地下环境中存在着各种各样的胶体物质,包括有机的、无机的以及微生物形态的等。通过一系列的水力的、地球化学以及生物化学的过程这些胶体颗粒可以被释放到土壤溶液和地下水中。胶体在多孔介质中的迁移可能对环境产生积极或消极的影响。有些胶体本身有毒、有害(如病原体、细菌和原生动物等)或者胶体吸附携带了污染物质(如重金属、放射性核素、杀虫剂、PAH等),这类胶体在多孔介质中的迁移会导致污染的扩大。有些胶体则可以起到修复污染物的作用。如纳米铁、微生物等被人工注入到土壤和地下水可使污染物质(如重金属、TCE等)降解或转化为对环境无毒的形态。因此了解和控制胶体在多孔介质迁移的各种过程和因素对于有效掌握污染威胁、防止污染物扩散以及制定有效的修复策略非常重要。　　 当多孔介质没有吸附任何物质时("clean bed")胶体在多孔介质中的吸附速率常数是恒定的。然而有研究观察到在胶体吸附的初始阶段胶体的吸附速率常数就随时间增长的现象,这种现象类似于滤床的熟化(filter ripening)。有研究表明,通常这种现象出现在高离子强度(0.02M～0.05M)和低流速(如2m/d以下)条件下。为了确认胶体在多孔介质中的吸附速率常数陡然增高(胶体的多孔介质穿透曲线陡然下降)的现象是否确实是受高离子强度和低流速条件控制,本研究进行了一系列的饱和填充柱实验,实验使用干净的多孔介质在更低的流速条件(1m/d～0.25m/d)和更高的离子强度观察胶体的多孔介质的穿透曲线陡然下降的现象是否确实出现。结果表明胶体的多孔介质穿透曲线陡然下降的现象并不受高离子强度和低流速条件的控制,因为在很多饱和柱实验中,低流速(1m/d)、高离子强度并没有出现穿透曲线陡然下降的现象。不过胶体在多孔介质中的穿透曲线下降的现象确实存在,并且在低流速、高离子强度条件下出现的概率更高,但和这两个条件之间不存在必然关系。实验中观察到饱和柱实验的注入口,胶体沉积较多,且形状呈圆点状分布,因此考虑到胶体的多孔介质穿透曲线陡然下降的现象是否是因为柱体本身的点注入的原因造成的。经过一系列的非点注入饱和多孔介质柱实验发现,无论溶液的离子强度多高、注入胶体溶液的流速多低(0.5m/d),胶体在多孔介质中的吸附速率系数没有出现随时间增加,即胶体的穿透曲线随时间下降的现象。这说明胶体的吸附速率系数随时间增加的现象极有可能是饱和填充柱注入方式造成的人为现象,也就是说在"clean bed"条件下胶体的吸附数率常数随时间是恒定的。　　 向污染的土壤和地下水中注入溶液态的胶体类的修复物质(如纳米铁和微生物)等修复物质用以修复重金属、非水相液体(DNAPLs)及其他污染物是一种重要的原位修复技术。然而在包气带中,由于在含水量较低的土壤中胶体类物质容易被吸附到土壤颗粒间的气水界面(air/water interface)而迁移不远,导致注入胶体溶液的修复方式成本加大且修复效果不好。为了解决这一问题,本研究研究了一种新的胶体在包气带中的输送方式--以泡沫形式输送胶体的可行性。通过一系列的桌面实验,研究了各种表面活性剂对胶体的携带能力、胶体对泡沫稳定性的影响等。通过一系列的一维非饱和填充柱实验及二维平板实验,分析泡沫携带胶体在非饱和多孔介质中迁移的可行性及迁移穿透效果。实验结果表明,在95-99％的泡沫干度范围下,各种表面活性剂所产生的泡沫对胶体的携带能力均可达95％以上,且泡沫对胶体的携带并不会影响泡沫的稳定性,有时候还能增加泡沫的稳定性。通过泡沫携带示踪剂迁移的二维平板实验观察到泡沫携带示踪剂相比溶液携带示踪剂条件下更能克服垂向迁移的影响,以半圆形的扩散形状以及较快的迁移速度覆盖了整个二维多孔介质平板。另外,泡沫携带各种粒径的聚苯乙烯微球体在一维的非饱和填充柱中的穿透率均达到80％以上,远比以溶液状态注入胶体时的穿透率高。通过对填充柱的分段切割、胶体解析测量结果表明相比饱和状态下的吸附,泡沫携带状态下胶体能在多孔介质中分布更均匀。最后,本研究也初步对比了CS-330携带纳米铁微颗粒与溶液携带条件下在非饱和多孔介质中的迁移行为,结果表明泡沫携带条件下纳米铁在非饱和多孔介质中的穿透率是溶液携带条件下的2倍以上。所有这些结果都表明泡沫是一种很有潜力的输送纳米粒子和微生物的手段。