摘
要：运用中砂（0.25～0.5 mm）和砾石（5～10 mm）通过一维砂柱实验分别研究了
在
2 种不同气流运行方式下，表面活性剂强化空气扰动技术过程中空气饱和度的变化机理。
结果表明：当气流以孔道运行方式为主时，随表面张力降低，地下水中空气饱和度提高，
但当表面张力降至
49.5 mN/m 后，空气饱和度反而有降低的趋势，表面张力降低所引起的
毛细压力下降是空气饱和度提高的主要原因；当气流以鼓泡运行方式为主时，当
SDBS 浓
度
<1 000 mg/L，空气饱和度随着表面张力降低而持续增加，气泡稳定性增强是空气饱和度
提高的主要原因。
关键词：表面活性剂；强化；空气扰动；饱和度；孔道；鼓泡
中图分类号：
X523 文献标志码：A 文章编号：1674-4764（2012）02-0138-05
Mechanisms of Surfactant-Enhanced Air Sparging
QIN Chuan-yu1, ZHAO Yong-sheng2, ZHENG Wei2
（
1.School of Chemistry and Environmental Engineering,Changchun University of Science
and Technology, Changchun 130022, P.R.China；
2. College of Environment and Resources, Jilin University, Changchun 130026, P.R.China）
Abstract:The changing mechanisms of air saturation in groundwater in different air travelling
modes during surfactant-enhanced air sparging were investigated using a series of one-
dimensional column experiments with the media of medium sand (0.25～0.50 mm) and gravel (5
～
10 mm) respectively. The results demonstrate that when air travels in the form of discrete
channels, air saturation increases gradually with surface tension decreasing. When the surface
tension is 49.5 mN/m, air saturation would not increase but slightly decreases instead. The
decrease of capillary pressure caused by surface tension reduction is the main cause of increase of
air saturation. When air travels in the form of bubbles, the air saturation improves gradually as the
surfactant concentration decreases when the SDBS concentration is lower than 1 000 mg/L, and
air saturation in porous media is directly affected by foam stability.
Key words:surfactant; enhanced; air sparging; saturation; channel; bubble
原位空气扰动技术
(Air Sparging， AS)被认为是去除饱和土壤和地下水中挥发性有机物
的有效方法，该技术将新鲜空气注入地下水中，污染物通过挥发作用进入气相，而后通过
浮力作用，空气携带污染物上升，并通过包气带中的抽提装置得以收集，从而达到去除化
学物质的目的［
1］。同时注入的空气还促进了污染物的生物降解［2］。该技术以其成本低、
易操作、效率高等特点已被广泛的研究和应用［
3-7］。但同时也发现，传统的 AS 技术仍存
在一些弊端：在非均质环境下，对低渗透性介质污染修复效果较差；在细颗粒介质中，气
流只局限在曝气井附近几条狭窄的孔道内，大部分污染物只能首先通过扩散进入孔道后才
得以去除，因此扩散作用大大限制了污染物的去除效率［
8］。表面活性剂强化空气扰动技
术（
Surfactant-Enhanced Air Sparging，SEAS）有望解决上述弊端，目前已成为地下水修复
的重要研究内容。
目前，国外学者对
SEAS 技术进行了一定研究。Kim 等［9］以砂为介质研究了地下水
表面张力和空气饱和度的关系；
Kim 等［10-11］还通过二维砂槽实验研究了 SEAS 对甲苯、
四氯乙烯的去除效果。以上研究主要集中在传统
AS 和 SEAS 的效果对比上，而对于不同表
面活性剂浓度下空气饱和度的变化机理研究还不够深入，特别是在不同的气流运行方式下
空气饱和度的变化情况及相关机理研究还鲜有报道。空气饱和度是衡量
AS 处理效果的重要
指标，地下水中空气饱和度越高，意味着空气和污染物接触的机会越多，面积越大，污染
物就越容易通过挥发而被去除。因此实验以中砂和砾石为介质分别模拟
2 种不同的气流运行