●第1章原位化學氧化：技術描述和現狀1
1.1污染場地和原位修復2
1.1.1引言2
1.1.2污染場地刻畫2
1.1.3場地修復方法4
1.1.4本書結構6
1.2ISCO修復技術7
1.3ISCO的發展10
1.3.1研究和發展10
1.3.2場地應用13
1.4繫統選擇、設計和實施14
1.5項目實施和成本17
1.6總結18
參考文獻20
第2章過氧化氫原位化學氧化的基礎29
2.1簡介30
2.2化學原理31
2.2.1物理化學特性31
2.2.2氧化反應31
2.2.3過氧化氫的催化35
2.2.4過氧化氫催化反應動力學41
2.2.5影響氧化劑效率和有效性的因素46
2.3地下的氧化劑交互反應52
2.3.1氧化劑持久性對氧化劑傳輸的影響53
2.3.2對金屬移動性的影響55
2.4污染物可處理性56
2.4.1鹵代脂肪族化合物56
2.4.2氯代芳香族化合物60
2.4.3碳氫化合物燃料63
2.4.4多環芳烴65
2.4.5烈性、硝基和氨基有機化合物66
2.4.6農藥66
2.4.7吸附性或非水相液體污染物67
2.5總結69
參考文獻70
第3章高錳酸鹽原位化學氧化的基礎79
3.1前言80
3.2化學原理80
3.2.1物理和化學性質81
3.2.2氧化反應82
3.2.3反應機制和途徑83
3.2.4高錳酸鹽反應動力學84
3.2.5二氧化錳的生成87
3.2.6二氧化碳氣體的產生91
3.2.7天然有機質的氧化91
3.3地下環境中氧化劑的交互作用92
3.3.1天然氧化劑需要量92
3.3.2高錳酸鹽對地下傳輸過程的影響99
3.4污染物可處理性111
3.4.1氯乙烯111
3.4.2氯乙烷和氯甲烷114
3.4.3BTEX、MTBE和飽和脂肪族化合物115
3.4.4苯酚116
3.4.5多環芳烴116
3.4.6 及相關的化合物119
3.4.7農藥120
3.5總結120
參考文獻121
第4章過硫酸鹽原位化學氧化的基礎129
4.1引言131
4.2化學原理131
4.2.1物理化學特性131
4.2.2氧化反應132
4.2.3過硫酸鹽的活化和傳播反應135
4.2.4過硫酸鹽反應動力學142
4.2.5影響氧化效率和有效性的因素145
4.3過硫酸鹽在地下的交互作用149
4.3.1對地下傳輸過程的影響149
4.3.2對金屬移動性的影響153
4.4污染物的可處理性153
4.4.1鹵代脂肪族化合物154
4.4.2氯代芳香族化合物157
4.4.3碳氫燃料158
4.4.4多環芳烴159
4.4.5硝基芳香族化合物160
4.4.6農藥161
4.5總結162
參考文獻162
第5章臭氧原位化學氧化的基礎169
5.1簡介170
5.2化學原理171
5.2.1物理化學特性171
5.2.2氧化反應172
5.2.3臭氧反應動力學178
5.3臭氧在地下的交互作用179
5.3.1影響臭氧化學反應的交互作用179
5.3.2影響臭氧傳輸的交互作用180
5.3.3臭氧傳輸過程183
5.3.4臭氧原位化學氧化建模186
5.3.5臭氧對金屬移動性的影響187
5.4污染物的可處理性188
5.4.1氯代脂肪族化合物189
5.4.2氯代芳香族化合物190
5.4.3燃料烴和總石油烴191
5.4.4煤焦油、雜酚油和碳氫廢物193
5.4.5硝基芳香化合物和硝酸銨 195
5.4.6農藥196
5.5總結196
參考文獻197
第6章原位化學氧化相關的地下傳輸原理和模型205
6.1簡介206
6.2源區架構206
6.3污染物的傳質過程208
6.3.1NAPL的溶解208
6.3.2污染物的吸附/解吸211
6.4主要的試劑傳輸過程212
6.4.1平流212
6.4.2分散過程213
6.4.3擴散過程214
6.4.4密度驅動流215
6.4.5吸附215
6.4.6注氣法215
6.5影響水力條件的過程216
6.5.1穩定組分引起的滲透減弱216
6.5.2氣體產物219
6.6氧化劑/污染物的動力學反應公式219
6.6.1高錳酸鹽反應220
6.6.2臭氧反應221
6.6.3過氧化氫反應221
6.6.4過硫酸鹽反應221
6.7非生產性反應的氧化劑用量222
6.7.1高錳酸鹽非生產性氧化劑需求223
6.7.2臭氧非生產性氧化劑需求223
6.7.3過氧化氫非生產性氧化劑需求223
6.7.4過硫酸鹽非生產性氧化劑需求224
6.8已發表的ISCO模型研究224
6.8.1臭氧模型224
6.8.2高錳酸鹽模型225
6.9ISCO建模工具的實用性229
6.9.1模型維度（一維、二維、三維）229
6.9.2解析解229
6.9.3ISCO的概念設計231
6.9.4三維化學氧化反應運移234
6.10總結240
參考文獻240
第7章原位化學氧化與其他原位修復方法結合原理251
7.1簡介252
7.2原位生物方法253
7.2.1氧化劑對地球化學和生物過程的影響254
7.2.2預氧化強化污染物的生物降解256
7.2.3監測自然衰減260
7.2.4強化原位生物修復技術（EISB）264
7.3表面活性劑/助溶劑淋洗方法267
7.3.1表面活性劑/助溶劑存在時的氧化作用267
7.3.2助溶劑對氧化機制的影響268
7.3.3表面活性劑和助溶劑與氧化劑的兼容性269
7.3.4氧化反應產生的表面活性劑270
7.4非生物還原方法270
7.4.1零價鐵270
7.4.2其他原位化學還原技術271
7.5空氣噴射方法272
7.6熱修復方法272
7.7聯合方法的現場應用273
7.8總結274
參考文獻274
第8章原位化學氧化現場應用與性能評估281
8.1簡介282
8.2以往案例研究綜述282
8.3ISCO案例研究數據庫的發展歷程283
8.3.1關鍵數據庫參數的定義283
8.3.2案例研究數據庫的開發建設289
8.3.3潛在局限性290
8.4ISCO案例研究數據庫內容的概況291
8.5影響原位化學氧化設計的條件分析295
8.5.1處理的COCs295
8.5.2水文地質條件296
8.5.3氧化劑298
8.6影響ISCO修復效果的場地因素分析300
8.6.1修復性能標準300
8.6.2設計條件和環境條件的性能經驗和影響301
8.7原位化學氧化的二次影響304
8.8關鍵發現的總結304
8.9總結306
參考文獻307
第9章特定場地原位化學氧化工程的繫統方法309
9.1引言310
9.2篩選ISCO適用性311
9.2.1簡介311
9.2.2場地概念模型（CSM）所需的數據及ISCO的開發和篩選313
9.2.3篩選特定場地ISCO污染物、場地條件和治理目標313
9.2.4ISCO篩選的場地概念模型319
9.2.5前ISCO修復的思考319
9.2.6ISCO技術的詳細篩選321
9.2.7原位化學氧化方法耦合327
9.2.8原位化學氧化方法的篩選結果329
9.3原位化學氧化繫統的概念設計330
9.3.1簡介330
9.3.2目標修復區331
9.3.3一級概念設計331
9.3.4概念設計方案的可行性335
9.3.5氧化劑和傳遞方法選擇的排序336
9.3.6二級概念設計337
9.4ISCO繫統的具體設計及規劃341
9.4.1引言341
9.4.2初級設計階段342
9.4.3最終設計階段344
9.4.4計劃階段346
9.5安裝啟用和性能監測349
9.5.1簡介349
9.5.2實施監測階段350
9.5.3傳輸性能監測階段352
9.5.4修復性能監測階段353
9.6總結353
參考文獻354
第10章場地特征描述和ISCO處理目標355
10.1簡介356
10.2場地概念模型356
10.2.1一般描述356
10.2.2構建ISCO所需的場地概念模型358
10.3場地特征描述的策略和方法359
10.3.1介紹359
10.3.2三維一體法概述359
10.4場地特征描述的方法和技術361
10.4.1場地特征和土地使用屬性361
10.4.2污染物的性質和範圍362
10.4.3水文地質條件368
10.4.4地球化學條件369
10.4.5歸趨和傳輸過程370
10.4.6場地特征描述數據的分析和可視化371
10.5ISCO需要的場地特征數據373
10.6ISCO處理的目標375
10.7場地特征描述和ISCO376
10.8總結380
參考文獻380
第11章氧化劑傳輸方法和應急計劃385
11.1引言386
11.2液態氧化劑的傳輸機制386
11.2.1液態氧化劑注入過程中的平流386
11.2.2液態氧化劑注入後的平流387
11.2.3通過平流進入地下後氧化劑的擴散388
11.3氧化劑傳輸方法388
11.3.1直推探針法的液態氧化劑注入390
11.3.2建井式液體注入393
11.3.3建井式氣體噴射395
11.3.4液體的再循環395
11.3.5利用溝或渠投加氧化劑396
11.3.6氧化劑和土壤機械混合396
11.3.7用於氧化劑投加的壓裂技術397
11.3.8地表應用或滲透廊方法398
11.4氧化劑傳輸的一般考慮399
11.4.1含水層非均質性399
11.4.2污染物分布400
11.4.3地下設施及其他優先通道401
11.4.4污染物遷移401
11.4.5氧化劑活化的需要402
11.5氧化劑的地上處理和混合402
11.6觀察法和應急計劃405
11.6.1觀察法405
11.6.2應急計劃406
11.7總結407
參考文獻408
第12章原位化學氧化性能監測411
12.1引言412
12.2一般考慮413
12.2.1目標的建立413
12.2.2地下ISCO交互作用的解釋414
12.2.3特定場地條件下的性能監測415
12.3基線條件的監測417
12.3.1目的和範圍417
12.3.2方式與方法418
12.4氧化劑傳輸過程中的監測422
12.4.1目的和範圍422
12.4.2方式與方法423
12.5處理性能的監測427
12.5.1目的和範圍427
12.5.2方式與方法428
12.5.3數據評價432
12.6總結435
參考文獻435
第13章項目成本和可持續發展方面的考慮437
13.1引言438
13.2成本估算方法438
13.2.1成本估算等級劃分和細節水平438
13.2.2成本估算方法概述439
13.3主要成本構成440
13.4歷史和說明性的成本估算442
13.4.1基於案例研究數據的ISCO項目費用442
13.4.2基於說明性案例的ISCO項目費用443
13.4.3ISCO項目成本的比較453
13.5持久性考慮453
13.5.1持久性的概念和定義453
13.5.2使技術更具可持續性454
13.6總結456
參考文獻456
第14章原位化學氧化現狀與發展方向459
14.1引言460
14.2原位化學氧化很優應用研究460
14.3新興的方法和技術462
14.3.1原位化學氧化技術與其他技術聯用463
14.3.2強化原位化學氧化的給藥途徑463
14.3.3提高原位化學氧化的監測與評估464
14.4研究需求和突破領域464
14.4.1原位化學氧化化學工藝研究465
14.4.2原位化學氧化傳輸研究466
14.4.3原位化學氧化繫統設計研究467
14.4.4原位化學氧化過程控制與評估研究467
14.5總結467
參考文獻468
附錄A專業名詞縮略語及符號469
附錄B化學式474
附錄C專業術語476
附錄D特定場地原位化學氧化的輔助材料495
D.1用於天然氧化劑需要量及氧化劑持久性測定的檢測程序495
D.1.1引言495
D.1.2樣品采集、保存和存儲496
D.1.3氧化劑持久性測定步驟496
D.1.4舉例說明測試程序和數據分析499
D.1.5參考文獻503
D.2污染物可處理性和反應產物評估的測試過程503
D.2.1前言503
D.2.2優化化學氧化的測試方法504
D.2.3探索附加繫統化學條件的測試方法506
D.2.4總則508
D.2.5預防措施的解釋和結果的應用508
D.3氧化劑濃度的分析方法509
D.3.1已有方法509
D.3.2參考文獻510
D.4場地條件下ISCO中試的注意事項510
D.4.1中試目標511
D.4.2注入探針和井間距與氧化劑的體積/質量512
D.4.3設備513
D.4.4監測513
D.4.5案例513
D.5直接注入高錳酸鉀的原位化學氧化的初步設計報告提綱513
D.6ISCO實施操作方案的典型組成部分515
D.6.1操作指標515
D.6.2ISCO處理裡程碑516
D.7ISCO的性能規格和/或詳細圖紙和設計規範的發展516
D.7.1性能指標516
D.7.2詳細設計規範和圖紙517
D.8質量保證項目計劃（QAPP）目錄519
D.9ISCO工程的潛在施工前活動描述520
D.9.1注入允許520
D.9.2效用清除521
D.9.3潛在受體調查522
D.9.4ISCO實施的工程控制522
D.9.5行政活動522
D.9.6健康和安全準備工作523
D.9.7參考文獻523
D.10構建和傳輸有效性質量保證和質量控制（QA/QC）指南524
附錄E案例研究與應用說明526
E.1案例研究：臭氧的試點測試526
E.1.1摘要526
E.1.2區域特征概要526
E.1.3試點測試的特征和結果概要527
E.1.4參考文獻531
E.2案例研究：過硫酸鹽試點測試531
E.2.1摘要531
E.2.2區域特征概要532
E.2.3試點測試的特征和結果概要532
E.2.4參考文獻538
E.3案例研究：過氧化氫的試點測試538
E.3.1摘要538
E.3.2區域特征概要538
E.3.3試點測試的特征和結果概要539
E.3.4參考文獻547
E.4例證性的應用：聯合方法547
E.4.1高錳酸鉀對厭氧微生物群落修復氯化溶劑的影響547
E.4.2在一個廢舊的氣體制造廠場地利用催化過氧化氫和相關的放熱性來進行PAH的修復550
E.4.3在一個PCE污染場地使用催化過氧化氫和高錳酸鈉結合的原位化學氧化技術聯合土壤挖掘的方法以達到優選的污染去除水平551
E.4.4參考文獻552

隨著我國城市發展和產業結構調整，工業企業遺留場地地下水污染問題逐漸暴露。由於其對人類健康的危害和水資源安全的威脅，其引起了政府的高度重視和民眾的廣泛關注。原位化學氧化技術具有修復效率高、反應速度快、操作簡便等優點，已成為污染場地地下水修復的重要工程技術之一，在國際上廣泛應用於有機污染地下水修復。國內也開始有部分工程案例嘗試采用化學氧化修復方案，但技術水平有較大的發展空間。本書繫統闡述了地下水原位化學氧化修復這一新興技術，提供了全面的關於地下水原位化學氧化修復原理和應用，可作為地下水原位化學氧化修復的技術實踐手冊供環境修復技術人員使用。

(美)R.L.西格裡斯特,(美)M.克裡米,(美)T.J.辛普金 編 廖曉勇 等 譯