001年，有关方面对表层污染源进行了挖掘，随后采用原位生物降解的方式对被污染的土壤进行修复，采取这种方式的原因是此处的污染物正在发生自燃降解。他们在自燃降解的基础上采取了注入含碳物质的办法，对四氯乙烯和三氯乙烯等污染物进行厌氧还原脱氯。这是一种临时性的土壤修复措施，持续了一年左右的时间，大大缓解了当地严重的土壤污染。大约一年后，这一临时性土壤修复措施停止执行。这时，对地下水中的挥发性有机氯化物进行降解的条件已经具备。他们利用前段时间积累的经验，在此地建起了大规模的还原脱氯设施，这套设施包括若干厌氧性生物反应墙，从三个地点对这片污染区域进行“围堵”。建立这些生物反应器的目的不仅仅是控制污染，而是对被污染的土壤和地下水进行修复，以便彻底消除这一地区的污染。由于此地属于高度城市化地带，这些生物反应墙都建在街道附近，这样便于向栅内注入反应物。作为反应物的含碳物质须定期注入栅内，三年一般应注入10～15次。
此外，临时性修复措施的实施提高了地下水中产甲烷菌的含量，为挥发性有机氯化物的降解提供了良好的条件。修复前污染源下游一带每升地下水中含有数万微克的四氯乙烯和三氯乙烯，而现在这些物质的含量仅为10μg或者更低；顺式1，2-二氯乙烯和氯乙烯的含量曾一度有所上升，随后又下降到每升几十微克，最后分解为乙烯、乙烷等对环境无害的物质。
污染区的中心位于生物反应墙附近（75m左右），目前这里仍能监测到顺式1，2-二氯乙烯和氯乙烯等污染物的存在，但乙烯和乙烷的稳定增长以及监测管中大量产甲烷菌的存在表明这一带微生物活动活跃，污染物正在进行彻底地还原脱氯过程。上述情形证明，生物反应墙的下游确实是化学反应十分强烈的区域。监测管显示，某些位置的顺式1，2-二氯乙烯和氯乙烯含量有所上升；发生这一现象的原因是由于微生物活动导致的吸附反应增强。目前他们在污染修复方面已经实现了每1.5～2年降低污染物60%的目标。
3.1.4 PRB存在的问题。
（1）去除污染物的机理方面尚存在一些未能明晰的方面。
（2）在PRB实际应用中将会出现沉淀产生介质的阻塞、反应材料失活或者双金属系统可能引起地下水二次污染等不良影响。
（3）因为受到地下水流和开沟槽的深度限制，目前该技术多用于有地下水流的饱和污染层的修复。
（4）需要进一步研究可同时去除多种并存污染组分的技术。
3.2 原位曝气修复技术（AS）。
原位曝气修复技术最大程度减少了对土壤介质和周围环境的扰动，主要用于处理可挥发性有机物（VOCs）造成的地下水污染。一般与土壤气相抽提技术（SVE）联合使用 [9] 。不会造成环境的二次污染，与其他修复技术相比具有经济、高效的显著优势 [10] 。该技术被认为是去除地下水挥发性有机物的最有效方法。C.D.Johnston等 [11] 将原位曝气法和土壤蒸气抽提法相结合，去除砂质地下含水层中的石油烃，结果表明与单独使用土壤蒸气抽提法比较，28天后石油烃去除量提高1.9倍，同时原位曝气还为地下水中残留的NAPL（非水相液体）的去除创造了更有利条件。曝入的空气能为地下水中的好氧微生物提供足够氧气，促进土著微生物的降解作用 [12] 。该技术在可接受的成本范围内，能够处理较多的受污染地下水，系统容易安装和转移，容易与其他技术组合使用。但是对既不容易挥发又不易生物降解的污染物处理效果不佳，并且对土壤和地质结构的要求比较高 [13] 。
3.3 原位生物修复方法。
原位生物修复是利用生物的代谢活动减少现场环境中有毒有害化合物的工程技术系统 [14] 。用于原位生物修复的微生物一般有三类：土著微生物、外来微生物和基因工程菌 [15] 。目前地下水有机物原位生物修复方法主要包括生物注射法、有机粘土法、抽提地下水系统和回注系统相组合法等 [16] 。
原位生物修复技术有其独特的优势，表现在：①现场进行，从而减少运输费用和人类直接接触污染物的机会；②以原位方式进行，可使对污染位点的干扰或破坏达到最小；③使有机物分解为二氧化碳和水，可永久地消除污染物和长期的隐患，无二次污染，不会使污染物转移；④可与其他处理技术结合使用，处理复合污染；⑤降解过程迅速、费用低，费用仅为传统物理、化学修复法的30%～50% [17] 。
目前有人将原位生物修复和旋转电动力学——太阳能技术相结合，形成新型的修复技术。电动力学技术是将电极插入受污染的地下水区域，在施加低压直流电后，形成直流电场。由于土坡颗粒表面具有双电层，孔隙水中粒子或顺粒带有电荷，引起水中的离子和顺粒物质沿电场方向进行定向运动。
4 展望
随着地下水污染修复技术研究的深入开展以及各修复技术的逐渐成熟，各种修复技术将会更广泛地应用于现场地下水污染修复工作中。针对我国地下水以石油烃类、TCE、氯苯、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和重金属的污染最为严重的实际情况，PRB技术是一个较好的选择。
未来利用基因工程技术培养纯化特效降解菌，从而提高修复效率以及如何解决反应墙生物淤堵问题以延长反应墙体的使用寿命等，都将成为重要的研究方向 [18] 。
参考文献
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[3] 周启星，林海芳.污染土壤及地下水修复的PRB技术及展望[J].环境污染治理技术与设备，2001，2（5）：48- 53.
[4] 陆泗进，王红旗，杜琳娜.污染地下水原位治理技术-透水性反应墙法[J].环境污染与防治，2006，6（28）.
[5] 杜连柱，张兰英，王立东等.PRB技术对地下水中重金属离子的处理研究[J].环境污染与防治，2007，8（29）.
[6] 张桂华.垃圾渗滤液污染地下水的PRB修复技术研究[D].广州：华南理工大学，2005.
[7] 王伟宁，许光泉.PRB修复地下水污染的研究综述[J].能源环境保护，2009-6，23（3）.
[8] 王伟宁，许光泉.PRB修复地下水污染的研究综述[J].能源环境保护，2009-6，23（3）.
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[11] C.D.Johnston，J.L. Rayner， D. Briegel. Effectiveness of in situ air sparging for removing NAPL gasoline from a sandy aquiferb near Perth， Western Australia[J].Contaminant Hydrology，2002，59：87- 111.
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