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随着地下水在人类生活和生产中重要性的不断提升，其硝酸盐的污染修复已经刻不容缓。异养反硝化是迄今为止脱除水体中硝酸盐最经济有效的方法，其核心在于选用的碳源介质,将之用于渗透反应格栅（PRB）技术已被实践证明是一种行之有效的原位修复方法，它具有显著的经济性、高效性且基本无需维护，在国外已经有超过200个实际应用。因此，以适当的碳源材料作PRB填充介质，促进地下水中硝酸盐的去除，将成为一种流行、实用的地下水污染修复技术。生物反应PRB中介质遴选研究已经趋向成熟，而其中的渗透性及流场等水力特性的变化问题，还少见专门的研究报道。因此，本研究试图较深入地探讨生物反应PRB中渗透性及流场改变的原因和机理，提出较为切实有效的PRB水力特性维持方案。同时，本研究也通过建设实际工程，验证核桃壳介质作为反硝化碳源的长效性和其他特性。本研究通过柱试验、板试验以及PRB野外工程应用，对核桃壳复配介质作为PRB反硝化介质的脱氮效果，渗透性、流场等水力特性进行分析，得出结论如下：（1）核桃壳复配介质在各维度试验和实际应用中，均可取得良好的脱氮效果，反应后不产生有害产物，各项水质参数绝大多数符合相关标准。PRB运行中产生了少量氨氮，且运行初期CODMn和细菌数较高，不过这些可以通过PRB后的天然含水层，进一步得到有效控制。（2）系统渗透性随着反应进行有所下降，而微生物的数量对其影响十分显著。修正后的Thullner模型考虑了气体影响，可以更准确地描述系统中K-β关系。微生物活性的差异造成了板内区域渗透系数的波动性和空间差异性，同时板内整体渗透系数相对稳定。（3）影响溶质运移的关键因素在于介质组成和排列，其次是微生物活动；渗透性的空间差异不仅决定了溶质运移轨迹，还左右着系统流场的改变。PRB实践中的复配介质和设计中的细部考虑等预防措施，最大程度避免了系统运行期间渗透性和流场可能发生的不良改变。