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成都理工大学教授蒲生彦:

当地下水修复装备有了“中国芯”

《中国环境报》(2025年12月10日 第007版)

  地下水安全关乎生态底线与民生福祉,长期以来,因治理技术的核心装备缺失,严重制约了我国污染场地修复和地下水污染治理工作的有效开展。

  打破这一困局的,正是成都理工大学教授蒲生彦团队。作为深耕土壤—地下水污染修复领域的学术带头人,身兼博士生导师、校科学技术发展研究院副院长的他,牵头国家重点研发计划项目,历时四年艰苦攻关,成功研制出国内首套具备完全自主知识产权的地下水循环井一体化修复装备,为我国地下水污染自主治理提供了硬核“中国方案”。

  今日,蒲生彦亲自解码,深度讲述这项“中国智造”背后的攻坚故事。

  什么样的契机促使您开始研究“地下水原位同步修复一体化设备”项目这个课题?

  蒲生彦:这项研究的启动,主要源于国家对生态环境安全的重大战略需求。地下水污染问题具有隐蔽性强、修复难度大、治理成本高等特点。面对这一挑战,科技部将此项目列入“场地土壤污染治理”重点专项,这对我们科研人员而言,既是使命,也是必须攻克的“硬骨头”。我们必须打破这一困境,切实守护国家水资源安全命脉。

  事实上,我们团队在此领域已深耕十余年,从污染物在地下环境中的迁移转化机理研究,到绿色修复材料的开发、原位修复技术构建与模拟,都做了大量系统性、前瞻性的探索,积累了扎实的研究基础与技术储备。

  国家专项的立项,使我们前期的科研积累得以与国家重大需求更紧密地结合,为将实验室研究成果转化为具有自主知识产权的核心装备、服务国家水资源安全保障提供了关键契机。

  本项目中最核心的技术是什么?相较以往有何突破?

  蒲生彦:我认为本项目有三大核心关键技术:

  一是创新性地将高能超声波解堵技术(20kHz—40kHz)应用于地下水修复,并结合热化学与高压水力辅助,针对低渗透地层孔隙堵塞导致环流失效的问题,实现了地层渗透系数提升130%,修复效率达传统方法的3倍;

  二是研发了垂向水动力智能调控技术,通过多滤层井体结构设计与自适应调控策略,增强了对三维环流的控制能力,污染羽捕获效率提升60%;

  三是构建了“材料—装备—工艺—调控”全链条技术创新体系,如:开发了成本降低43.5%的温控造粒缓释材料,研制出高灵敏度井内超敏传感器(检测限0.005mol/L),为地下水原位修复提供了系统性解决方案。

  对比在国际上已有的技术和设备,本项目有什么优势特色?

  蒲生彦:经过四年研发,我们在此领域整体技术水平实现了从“跟跑”到“并跑”的跃升,并在部分技术上达到了“领跑”的高度,标志着研发与应用能力实现了质的跨越。

  具体而言,这一进步体现在多个维度:首先,装备的智能化水平显著提升,通过集成中央智能控制系统,实现了抽注参数的在线实时优化与精准调控,大幅提升了作业精度与响应速度;其次,项目在成本控制方面取得重要突破——国产撬装式设备不仅实现了快速部署,还推动了大口径成井合格率跃升至98%以上,施工效率提升40%,整机制造成本下降30%以上,修复材料成本更降低43.5%,充分体现了技术推广的经济可行性。在技术适用性上,项目团队针对低渗透地层的修复难题实现关键突破,使修复周期缩短40%,显著拓展了技术应用的场景边界。此外,装备的绿色低碳特性也日益突出,系统能耗降低约50%,所研发的生物修复材料可持续作用长达三个月以上,有力呼应了可持续发展的行业趋势。

  这些扎实的技术进展,不仅构筑了系统化的竞争优势,也获得了国际同行的高度认可——相关成果荣获第49届日内瓦国际发明展金奖等多项奖励,充分证明了本技术在国际舞台上的竞争力与创新价值。

  在4年项目攻关中,有哪些关键节点或突破?

  蒲生彦:在研发过程中,如何实现复杂低渗透地层地下水污染的高效修复是我们面临的主要挑战。传统循环井在渗透系数低于10-5cm/s的地层中效果往往不理想。

  基于此,我们创新性地提出了“物理—化学协同解堵”的技术思路,系统性地从三个层面推进解决方案:在材料方面,研发了自膨胀橡胶封隔装置,有效解决了井体密封难题;在关键功能组件方面,首创了超声波与高压水力相结合的复合解堵模块,成功打通了孔隙通道;在工艺方面,运用AHP-TOPSIS多目标决策模型,优化了21项关键参数,实现了修复进程的动态调控。

  这一技术体系在合肥某氯碱厂的示范工程中得到了成功验证。应用结果显示,单井影响半径扩展至50米,污染物去除率超过90%,各项指标均达到或优于设计目标,充分验证了技术和装备在实地条件下的可靠性与工程适用性。

  能否展望一下项目成果下一步应用前景?

  蒲生彦:我认为,本研究成果有望对降低当前地下水污染治理成本产生积极影响。装备国产化有助于控制治理投入,使单个地块的地下水修复成本从千万元级别降至百万元级别,推动更多污染地块的地下水修复工作。项目建成的数字化、智能化、模块化循环井柔性生产线,彻底摆脱了对进口装备的依赖,提升了我国在高端修复装备领域的自主发展能力。同时,团队参与制定了多项技术指南和标准等,也将为我国在全球地下水治理科技创新领域争取更多话语权。

  未来,我们将继续深化“产学研用”协同创新,特别关注循环井技术与高级氧化、生物修复等技术的耦合应用,推动技术成果的规模化应用,让中国技术和装备为守护全球地下水安全、共建人类命运共同体贡献科技力量。闵婕

  

  蒲生彦,教授,博士生导师,成都理工大学科学技术发展研究院副院长、地质灾害防治与地质环境保护全国重点实验室水土污染协同修复团队学术带头人。

  蒲生彦长期致力于土壤—地下水污染绿色低碳协同修复关键理论、技术与装备研发,先后主持10余个国家级项目,发表210余篇学术论文;获得30余项国家、国际发明专利的授权;主编、参编8部专著教材;荣获10余项省部级科技奖励。