PFAS地下水修复的未来:
增强自然衰减

通过斯科特•威尔逊
REGENESIS总裁兼首席执行官

如果以史为鉴，“永久化学物质”(PFAS)从工业设施、机场和军事基地扩散的威胁将在很大程度上通过允许自然过程的发展而得到补救。由于运行低效的泵和处理系统(P&T)的巨大成本以及随之而来的有害废物的产生，我们有充分的理由相信自然衰减也将成为这类污染物的“首选”补救策略。

美国环保署接受自然衰减20多年

在空军环境优化中心(AFCEE)于1994年制定了一项燃料碳氢化合物自然衰减的协议后，我们首次看到自然衰减取代P&T用于碳氢化合物处理。然后，在1996年，AFCEE发布了氯化溶剂自然衰减的议定书，引入了这种被动的补救方法，并显著减少了对昂贵的P&T系统的需求。在21世纪初，这些概念和过程被美国环保局和州监管机构进一步改进，并被扩大到包括各种污染物，包括难以降解或不可降解的化合物，如金属。

添加基质加速自然衰减

在过去20年里，当现场评估表明被动的自然衰减不能完全阻止污染物羽流对受体的影响时，增强自然衰减过程已成为普遍做法。在这些情况下，我们通过在土壤和/或含水层中添加基质来增强自然衰减原位污染物延迟或降解，最终导致羽流停滞和消除对下梯度受体的环境风险。

以更可持续的方式节省数十亿美元的潜力

随着研究人员公布PFAS的自然衰减协议，历史再次重演。这是有道理的。这种方法将消除PFAS的环境风险，同时避免与效率低下的泵和处理系统相关的巨大碳足迹，以及所需的废GAC焚烧。通过在许多地点避免P&T，负责任的各方将节省数十亿美元，这些钱可以用于其他项目。

修复定义

的州际技术和监管委员会(ITRC)将补救定义为“用于减少或消除因接触有害化学物质而对人类和环境造成的危险的过程。”¹因此，如果消除了环境或人类健康接触的可能性(例如，摄入pfas污染的水)，则风险也就消除了。

自然衰减定义

根据EPA，监测自然衰减(MNA)是一种补救方法，用于:

。依靠自然衰减过程(在精心控制和监测的场地清理方法的背景下)，在与其他方法相比合理的时间框架内实现场地特定的补救目标。“自然衰减过程”在没有人为干预的情况下起作用，以减少土壤和地下水中污染物的质量、毒性、流动性、体积或浓度。这些原位过程包括生物降解、分散、稀释、吸附、挥发，以及污染物的化学或生物稳定、转化或破坏。²重要的是要注意，所有这些过程都有助于自然衰减，而不是仅仅依靠一个过程来降低风险。

环保署进一步指出，“自然衰减过程可以通过三种方式降低现场污染物构成的潜在风险:

1. 通过生物降解或非生物转化等破坏性过程将污染物转化为毒性较低的形式;
2. 降低污染物浓度，从而降低潜在的接触水平;而且,
3. 降低污染物的流动性和生物利用度通过吸附到土壤或岩石基质上．²

实施的决定MNA应包括全面的场地描述、适当时的风险评估以及控制来源的措施。”

MNA是最常见的补救方法之一目前用于地下水修复已得到广泛应用非降解污染物，如金属和放射性核素．^3、4最近，地下水修复专家纷纷建议使用MNA为管理pfa羽毛．^5、6PFAS MNA方法目前正在美国国防部的环境安全技术认证计划(ESTCP项目ER21-5198)下进行研究。

含水层Foc控制PFAS的自然衰减

在地下含水层环境中，PFAS吸附在土壤/含水层基质上，溶解在孔隙水中。这两相之间存在平衡。在没有干预的情况下，如MNA，这些相之间的分布主要由土壤/含水层基质中有机碳的数量控制，称为土壤有机碳分数(Foc)。天然高Foc的土壤将比天然低Foc的土壤吸收更多的PFAS，并自然地阻碍(即延迟)PFAS在地下水中的移动。

PFAS在自然环境中没有表现出任何明显的降解速率，它们被稀释到可接受的万亿分之一浓度通常需要大量的地下水受到影响，从而产生数英里长的非常稀释的PFAS羽流。

因此，PFAS对土壤的吸附被视为PFAS地下水羽流自然衰减的主要控制因素。因此，含水层吸收PFAS的能力将是未来PFAS风险评估中最重要的水文地质因素，以证明MNA修复项目场地的可行性。许多这些风险评估将发现，自然土壤Foc太低，MNA无法满足监管要求。然而，含水层吸收PFAS的能力可以提高几个数量级，使增强的自然衰减过程能够实现调节目标，而不需要P&T相关的时间和成本。

什么是增强自然衰减?

根据ITRC的说法”,增强衰减是任何类型的干预，可以在源-羽流系统中实施，通过自然过程增加衰减的幅度，而不是在没有干预的情况下发生。增强型衰减是应用可持续操纵自然衰减过程的增强型的结果，从而导致污染物质量通量的进一步降低。”⁸

增强PFAS自然衰减-胶体活性炭

最高效和可持续增强PFAS自然衰减的方法是提高含水层对PFAS的吸附能力。这种增强已经被广泛的证明通过使用水性胶体活性炭(CAC)悬浮液。⁹这些液体由微米级活性炭颗粒组成，很容易流入受污染的土壤和含水层基质，在固体表面永久覆盖一层具有高度吸附性的活性炭颗粒薄层，而对水力导流性影响很小。胶体活性炭添加到给定体积的含水层的数量，以及它的应用方式允许工程的含水层的污染物保留能力增强PFAS的自然衰减．¹¹

理解用PlumeStop胶体活性炭原位处理PFAS

性能证明- PlumeStop

PlumeStop^®是一项获得专利的商业CAC技术，专门用于增强受污染含水层的自然衰减，自2014年发布以来，已成功用于数百个项目场地的修复。PlumeStop的应用包括创建经过PlumeStop处理的含水层区域，其中流经的污染物被过滤出溶液，并与含水层固体材料结合。这可以通过可渗透反应屏障(prb)的形式来实现，以切断污染物羽流在边界(即属性线或河流或饮用井等敏感受体)以外或在污染源地区的迁移，以减少污染物向下梯度移动的通量。

plummestop永久覆盖含水层基质-增加污染物吸附

PlumeStop是一种由CAC颗粒构成的黑色类水悬浮液，只需将其注入井中或在低压下注入地下即可。这种特殊的CAC配方允许PlumeStop在低压应用下穿过含水层，而不会堵塞或破裂含水层。应用后，PlumeStop可以在含水层基质上永久覆盖一层薄薄的(1-2 μm)活性炭颗粒，在PlumeStop处理区域内为PFAS吸附创造了一个巨大的表面积。溶解在地下水中的PFAS通过PlumeStop处理区，迅速吸附到PlumeStop颗粒中，并从地下水中去除。

立竿见影，几十年有效

标准的PlumeStop处理技术经过数十年的工程设计，从地下水中去除PFAS，其效果相当于将自然土壤Foc增加> 1000倍。这种PFAS增强的自然衰减方法立即生效，具有高度可持续性，不需要永久性的机械安装，并为修复从业者提供了必要的机制，将MNA应用于PFAS修复。自2016年以来，PlumeStop一直用于增强PFAS的衰减，从地下水中长期、持续地去除PFAS。

一个单独的PlumeStop应用程序就可以治疗PFAS已有几十年据一位独立建模专家．^10、11如果同时处理PFAS的源，PlumeStop的一个应用程序可能会永久处理PFAS。

一个经过验证的、可持续的、高性价比的解决方案

增强自然衰减将在PFAS地下水处理中发挥重要作用。补救从业者现在可以设计土壤和含水层材料吸收PFAS的能力。通过简单地用CAC悬浮液淹没部分受污染的地下，含水层从地下水中吸收PFAS的能力提高了几个数量级，有效地加强了自然衰减过程。PlumeStop是一种商业化的CAC技术，已经被证明在大型工业综合体的PFAS修复项目中是有效的，机场,军事基地．^12、13随着世界各地涌现的数千个PFAS的处理成本的迫近，这种低成本、有效和环境可持续的方法无疑将在未来的PFAS修复中发挥关键作用。这是有道理的。

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