地下水循環井(Groundwater Circulation Well，GCW)作為一種原位修複技術近年來引(yin)起了廣泛關注。該技術可以耦合吹脫、空氣注入、氣相抽提、生物修複和化學氧化等多種修複技術，有望實現輕非水相液體(LNAPL)、重非水相液體(DNAPL)及部分無機物的同步去除。GCW修複技術充分利用了井內空間安(an)裝處理裝置，有效避免了傳(chuan)統抽出處理技術能耗高、擾動大的缺陷，為地下水原位修複開辟了新思路。綜述了GCW修複技術的研究現狀(zhuang)和應用進展，梳理和總結了該技術的基本原理及係統組成，提出了GCW修複技術研究與應用所麵臨(lin)的關鍵問題和主(zhu)要(yao)挑戰，並對該技術未來的研究發展方向進行了展望，以期為場地地下水有機汙染原位修複技術研究提供參考(kao)。

地下水循環井(Groundwater Circulation Well，GCW)修複技術發源於德國興(xing)起於美國，在揮發性有機化合物(VOCs)和半(ban)揮發性有機化合物(SVOCs)汙染地下水修複中有著廣泛的應用，它是基於原位空氣擾動(AS)技術和抽出處理(P&T)技術的改進。GCW修複技術的雛形最早出現於1974年Raymond博士的井中曝氣試驗。隨後德國IEG公司在此基礎(chu)上增加了井內處理單元，研發出特殊的過濾(lv)器用於減緩堵塞，並於1980年在歐(ou)洲實現商(shang)業應用。GCW修複技術充分利用了井內空間安(an)裝處理裝置，有效避免了傳(chuan)統抽出處理技術能耗高、擾動大的缺陷，為地下水原位修複開辟了新思路。GCW修複技術最初發展的基本原理是利用真(zhen)空泵對密封井內的氣體進行抽提，形成負(fu)壓以使受汙染地下水進入井內。通過為地下水創造三維環流模式形成壓差(cha)擾動，在增加地下水影響半(ban)徑的同時，將附近地層中的汙染物彙集到井內進行原位修複。循環井將吹脫、空氣注入、氣相抽提、生物修複和化學氧化等多種修複技術結合應用在井內，可實現對地下水中不同汙染物的同步去除[1]。GCW修複技術可處理地下水環境中多種汙染物，包括VOCs和NAPL[2]等，其簡便的操作性可以很好地適應汙染物的物理化學特性和在場地中的賦存特性[3]，因此在地下水修複領域具有廣泛的應用前景。

地下水汙染防治(zhi)是國家高度重視的一項工作。目前，我國地下水汙染形勢嚴(yan)峻，並呈現由點(dian)向麵擴展的趨勢。根據2015年《中國環境狀(zhuang)況公報》顯示，在所有監測的地下水水井中，42.5%的監測井被評為差(cha)水井，18.8%的監測井被評為極差(cha)水井，並且在358個地下水水源地中，有13.6%的地下水水質(zhi)不完全符合《地下水質(zhi)量標(biao)準(GB/T 14848—2017)》[4]。常見的地下水汙染物包括氨氮、重金屬、總石油烴(TPH)、VOCs和SVOCs。其中，VOCs包括苯、甲苯、氯乙烯、2-氯甲苯和4-氯甲苯等；SVOCs包括萘、苯胺、4-氯苯胺以及非水相液體(Non-aqueous Phase Liquid，NAPL)等[5-6]。

GCW修複技術具有修複成本低、環境擾動小、能耗低等顯著優點(dian)，並可耦合多相抽提、空氣擾動、微生物修複和化學氧化等多種修複技術，在場地地下水有機汙染修複工程中的應用潛力巨(ju)大。但截止目前，GCW修複技術在我國的研究和應用尚處於起步階段，相關的研究工作大多限於室(shi)內實驗和數值模擬，尚沒有成熟(shu)的GCW修複技術應用案例，該技術目前也未列入生態(tai)環境部《汙染場地修複技術目錄》，缺乏自(zi)主(zhu)知識產權的核(he)心(xin)技術和裝備，工程應用經驗匱乏，技術研發能力和裝備國產化水平亟待提升(sheng)。

本文(wen)係統地綜述了GCW修複技術的發展曆程和相關基礎(chu)理論的研究進展。在此基礎(chu)上探討了GCW修複技術研究與應用所麵臨(lin)的關鍵問題和主(zhu)要(yao)挑戰，並對該技術未來的研究發展方向進行了展望，以期對地下水汙染原位修複技術研究和工程應用提供有益的參考(kao)。

1 GCW修複技術的發展曆程和基礎(chu)理論研究進展

1.1 GCW修複技術的發展曆程

GCW修複技術的發展曆程如圖1所示。早期的GCW修複技術被稱為“井中曝氣”或“井中處理”，其水循環原理主(zhu)要(yao)基於井中兩個花管間的壓力梯度[7]。最早的文(wen)獻記載是Raymond博士等在1974年針對汙染場地原位生物修複實驗中首次使用了“井中曝氣”的方法[8]。20世紀80年代，德國IEG公司創立(li)了真(zhen)空氣化井(UVBTM)技術，該技術由地下循環井、地表風機和空氣淨化係統三部分組成，在全球(qiu)多個國家和地區得(de)到推廣和應用。Gvirtzman等[9]在GCW中運用氣提技術治(zhi)理VOCs，最終取(qu)得(de)了良好的修複效果。

到了20世紀90年代，美國Wasatch Enviro Inc.簡化了氣流提升(sheng)井中處理係統，創立(li)了密度驅動流係統(DDC)技術，並在美國Keesler、Edward、Massachusetts、March空軍基地等項目中進行示範應用和技術評估。隨後美國斯坦(tan)福(fu)大學於1992年提出利用循環井中氣提技術處理地下水中VOCs，創立(li)了氣流提升(sheng)井中處理係統(No VOCTM)技術，首次將GCW修複技術應用到地下水汙染修複。研究表明，20世紀90年代，GCW修複技術被廣泛應用於地下水的抽提和汙染水體的治(zhi)理[10]。

GCW修複技術雖在國內起步較(jiao)晚(wan)，但近年來各(ge)類相關的研究成果也不斷湧現。有學者將電修複技術(EK)與GCW聯合，研究了EK與GCW耦合強化修複技術對有機汙染場地的修複效果，發現EK-GCW強化修複技術使地下水汙染修複過程中的拖尾現象有了顯著改善(shan)[11]；Yuan等[12]通過GCW耦合電化學技術，將電解產生的O2和H2帶入受汙染的含水層中，通過提供適當劑量的電子受體(O2)和供體(H2)，增強了汙染物的原位生物降解；Zhao等[13]將微生物與GCW修複技術耦合，研究了循環井中降解菌對苯胺的去除機製。

雖然GCW修複技術在國內已有一定的研究，但三維流場計算與精細(xi)刻畫、複雜(za)地層封隔成井、影響半(ban)徑擴增與防堵塞仍是目前亟待解決的難題。該技術未來的研究方向應致力於多相同步修複一體化的研究，以及井體結構的優化升(sheng)級、影響半(ban)徑的擴增和集約化、智能化、模塊化的多功能反應體係的打造。

1.2 GCW修複技術的基礎(chu)理論研究進展

GCW的水力循環方向主(zhu)要(yao)包含正(zheng)向流動和反向流動兩種循環模式[14-15]。正(zheng)向循環模式是指(zhi)地下水的流動方向為自(zi)下而上，它可以通過井內設置地下水循環泵驅動；反向循環模式的流動方向與正(zheng)向循環模式相反，水從地下含水層底部呈旋(xuan)流狀(zhuang)向上流動。在反向循環模式下，含水層下半(ban)部分的水向井外移動，而上半(ban)部分的水向井內移動。因此，經處理的地下水在返回井之前，會通過水力作用影響含水層內地下水影響的範圍，從而將地下水中的汙染物收集進入井內做進一步處理。

GCW修複技術的基礎(chu)理論研究進展如圖2所示。1974年，Raymond博士等使用井中曝氣的方法，在原位微生物修複實驗中形成了循環井雛形[8]；基於對原位空氣擾動技術和抽出處理技術的改進，德國IEG公司在20世紀80年代提出了GCW修複技術的基礎(chu)理論，構建了“井中曝氣、井中處理”技術[16]；隨後美國國防部、能源部於1997建立(li)了循環井技術場地應用認證係統，包括技術原理、評價方法、具體步驟、監測方法以及運行效果的評估，指(zhi)導和推動了循環井技術的應用推廣[17]；趙勇勝[8]建立(li)了循環井水力循環流場模擬計算方法，闡明了溶質(zhi)濃度梯度作用下的遷(qian)移規律，並提出了循環井多相流束(shu)縛飽和機製；Gao等[18]研究了FDM耦合水流可視化循環井的地下水3D穩態(tai)流場模型及井周(zhou)多相流垂向彌散，進一步完善(shan)了井流理論；Tatti等[19]開展了將GCW作為持久性低滲透性汙染物源區修複技術的實驗和數值評估，認為GCW係統比P&T技術更(geng)適合於低滲透性含水層汙染的修複。

基於GCW修複技術的理論研究，未來的研究方向應聚焦於弱透水層非達(da)西約束(shu)、密度驅動多維多場耦合、循環井三維流場徑向溶質(zhi)運移模型和水力激發下多相汙染物相間分配機製。

1.3 GCW修複技術的主(zhu)要(yao)影響因素

GCW修複技術的應用主(zhu)要(yao)受包括汙染物的種類和性質(zhi)以及循環井工程設計參數即井內初始(shi)水位、曝氣量和循環井自(zi)身性質(zhi)等多種因素的調控(kong)，從而影響其修複效果[20]。

影響GCW技術修複效果的因素主(zhu)要(yao)包括以下幾個方麵：①汙染物的種類和性質(zhi)。有學者研究了GCW修複技術對汙染物四(si)氯乙烯(PCE)的去除效果，最終PCE的去除率為97.1%；另一研究以VOCs為汙染物，也采用GCW修複技術對其進行去除，實驗末期汙染物VOCs的濃度降低了30%～85%[21]。此外，汙染物的性質(zhi)也是重要(yao)的影響因素，汙染物的溶解度和黏度會通過改變液相傳(chuan)質(zhi)過程而影響GCW技術的修複效果，而有機汙染物的辛(xin)醇-水分配係數則主(zhu)要(yao)是影響汙染物遷(qian)移到井內的能力。②循環井初始(shi)水位。Elmore等[22]利用循環井去除地下水中的三氯乙烷(TCE)，實驗修複結果顯示：淺井(深度為54～64英尺)中TCE的濃度為1 800～4 800 μg/L，深井(120.5～125.5英尺)中TCE的濃度為14～22 μg/L，說(shuo)明修複效果會受井內水位的影響。③曝氣量。曝氣量對GCW技術修複效果的影響主(zhu)要(yao)體現在隨著曝氣量的增加，氣水兩相之間的傳(chuan)質(zhi)作用加強，更(geng)有利於汙染物的吹脫[11]。④與其他輔助技術的耦合。針對同一種汙染物的去除，采用不同類型的循環井也會取(qu)得(de)不同的修複效果。如Yuan等[12]以TCE為研究對象，利用生物/電解GCW修複技術對其進行去除，最終TCE的去除率為73%。另一項實驗中，研究者采用環糊精(HPCD)/垂直循環井，經過42 d的修複處理後，TCE濃度由1 160～1 950 μg/L降為82～108 μg/L，其去除率約為94%[23]。

綜上所述，汙染物性質(zhi)和循環井工程設計參數是GCW修複技術的主(zhu)要(yao)影響因素。因此，在實際的場地修複中，應充分結合汙染場地的背景條件，選擇合適的GCW修複技術設計參數及類型。

2 GCW修複技術的應用研究現狀(zhuang)

2.1 GCW技術修複地下水無機汙染

無機汙染物普遍存在於自(zi)然環境，在地下水汙染中占有較(jiao)大的比重，這(zhe)些汙染物包括：無機陽(yang)離子如砷離子、汞離子、鉛離子等，以及無機陰離子如氟離子、硝酸根、硫酸根等[24]。研究表明，GCW修複技術在金屬檢測及無機物去除方麵已有相關的應用。李小龍等[25]提出了一種利用GCW修複技術對含水層中典型錳汙染物進行檢測的方法，即采用液相色譜法對錳金屬進行高辨(bian)識度的檢測，在檢測出超(chao)低含量的錳汙染的同時，也不會因為汙染物的混(hun)雜(za)影響檢測的效果。此外，GCW修複技術不僅(jin)能用於部分金屬的檢測，還能結合生物修複技術，用於無機汙染物的去除，目前該技術已被認為是一種良好的地下水汙染修複方法。

2.2 GCW技術修複地下水有機汙染

目前，由人類活(huo)動造成的地下水有機汙染問題也日益突(tu)出。相比無機汙染，地下水中的有機汙染物種類多，部分有機汙染物具有持久性和高健康風險[26]。GCW修複技術與微生物、表麵活(huo)性劑結合使用，對於地下水環境中有機汙染的治(zhi)理具有較(jiao)好的修複效果。常見的GCW工藝係統結構及修複地下水有機汙染機理如圖3所示。

2.2.1 地下水溶解相有機汙染的修複

溶解相有機汙染物(Non-NAPL)是地下水中易溶於水的有機汙染物，其主(zhu)要(yao)來源於市政汙水、垃圾(ji)填埋場滲濾(lv)液和一些天然有機汙染源等。作為地下水汙染的重要(yao)來源，Non-NAPL廣泛存在於自(zi)然界中。目前，利用GCW修複技術對Non-NAPL進行治(zhi)理已有一些研究。

Non-NAPL會隨著地下水的流動而遷(qian)移，不會造成汙染物在地下環境的累(lei)積(ji)[27]。利用GCW修複技術進行處理時，循環區中的大部分地下水在離開循環區前通常會流經循環井實現多次循環。因此，含有Non-NAPL的地下水可作為原位載體的水反複、徹底地將循環區中的汙染物帶回井內處理[28]。有機汙染物是水體汙染的主(zhu)要(yao)來源，水體有機汙染程度可通過化學需氧量(COD)指(zhi)標(biao)綜合表示[29]。趙素麗[30]基於曝氣技術，利用循環井對西沙珊瑚島礁透鏡體淡水中COD及色度進行處理，試驗結果顯示：水體中COD的去除率為75%，色度降低了83%。

綜上所述，Non-NAPL可溶於水，在地層中遷(qian)移性強，GCW修複技術通過采用流體調配、水力激發模式轉換(huan)等方式實現相間分配行為調控(kong)，增強了汙染物在含水層中的遷(qian)移性能，並通過在GCW內設置強化降解反應器，對去除地下水中Non-NAPL具有較(jiao)大的潛力。

2.2.2 地下水NAPL相有機汙染的修複

輕非水相液體(LNAPL)和重非水相液體(DNAPL)是主(zhu)要(yao)的地下水汙染源，由於自(zi)身難溶於水且阻(zu)滯係數較(jiao)高，這(zhe)類汙染物進入地下水之後，會在源頭處聚集造成長(chang)時間的汙染[27]。其中石油或汽油加工設施和儲(chu)罐泄(xie)漏的碳氫化合物燃(ran)料(liao)會導致嚴(yan)重的地下水汙染。已有研究表明，GCW修複技術對甲基叔(shu)丁(ding)基醚(Methyl Tert-Butyl Ether,MTBE)、苯和萘均取(qu)得(de)了良好的修複效果。MTBE作為汽油添加劑，是一種常見的LNAPL[31]。孫冉冉等[11]研究了GCW修複技術去除砂土和地下水中MTBE的衰減規律，結果表明：循環井運轉30 h後，MTBE的去除率為85.5%；當水平方向離井越近時，MTBE的去除效率越快，這(zhe)說(shuo)明循環井對砂土和地下水中高濃度MTBE具有良好的修複效果。苯和萘是難溶於水的汽油類有機汙染物，對地下水的危害較(jiao)大。白靜等[2]采用靜態(tai)批試驗分析了苯和萘在均質(zhi)中砂上的吸附特性，並利用GCW技術對其進行修複治(zhi)理，結果發現曝氣14 h後，各(ge)列單元苯的衰減係數變化幅度較(jiao)小，萘的衰減係數則存在兩側低、中間高的趨勢，殘留的萘主(zhu)要(yao)分布於遠離循環井、模擬槽(cao)的兩側區域。這(zhe)些結果表明有機汙染物在地層中的遷(qian)移特性是影響GCW修複技術的主(zhu)要(yao)因素。

DNAPL密度大，界麵張力低，具有一定的粘滯力，其在地下水中環境中的行為主(zhu)要(yao)包括遷(qian)移、相間分配及自(zi)然降解[32]。DNAPL在地下水中的遷(qian)移行為複雜(za)，其廣泛存在於化工類企(qi)業地塊中，目前已成為土壤和地下水汙染的重要(yao)來源[33]。以氯乙稀和氯甲烷為代表的有機氯化物是地下水中最常見的一類汙染物，這(zhe)類汙染物密度大、水溶性低且難以生物降解，是典型的DNAPL，在地下水環境中易形成持久性汙染源，長(chang)期威脅生態(tai)安(an)全與人體健康[19]。對此，可利用生物修複與GCW結合的方法對有機物進行降解。在厭氧條件下，脫氯細(xi)菌利用有機氯化物作為電子受體，通過催化斷裂碳氯鍵的還原性脫氯反應獲(huo)得(de)生長(chang)能量，在這(zhe)一被稱之為有機氯呼吸的過程中，脫氯細(xi)菌通過自(zi)身的能量代謝(xie)活(huo)性將有機氯化物轉化為低毒或無毒的化合物[34]。模擬試驗結果表明：井內發生電解氧化的區域大部分在注入井附近，10 mg/L的TCE被微生物生物降解後為2.7 mg/L左右，去除率達(da)到了73%[12]。Chen等[35]使用A、B兩個不同的垂直循環井(VCW)係統來處理三維砂箱中的四(si)氯乙烯(PCE)，結果發現處理後A、B井中PCE的去除率分別約為47%和27.5%。

上述研究結果表明，GCW作為一種原位修複技術，對原位修複地下水中NAPL相汙染物具有較(jiao)好的應用前景。

2.3 GCW修複技術的工程應用實例

GCW修複技術是一種原位治(zhi)理技術手段，它將單一的曝氣、抽提、吹脫、化學氧化、強化生物降解等技術集成一體，能治(zhi)理多種無機、有機汙染物，包括硝酸鹽、PCE、VOCs和TCE等。該技術目前在國內外不斷發展，研究人員通過對汙染場地的原位修複和實驗模擬已取(qu)得(de)了相關的研究成果。

常規的循環井係統主(zhu)要(yao)包括4個部分：內井、外井、上端花管和下端花管，采用直接泵取(qu)或氣提的方式驅動地下水形成三維循環[15]。循環井處理技術多采用單井模式，其他係統如雙重井，是由兩個獨(du)立(li)的抽取(qu)和注入地下水的井組成[36]。Coltz等[37]提出一種串聯循環井(TCW)新組合模式，該係統不僅(jin)能用來去除汙染物，還能實現對汙染物通量的測定。井內吹脫是循環井係統的核(he)心(xin)技術，通過向汙染區域的循環井中注入空氣，將地下水中的揮發性汙染物吹脫至地麵，在氣體抽提係統的協助下完成對汙染物的處理[38]。

近年來，為了強化地下水汙染修複效率，循環井常與表麵活(huo)性劑、電解技術以及生物修複等技術聯用。表麵活(huo)性劑是GCW修複技術中常使用的化學藥劑，它能影響汙染物的遷(qian)移及轉化等特性[39]。腐殖酸(HA)和聚氧乙烯脫水山梨糖醇單油酸酯(zhi)(Tween 80)等是常用的表麵活(huo)性劑，能同時增加有機物在水相中的溶解度及流動性，從而更(geng)有利於微生物對汙染物的去除[40]。生物循環井主(zhu)要(yao)是靠(kao)微生物對汙染物的降解作用，研究表明微生物的有氧共(gong)代謝(xie)被認為是汙染物降解的重要(yao)機製[12]。目前，國內外GCW相關的部分專利見表1。

隨著GCW修複技術的發展，該技術的循環模式和修複功能從最初單一的氣驅動/水驅動，逐(zhu)漸演(yan)化到與真(zhen)空氣化、密度驅動對流和生物強化等新興(xing)修複技術的耦合改進。其亟待解決的技術問題包括：三維流場計算與精細(xi)刻畫、複雜(za)地層封隔成井、影響半(ban)徑擴增與防堵塞、多相有機汙染同步協同修複、地下水原位同步修複設備智能化及國產化等。

此外，對於GCW係統運行過程中影響因素的定量分析、指(zhi)示修複影響半(ban)徑(Radius Of Influence,ROI)的特征參數、GCW修複區域的預測以及有機汙染物濃度衰減規律等，也需要(yao)進一步係統的研究。

GCW修複技術能耦合生物、表麵活(huo)性劑和電化學等技術，可以實現包括MTBE、VOCs、苯等LNAPL以及TCE、PCE、含氯有機物等DNAPL多種汙染物的去除，這(zhe)表明該技術類型正(zheng)趨於多元化發展。基於耦合技術的不同，循環井的類型主(zhu)要(yao)分為常規循環井、生物強化循環井、表麵活(huo)性劑強化循環井和電化學強化循環井。循環井技術發展初期采用的是氣驅動的形式，其修複影響半(ban)徑較(jiao)小，隨後由“氣驅動”向“抽注水驅動”模式的轉變，使修複影響半(ban)徑得(de)到了顯著增加，如屈智慧等[47]利用GCW技術對氯苯進行修複，最終氯苯的去除率達(da)到了97.6%。此外，利用常規循環井去除的汙染物還包括硝基苯、甲基叔(shu)丁(ding)基醚(MTBE)等。有研究者將微生物與GCW修複技術聯用，以降解地下水中的苯胺，如Zhao等[48]以苯胺為汙染物，采用生物循環井對其進行去除，經過246 h的修複處理，苯胺濃度從750 mg/L下降到261.52 mg/L。表麵活(huo)性劑能促進有機汙染物在地下含水層中的溶解，其與循環井的相關研究也不斷增多，如Blanford等[23]將環糊精(HPCD)運用到循環井中以強化對三氯乙烯(TCE)的修複，42 d後使TCE原濃度為1 160～1 950 μg/L的含水層修複效率達(da)到了94%；劉洋等[49]研發了一種電化學循環井耦合修複體係，以期通過順(shun)序化學氧化-還原作用高效快速(su)地降解地下水中的TCE，經過13 d的連續處理後，TCE濃度由7.50 mg/L降為1.65 mg/L，同時處理後地下水中的Cl-濃度相應增加118.20 μmoL/L，接近於TCE降解量(44.50 μmoL/L)的3倍，證明TCE近乎(hu)完全脫氯。雖然都(du)是去除TCE，但兩者去除率差(cha)距較(jiao)大，可能是去除時間不同的緣故。電化學技術與循環井的耦合研究，有待進一步開展。但值得(de)注意的是，現有的研究均為循環井對單種汙染物的去除，未來還需要(yao)研究利用GCW修複技術同時去除地下水中複合汙染物的修複效果。不同類型GCW係統在修複地下水汙染方麵的應用情況見表2。

表2 不同類型地下水循環井修複技術的應用情況

注：HPCD表示環糊精；MTBE表示甲基叔(shu)丁(ding)基醚；TCE表示三氯乙烯；PCE表示四(si)氯乙烯；VOCs表示揮發性有機汙染物；COD表示生物需氧量；Tween 80表示聚氧乙烯脫水山梨糖醇單油酸酯(zhi)。

3 待解決的關鍵科(ke)學及技術問題與策(ce)略

3.1 待解決的關鍵科(ke)學及技術問題

GCW作為一種原位修複技術，將單一的曝氣、抽提、吹脫、化學氧化、強化生物降解等技術集成一體，組合形成治(zhi)理地下水的循環井技術工藝，以實現地下水中重金屬、LNAPL及DNAPL等多種汙染物的有效修複，在地下水汙染修複領域有著良好的應用前景。但該技術目前的研究與應用所麵臨(lin)的關鍵科(ke)學及技術問題如下：

GCW修複技術待解決的關鍵科(ke)學問題為：不同水文(wen)地質(zhi)條件下，水力激發地下水有機汙染物的共(gong)存驅替機製和生物強化多濾(lv)層循環井係統多相原位同步修複機理。

GCW修複技術待解決的關鍵技術問題為：①循環井係統多相有機汙染物共(gong)存驅替的三維環流模擬及水動力調控(kong)工藝參數優化設計技術；②非均質(zhi)低滲透地層多濾(lv)層水動力循環調控(kong)和基於定向鑽探的複雜(za)地層有機汙染物橫向導排(pai)、抽提技術；③難降解有機汙染物靶向識別控(kong)釋強化生物降解技術和多相共(gong)存同步修複技術；④多濾(lv)層地下水封隔成井—變頻加速(su)循環—高效防堵破阻(zu)為一體的循環井成井技術；⑤集抽提—水力循環—生物降解—高效淨化原位同步協同修複技術及智能控(kong)製成套裝備集成技術。

3.2 主(zhu)要(yao)解決策(ce)略

針對目前GCW修複技術研究與應用所麵臨(lin)的關鍵科(ke)學及技術問題，本文(wen)提出如下主(zhu)要(yao)解決策(ce)略：

(1) 構建多濾(lv)層循環井三維水力循環—汙染物共(gong)存驅替的模擬預測模型，精準刻畫三維流場、率定水動力調控(kong)關鍵工藝參數，解決水動力調控(kong)、影響半(ban)徑擴增和汙染物多相共(gong)存驅替多維多場耦合表征的技術難題。

(2) 研發係列強化生物降解材料(liao)和井內增強反應器，開發難降解有機汙染物靶向識別與控(kong)釋強化材料(liao)和技術，形成生物強化—水力循環協同修複技術工藝包，解決傳(chuan)統循環井對多相和難降解有機汙染物修複效果差(cha)的技術難題。

(3) 研發基於定向鑽探的汙染物橫向導排(pai)、抽提成井關鍵技術，形成集封隔成井—變頻加速(su)循環—高效防堵破阻(zu)於一體的多濾(lv)層循環井封隔成井和破阻(zu)防堵技術工藝包，解決傳(chuan)統循環井影響半(ban)徑小、水流循環難、易堵塞的技術難題。

(4) 研發不同驅動模式下水流與汙染物協同變頻加速(su)運移技術，形成集抽提—水流循環—生物降解—高效協同淨化於一體的地下水同步原位循環修複技術體係，解決場地地下水有機汙染物多相共(gong)存、同步修複難的技術難題。

(5) 智能集成水力調控(kong)、生物強化、封隔成井、抽提淨化、多目標(biao)監測等功能模塊，形成數字化設計、元件數控(kong)加工、智能製造等裝備生產關鍵技術，建立(li)多學科(ke)融合、多技術集成、產學研用長(chang)效合作的技術研發與應用平台。

4 結語與展望

GCW修複技術可實現對地下水中多種汙染物的同步修複。由於該技術大部分修複過程在地下水環境中進行，故省去了地表處理設施，節(jie)約了修複成本，同時也減少了對地下水環境的擾動。盡管GCW修複技術能取(qu)得(de)較(jiao)好的汙染物去除效果，但在修複後期常存在有機物濃度拖尾和反彈現象[52]。因此，對滯留汙染物的處理也成為了一項難題。在未來的研究中，應重點(dian)關注以下問題：

(1) GCW修複技術應用的關鍵難題是地下水中有機汙染物自(zi)由相、溶解相、氣相以及吸附相共(gong)存、同步修複難等問題，尤其是吸附相會造成汙染物質(zhi)的殘留，形成有機物濃度的拖尾和反彈現象。今後的研究應致力於場地地下水有機汙染物多相共(gong)存分布特征及同步修複機製的基礎(chu)研究。

(2) 考(kao)慮(lv)更(geng)多實際場地中的環境因素，開展原位實驗模擬研究，解決實際修複過程中影響半(ban)徑受限的難題。研究表明GCW技術在實際場地中的修複效果往(wang)往(wang)低於實驗模擬的修複效果，這(zhe)是因為實際的地下水環境涉及多種汙染物的混(hun)合汙染，顯示出更(geng)多的物理和化學的複雜(za)性。因此，開展實際環境中GCW技術修複效果的研究是解決這(zhe)一問題的必經之路。

(3) 加強對末端汙染物的處理。從水中吹脫出的VOCs若溢到空氣中會造成環境汙染，今後應探索(suo)研發高效尾氣處理係統與GCW修複技術聯用，以實現將汙染物的排(pai)放(fang)濃度達(da)到相應的環境排(pai)放(fang)標(biao)準這(zhe)一目標(biao)。

(4) 優化循環井結構係統。從目前的研究中發現，並非所有的GCW係統都(du)能達(da)到預期的治(zhi)理目標(biao)，今後應從GCW係統的選擇、設計、安(an)裝或性能監控(kong)以及自(zi)動化集成等方麵出發，重點(dian)研究循環井井內增強作用下有機汙染物生物降解協同強化修複機製，開發適合不同水文(wen)地質(zhi)條件場地的智能化GCW係統，並建立(li)用於驗證GCW係統有效性的監測網絡和評估方法。