導(dǎo) 讀：近年來(lái)，中國(guó)重點(diǎn)行業(yè)場(chǎng)地土壤-地下水重金屬和有機(jī)污染物污染十分突出，已成為土壤環(huán)境治理修復(fù)亟待解決的重要問(wèn)題之一。多介質(zhì)界面是控制場(chǎng)地系統(tǒng)復(fù)合污染物環(huán)境行為的關(guān)鍵。因此，開(kāi)展場(chǎng)地土壤與地下水污染物多介質(zhì)界面過(guò)程與調(diào)控機(jī)制研究，對(duì)于認(rèn)知場(chǎng)地污染成因與治理修復(fù)具有重要的科學(xué)意義。系統(tǒng)分析了國(guó)內(nèi)外場(chǎng)地土壤-地下水污染物多介質(zhì)界面過(guò)程與調(diào)控研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)，指出了目前該研究領(lǐng)域中存在的科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題，提出了我國(guó)場(chǎng)地土壤-地下水污染物多介質(zhì)界面過(guò)程與調(diào)控原理的研究思路與重點(diǎn)方向，以推動(dòng)我國(guó)場(chǎng)地土壤和地下水環(huán)境科學(xué)理論與技術(shù)的發(fā)展。

隨著城市化進(jìn)程及“退二進(jìn)三”政策實(shí)施，重點(diǎn)行業(yè)退役、搬遷、遺留的場(chǎng)地土壤與地下水污染問(wèn)題日漸突出，且污染行為呈現(xiàn)多污染物復(fù)合態(tài)勢(shì)。近年來(lái)，我國(guó)重點(diǎn)關(guān)注行業(yè)場(chǎng)地土壤-地下水重金屬（如砷、鉻等）和有機(jī)污染物（如多環(huán)芳烴、氯代烴、苯系物等）復(fù)合污染，尤其是長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和京津冀經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，已成為我國(guó)區(qū)域環(huán)境治理亟待解決的重要問(wèn)題之一。場(chǎng)地系統(tǒng)中重金屬和有機(jī)污染物的環(huán)境行為受介質(zhì)場(chǎng)、滲流場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)、生物場(chǎng)等多場(chǎng)控制，具有高度非均質(zhì)性和時(shí)空變異性。解析原位條件下污染物多介質(zhì)界面過(guò)程是場(chǎng)地土壤和地下水污染控制與修復(fù)的理論基礎(chǔ)。因此，開(kāi)展場(chǎng)地土壤與地下水污染物多介質(zhì)界面過(guò)程與調(diào)控機(jī)制研究，是認(rèn)知場(chǎng)地污染成因與治理修復(fù)的重要科學(xué)問(wèn)題和國(guó)際研究前沿。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)

1.1 場(chǎng)地土壤-地下水污染物多介質(zhì)界面過(guò)程與調(diào)控研究進(jìn)展

20 世紀(jì)以來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家圍繞土壤和地下水污染物遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制，特別是微觀分子機(jī)制、多介質(zhì)污染物傳質(zhì)過(guò)程、多尺度預(yù)測(cè)模型等方面開(kāi)展了系統(tǒng)研究。開(kāi)創(chuàng)性地將化學(xué)動(dòng)力學(xué)與同步輻射等應(yīng)用手段相結(jié)合，闡述了土壤微界面過(guò)程及其分子作用機(jī)制，例如采用同位素示蹤技術(shù)、同步輻射X 射線吸收光譜（ XAFS ）、快速原位吸收光譜（ Quick-XAFS）、球差校正掃描透射電子顯微鏡（Cs-STEM）、原子力顯微鏡（AFM）、微生物組學(xué)等技術(shù)方法揭示了重金屬和有機(jī)污染物在土壤和地下水中的演化遷移與歸趨、氧化還原過(guò)程、微生物降解及其耦合機(jī)制。2009 年P(guān)rommer 等利用綜合的數(shù)值模型，觀察到同位素深度分布與在硫酸鹽還原條件下各種單芳族和多環(huán)芳族烴化合物（BTEX/PAHs）的降解存在聯(lián)系。Siebecker 等的實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明水質(zhì)界面過(guò)程在動(dòng)態(tài)環(huán)境中快速且同時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象，增強(qiáng)了人們對(duì)污染物在水質(zhì)界面過(guò)程動(dòng)力學(xué)的基本了解。Tong 等的研究表明了沉積物中羥基自由基（OH 環(huán)）在土壤-沉積物和沉積物孔隙水中氧化砷和四環(huán)素污染物方面的潛力，同時(shí)也表明了沉積物界面的氧合作用存在尚未發(fā)現(xiàn)的OH 環(huán)重要來(lái)源。近些年，從表層地球系統(tǒng)科學(xué)視野研究了關(guān)鍵帶土壤非均質(zhì)性和時(shí)變水文系統(tǒng)對(duì)污染物遷移影響的機(jī)理。含水層中的黏土地層孔隙水中的砷，會(huì)由于過(guò)量泵吸而釋放，Smith 等于2018 年提出了一個(gè)定量模型，以沉降為指標(biāo)來(lái)確定地下水抽取的砷濃度。Hausladen 等和Zeman 等分別研究了重金屬（如Cr）和輕質(zhì)非水相流系（LNAPL）土壤-地下水系統(tǒng)演化遷移與歸趨、化學(xué)微生物過(guò)程及其耦合機(jī)制。越來(lái)越多的研究者趨向研究開(kāi)發(fā)土壤-地下水系統(tǒng)多組分、多相態(tài)、多介質(zhì)、多場(chǎng)模型，用于模擬場(chǎng)地污染物的反應(yīng)遷移及其通量估算。近年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家建立了基于物理、化學(xué)、生物學(xué)反應(yīng)過(guò)程的土壤及含水層污染物有效性調(diào)控方法，促進(jìn)了國(guó)際上場(chǎng)地土壤和地下水環(huán)境科學(xué)理論與技術(shù)的發(fā)展。

我國(guó)場(chǎng)地土壤和地下水環(huán)境研究始于“八五”期間，三十多年來(lái)，在科技部等項(xiàng)目資助下，在土壤和地下水污染現(xiàn)狀調(diào)查、污染物傳質(zhì)過(guò)程、模擬預(yù)測(cè)和治理修復(fù)等方面，均取得了重要進(jìn)展。發(fā)展了基于同步輻射等技術(shù)的土壤環(huán)境界面過(guò)程研究新方法，初步闡明了土壤中重金屬和有機(jī)污染物的生物/非生物轉(zhuǎn)化機(jī)制，闡明了污染土壤及地下水化學(xué)氧化還原、污染過(guò)程調(diào)控等技術(shù)的潛力。近年來(lái)，我國(guó)場(chǎng)地土壤-地下水污染過(guò)程與調(diào)控機(jī)制方面取得了十足的進(jìn)步，初步建立了土壤及含水層污染物物理、化學(xué)、生物多過(guò)程耦合反應(yīng)的調(diào)控原理與方法。我國(guó)還發(fā)展完善了多尺度地下水流和污染物遷移模擬方法，解決了變密度、多組分、多相態(tài)污染物運(yùn)移的關(guān)鍵建模難題。Gan 等研究了重金屬和有機(jī)污染物在土壤或礦物/水/微生物界面上吸附解吸、催化氧化還原、生物降解機(jī)制。同時(shí)研究者們針對(duì)污染土壤及地下水污染特征與界面過(guò)程，研發(fā)了電動(dòng)/熱脫附/納米材料/生物轉(zhuǎn)化等調(diào)控原理與技術(shù)?？傮w上我國(guó)場(chǎng)地土壤-地下水污染基礎(chǔ)研究進(jìn)步很快，有效支持我國(guó)場(chǎng)地污染防控和修復(fù)技術(shù)的自主創(chuàng)新。

1.2 場(chǎng)地土壤-地下水污染物多介質(zhì)界面過(guò)程與調(diào)控發(fā)展趨勢(shì)

縱觀國(guó)內(nèi)外近些年的研究，場(chǎng)地土壤-地下水環(huán)境研究趨勢(shì)已從單一污染物發(fā)展到復(fù)合污染體系，從單一介質(zhì)到多介質(zhì)，從認(rèn)知污染物土-水、土-氣、土-生等多相微界面環(huán)境行為發(fā)展到土壤/包氣帶、包氣帶/含水層、潛水/承壓水等地層界面行為，從偏重于室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)研究發(fā)展到可視化原位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與多尺度過(guò)程模擬相結(jié)合的定量化研究，污染物的傳質(zhì)過(guò)程控制體系從介質(zhì)場(chǎng)、流場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)研究發(fā)展到介質(zhì)場(chǎng)、流場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)、生物場(chǎng)等多場(chǎng)耦合協(xié)同控制研究，從污染過(guò)程模型模擬發(fā)展到污染過(guò)程與風(fēng)險(xiǎn)管控理論的關(guān)聯(lián)模型模擬，從單一界面過(guò)程發(fā)展到多界面過(guò)程，從物理、化學(xué)、生物學(xué)單一調(diào)控方法發(fā)展到物理化學(xué)生物多過(guò)程、多機(jī)制協(xié)同調(diào)控方法，注重從上至下的空間立體優(yōu)化調(diào)控策略。但是，目前我國(guó)場(chǎng)地土壤-地下水污染防治過(guò)程中通常不重視復(fù)合污染機(jī)制、界面過(guò)程、通量與調(diào)控等基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題。亟需開(kāi)展場(chǎng)地土壤與地下水復(fù)合污染物多介質(zhì)界面過(guò)程與調(diào)控機(jī)制系統(tǒng)研究，為我國(guó)場(chǎng)地污染成因與治理提供理論支撐。

2 存在的關(guān)鍵科學(xué)及技術(shù)問(wèn)題

基于對(duì)國(guó)內(nèi)外場(chǎng)地土壤-地下水污染過(guò)程與調(diào)控研究進(jìn)展及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析，該研究領(lǐng)域有待進(jìn)一步解決的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題：

2.1 關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題

2.1.1 場(chǎng)地土壤-地下水中重金屬和有機(jī)污染物的界面作用機(jī)制

土-水-氣-生微界面是場(chǎng)地中重金屬和有機(jī)污染物相互作用的直接場(chǎng)所，各種非生物和生物過(guò)程均會(huì)通過(guò)影響污染物在土-水-氣-生多界面的遷移和轉(zhuǎn)化行為，進(jìn)而影響重金屬和有機(jī)污染物的生態(tài)與環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)。采用原位采樣技術(shù)，綜合運(yùn)用氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）、高效液相色譜-質(zhì)譜-質(zhì)譜（HPLC-MS-MS）、核磁共振（NMR）、X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)（XANES）、高通量測(cè)序技術(shù)和生物化學(xué)方法，輔以室內(nèi)模擬試驗(yàn)來(lái)揭示重金屬和有機(jī)污染物在土-水、土-生、水-生多相微界面的遷移轉(zhuǎn)化和降解過(guò)程，識(shí)別主控生物和非生物因子，闡明重金屬和有機(jī)污染物在多相微界面的環(huán)境行為和相互作用機(jī)制。

2.1.2 場(chǎng)地土壤-地下水中復(fù)合污染物界面?zhèn)髻|(zhì)過(guò)程和多過(guò)程耦合機(jī)制

復(fù)合污染物的界面?zhèn)髻|(zhì)過(guò)程受介質(zhì)場(chǎng)、流場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)、生物場(chǎng)等多場(chǎng)控制，而不同場(chǎng)又受到含水層性質(zhì)、水力學(xué)特征、化學(xué)組分、微生物分布等多種因素影響。其中生物地球化學(xué)過(guò)程是理解復(fù)合污染物傳質(zhì)過(guò)程的重要途徑，也是準(zhǔn)確構(gòu)建污染物傳質(zhì)過(guò)程耦合模型的理論基礎(chǔ)。通過(guò)場(chǎng)地大型抽水及示蹤試驗(yàn)、室內(nèi)三維砂箱控制性試驗(yàn)，基于地球化學(xué)和微生物學(xué)理論，全方位、多角度解譯不同物理、化學(xué)、生物學(xué)特性對(duì)復(fù)合污染物遷移擴(kuò)散、吸附解吸、沉淀溶解、氧化還原、生物降解等生物/非生物轉(zhuǎn)化的物理、化學(xué)、生物學(xué)過(guò)程的影響作用，厘清復(fù)合污染物在非均質(zhì)及變化條件下的生物地球化學(xué)過(guò)程，得出生物地球化學(xué)過(guò)程的反應(yīng)速率，識(shí)別污染物界面?zhèn)髻|(zhì)過(guò)程控制性因素，闡明多過(guò)程耦合機(jī)制。

2.1.3 場(chǎng)地土壤-地下水中污染物多界面過(guò)程的驅(qū)動(dòng)機(jī)制和調(diào)控原理

場(chǎng)地復(fù)合污染物的生物地球化學(xué)過(guò)程受介質(zhì)場(chǎng)、流場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)、生物場(chǎng)等多場(chǎng)控制，污染物有效性決定了重金屬和有機(jī)污染物的場(chǎng)地環(huán)境行為，直接影響污染物穿透包氣帶進(jìn)入含水層的能力、遷移距離和擴(kuò)散范圍等。污染物轉(zhuǎn)化消減與穩(wěn)定阻控是場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)管控和治理修復(fù)的重要調(diào)控手段，然而單一調(diào)控技術(shù)并不適用于土壤-地下水系統(tǒng)中多介質(zhì)、多界面的復(fù)雜體系，管控措施應(yīng)針對(duì)性地考慮污染物在土壤、包氣帶、含水層等不同界面過(guò)程和環(huán)境行為特征。以場(chǎng)地重金屬和有機(jī)污染物的有效性為切入點(diǎn)，以場(chǎng)地污染物土壤微界面污染過(guò)程、包氣帶生物地球化學(xué)過(guò)程、含水層污染羽消減過(guò)程為調(diào)控對(duì)象，發(fā)展基于土壤微界面污染過(guò)程的物理、化學(xué)、生物綜合調(diào)控方法，重點(diǎn)針對(duì)包氣帶探索基于環(huán)境因素-生源要素-微生物耦合的協(xié)同調(diào)控方法，針對(duì)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)高的特點(diǎn)，建立基于材料阻隔-化學(xué)反應(yīng)-生物降解為主的聯(lián)合調(diào)控方法，創(chuàng)建具有兼容性和協(xié)同性的場(chǎng)地多介質(zhì)界面污染過(guò)程的綜合調(diào)控技術(shù)體系，為我國(guó)場(chǎng)地污染治理修復(fù)提供新途徑和新技術(shù)。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

2.2.1 建立表征污染物在多介質(zhì)界面間遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程的示蹤指標(biāo)體系

環(huán)境中污染物的濃度高低、賦存狀態(tài)等通常是發(fā)生在環(huán)境介質(zhì)中的揮發(fā)、吸附和擴(kuò)散等非生物過(guò)程與生物、化學(xué)等降解過(guò)程共同作用的結(jié)果，其中僅有生物轉(zhuǎn)化/降解過(guò)程伴隨著顯著的同位素分餾現(xiàn)象。通過(guò)穩(wěn)定同位素分析技術(shù)，示蹤分析典型場(chǎng)地中重金屬-有機(jī)污染物在土-水、土-生、水-生多介質(zhì)、多界面間的遷移、轉(zhuǎn)化、降解等環(huán)境行為，建立同位素示蹤指標(biāo)體系。

2.2.2 刻畫(huà)場(chǎng)地土壤-地下水中污染物物理-化學(xué)-生物學(xué)多過(guò)程耦合模型

土壤-地下水中非均質(zhì)性發(fā)育普遍，地下水多場(chǎng)受氣候、人為活動(dòng)影響波動(dòng)劇烈，在模型中表現(xiàn)為水力梯度及污染物濃度梯度在時(shí)空上的強(qiáng)烈變化，如何實(shí)現(xiàn)復(fù)雜條件下復(fù)合污染物傳質(zhì)過(guò)程的耦合模擬與精準(zhǔn)預(yù)報(bào)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題?；诶聿榈路匠探⒌叵滤髂Ｐ?，結(jié)合對(duì)流彌散方程和復(fù)合污染物化學(xué)反應(yīng)方程構(gòu)建多組分、多相復(fù)合污染物傳質(zhì)模型；利用室內(nèi)復(fù)合污染物控制試驗(yàn)結(jié)果分別驗(yàn)證模型在包氣帶垂向剖面、包氣帶-潛水面、潛水含水層-弱透水層等界面的模擬能力，最終通過(guò)對(duì)比污染場(chǎng)地土壤-地下水復(fù)合污染物模擬與觀測(cè)結(jié)果達(dá)到對(duì)耦合模型的質(zhì)量控制。針對(duì)污染場(chǎng)地地層非均質(zhì)性、復(fù)合污染物反應(yīng)復(fù)雜性以及邊界條件的時(shí)空變化性，在耦合模型中全面應(yīng)用消息傳遞接口技術(shù)，分割大型模型求解矩陣，利用高性能超級(jí)計(jì)算機(jī)群求解大型復(fù)雜復(fù)合污染物傳質(zhì)耦合模型；針對(duì)水力及水化學(xué)參數(shù)的不確定性，利用零空間蒙托卡羅技術(shù)有效分析復(fù)合污染物擴(kuò)散范圍，預(yù)測(cè)復(fù)合污染物遷移過(guò)程的置信區(qū)間；結(jié)合卡爾曼濾波技術(shù)和超級(jí)計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)合污染物遷移模擬實(shí)時(shí)校正與預(yù)報(bào)。

2.2.3 開(kāi)發(fā)土壤-地下水系統(tǒng)污染物界面反應(yīng)原位表征技術(shù)和界面通量計(jì)算方法

在復(fù)合污染場(chǎng)地中如何實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境介質(zhì)中污染物的原位分析，是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題。聯(lián)合應(yīng)用同步輻射μ-X 射線熒光光譜分析（μ-XRF）、掃描透射X 射線顯微成像（STXM）、傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）等多種手段，結(jié)合多種光譜原位表征技術(shù)，進(jìn)一步應(yīng)用分子排阻色譜、傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜、電鏡等技術(shù)，充分考慮共存污染物在界面的耦合機(jī)制，多手段聯(lián)合應(yīng)用，重點(diǎn)解決共存污染物在界面處的原位分析和干擾機(jī)制。同時(shí)，復(fù)合污染場(chǎng)地地層界面處水分通量、污染物通量的變化和運(yùn)移是重金屬界面通量計(jì)算的基礎(chǔ)，如何準(zhǔn)確定量刻畫(huà)水分通量和污染物通量是又一關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)場(chǎng)地同位素示蹤、單體有機(jī)同位素解析和微生物基因芯片技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，解決重金屬界面計(jì)算中的共存污染物干擾問(wèn)題，從而開(kāi)發(fā)出污染場(chǎng)地地層重金屬界面通量計(jì)算方法。

3 我國(guó)場(chǎng)地土壤-地下水污染物多介質(zhì)界面過(guò)程與調(diào)控研究展望

針對(duì)我國(guó)重點(diǎn)區(qū)域典型場(chǎng)地土壤-地下水復(fù)合污染突出、治理過(guò)程中復(fù)合污染界面機(jī)制不明、過(guò)程不清、通量不準(zhǔn)、調(diào)控缺乏科學(xué)基礎(chǔ)等問(wèn)題。以我國(guó)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和京津冀為研究區(qū)域，以場(chǎng)地土壤-地下水中的典型重金屬（如砷、鉻）和有機(jī)污染物（如多環(huán)芳烴、氯代烴、苯系物）等為目標(biāo)污染物，基于界面機(jī)制-界面過(guò)程-界面通量-界面調(diào)控的系統(tǒng)認(rèn)知（圖1），應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)展以下五個(gè)方面研究：

3.1 場(chǎng)地土壤-地下水中重金屬和有機(jī)污染物相互作用機(jī)制

研究典型污染場(chǎng)地信息和水文地質(zhì)等特征，分析場(chǎng)地土壤-地下水系統(tǒng)多介質(zhì)的形貌、微納米結(jié)構(gòu)、表面官能團(tuán)、土壤介質(zhì)晶相結(jié)構(gòu)以及各元素的配位環(huán)境變化，表征不同的地下水環(huán)境參數(shù)，剖析場(chǎng)地多介質(zhì)、多界面微生物群落分布特征，明確場(chǎng)地非飽和與飽和多孔介質(zhì)中重金屬和有機(jī)污染物復(fù)合污染特征；研究重金屬和有機(jī)污染物在土壤、地下水介質(zhì)中的賦存形態(tài)、結(jié)合機(jī)制和交互效應(yīng)，闡明污染物與環(huán)境介質(zhì)的微界面作用機(jī)制；研究典型重金屬和有機(jī)污染物在多相微界面遷移擴(kuò)散、生物/非生物轉(zhuǎn)化過(guò)程和驅(qū)動(dòng)因素，揭示重金屬和有機(jī)污染物的環(huán)境行為特征及相互作用機(jī)理，闡釋典型場(chǎng)地重金屬和有機(jī)污染物土-水-氣-生微界面多過(guò)程協(xié)同作用機(jī)制。

3.2 場(chǎng)地土壤-地下水中污染物界面?zhèn)髻|(zhì)過(guò)程與耦合模型

針對(duì)典型污染場(chǎng)地土壤-地下水地層的非均質(zhì)性、復(fù)合污染物反應(yīng)的復(fù)雜性以及邊界條件的多變性，研究典型污染場(chǎng)地不同地層界面（如包氣帶垂向剖面（土-氣、土-水、土-生）、包氣帶-飽水帶界面（潛水面界面）、潛水含水層-弱透水層界面、弱透水層-承壓含水層界面、承壓含水層-隔水層（基巖）界面）重金屬和有機(jī)污染物的空間分布及其影響因素；研究場(chǎng)地地層界面土壤-地下水中復(fù)合污染物的生物地球化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程、遷移機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)因子；研究場(chǎng)地土壤-地下水中復(fù)合污染物界面?zhèn)髻|(zhì)過(guò)程的時(shí)空變異性，闡明復(fù)合污染物的物理、化學(xué)和生物學(xué)傳質(zhì)機(jī)制；基于生物地球化學(xué)過(guò)程、風(fēng)險(xiǎn)理論以及多尺度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建復(fù)合污染物界面?zhèn)髻|(zhì)過(guò)程耦合模型，結(jié)合并列式超級(jí)計(jì)算技術(shù)和零空間蒙脫卡洛方法快速求解耦合模型并開(kāi)展傳質(zhì)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

3.3 場(chǎng)地工程管控和修復(fù)過(guò)程中污染物多界面過(guò)程及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制

研究典型污染場(chǎng)地工程覆蓋、垂直阻隔、工程防滲等風(fēng)險(xiǎn)管控條件下，重金屬和有機(jī)污染物在土壤-大氣、土壤-生物、包氣帶-飽水帶、地下水-地表水、含水層-基巖等多界面遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程、評(píng)估各類工程管控措施的長(zhǎng)期有效性，明確各工程管控實(shí)施條件下污染物在各界面遷移的影響因素及機(jī)理；研究污染場(chǎng)地固化/穩(wěn)定化、氧化還原以及生物修復(fù)過(guò)程中重金屬在土壤和地下水中的時(shí)空變化，分析不同因素對(duì)重金屬賦存形態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化的影響，以及重金屬在土壤/地下水/生物界面中的相互關(guān)系，闡明不同修復(fù)過(guò)程中重金屬在多界面的遷移過(guò)程和機(jī)制；研究典型污染場(chǎng)地實(shí)施原位熱脫附、化學(xué)氧化/還原協(xié)同和微生物修復(fù)過(guò)程中有機(jī)污染物在土-水-氣-生多界面的衰減過(guò)程及其影響因素，揭示有機(jī)污染物衰減過(guò)程的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

3.4 場(chǎng)地土壤-地下水中污染物界面反應(yīng)原位表征與界面通量

研究集成污染場(chǎng)地土壤-地下水系統(tǒng)有機(jī)污染物、重金屬及水質(zhì)參數(shù)等原位檢測(cè)技術(shù)，開(kāi)發(fā)集成多組分多界面的高靈敏原位表征技術(shù)；基于同步輻射的X 射線吸收近邊結(jié)構(gòu)（XANES）、掃描透射X射線顯微成像（STXM）、μ-X 射線熒光光譜分析（μ-XRF）等技術(shù)，建立重金屬微界面反應(yīng)原位表征方法；利用地球物理探測(cè)方法，獲取原位地層巖性信息和界面多維污染信息，通過(guò)開(kāi)展蒸滲試驗(yàn)和環(huán)境同位素示蹤試驗(yàn)，研究土壤-包氣帶-含水層各界面的化學(xué)質(zhì)量平衡和水量平衡及運(yùn)移機(jī)制；利用基因芯片技術(shù)分析重金屬遷移耦合的氧化還原功能基因演替規(guī)律，運(yùn)用生物信息學(xué)建立土壤-地下水系統(tǒng)微生物演替與污染物遷移轉(zhuǎn)化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，明確地層界面過(guò)程污染物通量，計(jì)算微生物功能基因；對(duì)比篩選現(xiàn)有污染物通量計(jì)算方法，結(jié)合重金屬運(yùn)移多界面耦合模型，開(kāi)發(fā)多界面水分通量和重金屬通量計(jì)算方法。

3.5 場(chǎng)地土壤-地下水系統(tǒng)多介質(zhì)界面污染過(guò)程調(diào)控原理

研究典型場(chǎng)地土壤重金屬和有機(jī)污染物微界面的微生物、熱傳質(zhì)以及綠色高效氧化還原材料調(diào)控作用及其影響因素，闡明不同調(diào)控作用下微界面污染物的擴(kuò)散遷移、吸附-解吸、溶解-沉淀、氧化還原、微生物轉(zhuǎn)化過(guò)程與機(jī)理，建立基于土壤微界面污染過(guò)程的物理-化學(xué)-生物調(diào)控方法；研究場(chǎng)地水文地質(zhì)條件、水位波動(dòng)、凍融交替及水熱條件對(duì)包氣帶中重金屬和有機(jī)污染物微生物調(diào)控界面環(huán)境行為的影響，闡明生物因素和生源要素對(duì)多相界面污染物生物地球化學(xué)過(guò)程的調(diào)控機(jī)制，建立基于環(huán)境因素-生源要素-微生物耦合協(xié)同調(diào)控方法；研究修復(fù)材料對(duì)場(chǎng)地含水層中重金屬和有機(jī)污染物消減行為的影響，建立基于材料阻隔-化學(xué)反應(yīng)-生物降解-風(fēng)險(xiǎn)管控的聯(lián)合調(diào)控方法；構(gòu)建基于場(chǎng)地多介質(zhì)界面污染過(guò)程的土壤-包氣帶-含水層綜合調(diào)控技術(shù)體系。

通過(guò)上述重點(diǎn)方向研究，有望闡明場(chǎng)地土壤-地下水復(fù)合污染物多介質(zhì)界面作用機(jī)制、界面?zhèn)髻|(zhì)過(guò)程、驅(qū)動(dòng)機(jī)制，建立基于場(chǎng)地介質(zhì)場(chǎng)、滲流場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)、生物場(chǎng)等多場(chǎng)耦合的環(huán)境科學(xué)理論體系，豐富場(chǎng)地土壤-地下水污染成因與治理修復(fù)理論；構(gòu)建的土壤-潛水含水層-弱透水層-承壓含水層全面耦合的復(fù)合污染物傳質(zhì)模型，填補(bǔ)我國(guó)場(chǎng)地復(fù)合污染界面過(guò)程模擬預(yù)測(cè)平臺(tái)的空白；開(kāi)發(fā)集成多組分、多界面的高靈敏原位表征與界面反應(yīng)原位表征技術(shù)，以及土壤-地下水系統(tǒng)污染物界面通量計(jì)算方法，將為我國(guó)場(chǎng)地污染過(guò)程識(shí)別提供方法支持；創(chuàng)建的場(chǎng)地多介質(zhì)界面污染過(guò)程的土壤-包氣帶-含水層綜合調(diào)控技術(shù)體系，將為我國(guó)場(chǎng)地污染治理修復(fù)提供新的技術(shù)途徑。