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六价铬是一种常见的地下水污染物,主要来源于铬矿开发、铬渣堆放和冶金、鞣革、纺织等工业。作为“A”类致癌物质,地下水中六价铬污染关乎人类的健康,其修复工作具有重要的意义。乳化油具有迁移性好、缓释性、高效性、廉价性的优点,通过将乳化油注入含水层中建立乳化油反应带来修复污染地下水具有良好的应用前景。本文探究了多种添加剂对乳化油性能的影响,最终制备出一种效果最佳的乳化油P-ESO。在三维模拟槽中注入P-ESO,研究乳化油反应带在形成与修复Cr(Ⅵ)污染地下水时的发展演化过程,并结合微生物群落结构与多样性得到Cr(Ⅵ)降解的机理,为乳化油反应带修复Cr(Ⅵ)污染地下水提供了理论基础。在传统乳化油中加入添加剂P能够刺激乳化油反应带的快速启动与厌氧还原环境的更快产生。注入模拟槽后,乳化油沿地下水流方向良好迁移,在4天内可以迁移100cm,18天内可在模拟槽内形成100cm长、30cm宽、40cm高的乳化油反应带。90%以上的乳化油被介质截留,这部分乳化油可以长期为微生物的生长代谢提供电子。在此过程中,乳化油被分解产生乙酸,体系的pH和ORP下降。氧还原、硝酸盐还原、铁还原和硫酸盐还原分别在注入乳化油第1天、第1天、第7天和第7天发生。注入乳化油32天后,反应带中DO、NO3-、SO42-被耗尽,Fe(II)浓度高于40mg/L。乳化油反应带可以在480天中高效修复Cr(Ⅵ)污染地下水,处理效率达到97.53%。通入20mg/L的Cr(Ⅵ)污染地下水后,Cr(Ⅵ)在反应带前缘即乳化油注入区域被迅速降解。第150天时,Cr(Ⅵ)从乳化油含量低的反应带下层穿透模拟槽。第300天以后,Cr(Ⅵ)污染范围不断扩大,乳化油反应带范围不断减小。在此过程中,各种生物地球化学反应经历受Cr(Ⅵ)冲击、恢复、稳定和逐渐衰弱的过程。乳化油可以促进介质中铁的形态向易于微生物利用的方向转换,介质中碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态的铁所占比例增加。反应带降解Cr(Ⅵ)的产物以有机结合态存在于介质中,稳定性很好。注入乳化油后,反应带中微生物被第一次驯化,物种总数减少、群落多样性降低。能够利用乳化油及其降解产物的微生物大量生长繁殖,其中地杆菌属、假单胞菌属微生物分别能够进行铁还原和硝酸盐还原。狭义梭菌属微生物能够降解乳化油、进行硝酸盐还原、硫酸盐还原和铁还原,是乳化油反应带形成过程中最重要的微生物。通入Cr(Ⅵ)污染地下水对模拟槽中微生物起到第二次驯化作用,物种总数减少、群落多样性降低。在通入Cr(Ⅵ)污染地下水75天时,反应带对Cr(Ⅵ)的修复作用主要依靠各种生物地球化学反应的产物NO2-、S2-、Fe2+对Cr(Ⅵ)的还原作用,部分依靠假单胞菌属微生物的Cr(Ⅵ)还原作用,污染物在反应带前缘全部被降解。通入Cr(Ⅵ)污染地下水240天以后,反应带对Cr(Ⅵ)的修复作用主要依靠微小杆菌属、柠檬酸杆菌属、不动杆菌属和假单胞菌属的微生物的生物还原和生物吸附作用。