微納米氣泡特性及在環(huán)境水體修復(fù)中的應(yīng)用

代朝猛，張峻博，段艷平，賴小瑩，李繼香

（1.同濟大學 土木工程學院，上海 200092；2.上海師范大學環(huán)境與地理科學學院，上海 200233；3.天津大學管理與經(jīng)濟學部，天津 300072；4.中國科學院上海高等研究院，上海 201210；5.中國科學院大學化學工程學院，北京 100049）

微納米氣泡（MNBs）是一類直徑在微米和納米尺度上的微細氣泡，不同的學者對其直徑的限定范圍有不同的定義，多數(shù)定義為小于100μm［1］。納米氣泡（NBs）有兩種基本類型，一種是非球形界面納米氣泡，分布在液體和固體界面；另一種是球形體相納米氣泡，懸浮在液體中。20世紀80年代初，由于與經(jīng)典熱力學理論相悖，體相NBs的穩(wěn)定存在性受到了廣泛爭議。按照熱力學理論，水中獨立存在的氣泡，其理論壽命與粒徑的平方成正比，故粒徑在數(shù)百納米的體相NBs理論壽命不超過0.1 s。隨著三相線固定理論、動態(tài)平衡理論、氣體高密度理論等數(shù)種理論猜想的出現(xiàn)，初步解釋了界面NBs的穩(wěn)定性機理，但體相NBs因其不具有界面這一附著點，其穩(wěn)定性機理仍然難以合理解釋［2］。盡管基礎(chǔ)研究進步緩慢，統(tǒng)一理論匱乏，MNBs在實際應(yīng)用方面卻十分廣泛。

20世紀90年代，日本科學家將人工產(chǎn)生的MNBs最先應(yīng)用于牡蠣等水產(chǎn)品生態(tài)養(yǎng)殖，之后，隨著技術(shù)進步和研究不斷深入，MNBs在水生系統(tǒng)恢復(fù)、無土栽培、醫(yī)療衛(wèi)生和石化工業(yè)等領(lǐng)域得到了逐步應(yīng)用。華東師范大學陳邦林等在MNBs實際應(yīng)用方面取得了顯著成果［3］。如在水環(huán)境治理中，MNBs可以降解藍藻，消除有機污染膜，快速凈化污染水體；在醫(yī)療方面，MNBs可增強成像效果，提高疾病診斷的準確性；在糧食作物種植方面，MNBs水源澆灌的水稻，根系發(fā)達致密，增產(chǎn)顯著，同時水質(zhì)與土壤也得到顯著改善。目前陳邦林團隊正在開展MNBs水在蔬菜瓜果栽培中的應(yīng)用。

與宏觀氣泡相比，MNBs尺寸小、比表面積大，顯著增大了與水體的接觸面積。MNBs在環(huán)境水體修復(fù)中具有生物活性強、溶解氧濃度高、傳質(zhì)性能好和自由基利用率高等優(yōu)良特性，從而可以實現(xiàn)氧化分解難降解有機物、吸附水體中懸浮物、降低湖泊富營養(yǎng)元素、提高土壤-地下水污染修復(fù)范圍和修復(fù)效率等目的。本文在綜述國內(nèi)外有關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，就氣泡的尺寸、分類、測量方法和產(chǎn)生方式進行簡單介紹；詳細探討了MNBs具有在水體內(nèi)存在時間長、Zeta電位高、可產(chǎn)生·OH、傳質(zhì)效率高等特性，并分別闡述不同因素對MNBs特性的影響；分析了MNBs在水體和多孔介質(zhì)中的運移規(guī)律和影響因素，總結(jié)了MNBs對擴大污染物修復(fù)范圍和提高修復(fù)效率的作用，進而闡明MNBs特性在環(huán)境水體修復(fù)的作用機理；重點介紹了臭氧微納米氣泡（OMNBs）的良好應(yīng)用前景，并對MNBs在環(huán)境水體修復(fù)的后續(xù)研究方向進行了展望。

1 氣泡尺寸和產(chǎn)生方式

通常根據(jù)大小將氣泡定義為宏觀、微米、亞微米和納米氣泡。但其類型和分類并不清晰、明確。本文根據(jù)不同研究中提出的共同特性，總結(jié)了每種氣泡類型的大小范圍，詳見圖1［1］。圖1顯示了宏觀氣泡和MNBs的關(guān)鍵差異：宏觀氣泡受浮力的影響顯著，上升速度快，在液體表面迅速爆裂，在測量過程中缺乏穩(wěn)定性。NBs在液體中做布朗運動，停留時間長、比表面積巨大、能產(chǎn)生更多的·OH、傳質(zhì)性能好［4］。MNBs氣泡大小一般是動態(tài)的，微米氣泡（MBs）可以收縮形成NBs，NBs也可以合并形成MBs。

圖1 氣泡主要性質(zhì)和尺寸范圍［1］Fig.1 Main properties and size range of bubbles

1.1 MNBs尺寸測量

動態(tài)光散射、原子力顯微鏡和圖像分析等方法是測量MNBs大小的主要工具。每種測量方法都有優(yōu)點和局限性。原子力顯微鏡可以在真空、氣體和液體環(huán)境下使用，而電子顯微鏡僅適用于真空環(huán)境，但擅長分辨材料的化學組分。圖像分析被廣泛用于表征MNBs的大小，但它在拍攝圖像時需要高分辨率相機且可測試氣泡濃度低。納米顆粒追蹤技術(shù)可以排除顆粒均勻性較差時動態(tài)光散射測量的儀器誤差，測量范圍在10～2 000 nm，測量速度快，可以在60 s內(nèi)追蹤超過1 000個粒子的運動軌跡并給出清晰的視覺驗證結(jié)果［5］。由于NBs在水中存在的時間相當長，目前迫切需要一種簡單的現(xiàn)場自適應(yīng)測量方法。

1.2 MNBs尺寸影響因素

影響氣泡大小的因素有很多，包括氣液流速、表面活性劑、水質(zhì)條件和氣體類型等，此外其大小還受到設(shè)計和運行條件的影響。研究表明，壓力影響氣泡的大小和密度，壓力越高氣泡越小，當壓力超過3.5個標準大氣壓時，MNBs的大小幾乎恒定（這里不考慮液柱壓力），存在確定最小尺寸的臨界壓力［6］。MNBs的大小還受到水和氣體注入速度的影響，如Zhang等［7］發(fā)現(xiàn)隨著液體流量的增大，射流速度增大，射流與管壁之間的沖擊強度增大，氣泡更容易破碎成較小的氣泡。環(huán)境水體中的有機物會使MNBs聚結(jié)，直徑增大，表面張力升高，出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象。而表面活性劑可以降低表面張力，抑制聚結(jié)現(xiàn)象，減小氣泡尺寸［8］。MNBs（Air、O2、O3和N2）的大小也是氣體溶解度的函數(shù)，溶解度最低的N2產(chǎn)生的氣泡最小，溶解度最高的O3產(chǎn)生的氣泡最大［1］。

1.3 MNBs的產(chǎn)生方式

目前，研究者們發(fā)現(xiàn)可以通過多種途徑產(chǎn)生MNBs。主要包括分散空氣法、溶氣釋氣法、超聲空化法、電解析出法、化學法等，具體的原理和優(yōu)缺點詳見表1。其中，前兩種方法在環(huán)境水體修復(fù)中最為常用；后三種方法適用于對氣泡尺寸精度要求較高的領(lǐng)域，如醫(yī)學、船舶減阻等。氣泡產(chǎn)生的最新進展是對現(xiàn)有不同技術(shù)進行組合或改進，如超聲-電化學法、氣體反復(fù)壓縮法等，這些方法具有設(shè)備維修方便、性能好、能耗低等優(yōu)點。據(jù)報道，通過采用陳邦林等納微米氣液界面技術(shù)，利用機械分散與壓力溶氣相結(jié)合原理制造的金相微納泡系列通用型納微氣泡發(fā)生裝置，能在瞬時大量制造MNBs，可以廣泛應(yīng)用于土壤修復(fù)、河道治理、種植業(yè)等領(lǐng)域。

表1 MNBs發(fā)生方法及其優(yōu)缺點Tab.1 Methods of MNBs generation and their advantages and disadvantages

2 MNBs特性

2.1 氣泡上升速度及存在時間

上升速度是影響氣泡在水和溶液中行為的一個關(guān)鍵參數(shù)。在沒有湍流的靜態(tài)條件下，可以用Stokes定律來描述氣泡的速度，上升速度v可以用氣泡直徑db、氣體密度ρt、液體密度ρl和黏度μ表示，如式（1）所示。

式中：g為重力加速度。

宏觀氣泡在水中會迅速上升到水面破裂，存在時間短，而MNBs在水中上升時會隨著表面張力增加而縮小尺寸。從式（1）可以看出，氣泡的上浮速度與氣泡直徑成正比，因此直徑小的MNBs上浮到達水面的時間比宏觀氣泡長，水中停留時間增加。Takahashi［13］研究指出，20μm的氣泡存在10 s左右，NBs可以停留幾個月；100μm以下的MBs上升速度，基本符合Stokes法則，但7μm以下的NBs幾乎沒有上升現(xiàn)象，明顯偏離該法則。由于NBs體積小、浮力小，所以NBs會在水中做布朗運動，不會上升至水面，直到氣泡收縮破裂，溶于水中而消失。

液體和氣體性質(zhì)對MNBs上升速度也有重要的影響。Parkinson等［14］證實了氣體相對分子質(zhì)量（Air、CO2、He和N2）對氣泡上升速度的影響，N2生成MBs的上升速度與H-R（Hadamard-Rybczynski）方程有很好一致性，而Air和He生成的MBs發(fā)生了偏移，超過預(yù)測值。Li等［15］發(fā)現(xiàn)污染水體中的分散顆粒會黏附在MBs上，降低其上升速度，與垂直速度相比，氣泡水平速度對傳質(zhì)的影響較小。

2.2 Zeta電位

Zeta電位是膠體體系中的電動力學電位，是影響MNBs穩(wěn)定性的重要表面特性。由于靜電引力作用，Zeta電位絕對值較低會導致MNBs聚集，嚴重降低傳質(zhì)效率；電位對氣泡表面吸附性能影響也較大，電位值的高低很大程度上決定了MNBs界面的吸附性能，負電位越高，吸附能力越強。Ushikubo等［16］研究發(fā)現(xiàn)，雖然氧氣MNBs（電位－45～－34 mV）僅比氮氣MNBs（電位－35～－29 mV）的電位值略高，但是由于MNBs數(shù)量巨大，對金屬離子的吸附能力前者要遠強于后者［4］。

氣泡的Zeta電位與電解質(zhì)性質(zhì)、表面活性劑、pH、氣體類型等有關(guān)。通常，MNBs在pH為2～12的范圍內(nèi)都帶負電荷。MNBs的負電位與OH－從水分子中吸附到氣泡界面有關(guān)，氣泡與OH－的負電位作用機理，主要的解釋是：誘導OH－選擇性吸附的機制是基于H+和OH－的水合能和水分子在界面的偶極取向，H+和OH－的水合能分別為－1127和－489 kJ·mol－1。因此H+更有可能停留在本體水相中，OH－暴露到氣相。

添加二價Mg2+和Ca2+，MNBs的電位保持負值，但對于劑量大于5 mg·L－1的Al3+［17］，電位從－27 mV變?yōu)?0 mV。說明三價金屬離子可以快速吸附在氣泡表面，在界面處產(chǎn)生正電位。Takahashi［18］解釋高價離子增加氣泡的電勢與引力有關(guān)，由于引力取決于反離子的價態(tài)，高價態(tài)的離子比低價態(tài)的離子更容易被負極界面吸引。因為MNBs在水體中以膠體形式運移，所以氣泡的電位變化也可用Schulze-Hardy價數(shù)規(guī)則解釋，與膠體帶相反電荷的離子價數(shù)愈高，聚沉能力愈大。因此，三價正離子比二價正離子更易使負電性氣泡轉(zhuǎn)變?yōu)檎娦詺馀荨?/p>

表面活性劑的加入也通過改變負離子吸附或陽離子解吸影響MNBs的電位。研究表明MNBs上的電荷取決于表面活性劑溶液及其在不同pH值下的電離特性。在pH＜12時陽離子表面活性劑十二烷基三甲基氯化銨（DTAC）能改變吸附在氣泡界面上的電荷，產(chǎn)生正電荷［19］。陰離子表面活性劑烷基糖苷（APG）和十二烷基硫酸鈉（SDS）溶液在所有pH值情況下都帶負電荷［20］。

2.3 產(chǎn)生羥基自由基

MNBs在水中不斷收縮的過程中，氣泡雙電層表面的電荷密度迅速增大，在氣泡破裂瞬間釋放能量，產(chǎn)生局部高溫高壓的極端條件，足以打開O-H鍵，促使水分解產(chǎn)生·OH。研究表明MNBs自由基生成機理不可能與空化氣泡相似，可能產(chǎn)生的機制見圖2［21］。

圖2 ·OH可能產(chǎn)生的機制［21］Fig.2 Possible generation mechanism of·OH

·OH的氧化還原電位為2.8 V，比O3（2.07 V）、H2O2（1.77 V）均高，可增強OMNBs的氧化作用，去除水中難降解污染物。盡管O3具有強氧化性，但O3是一種高度選擇性氧化劑，不能氧化分解某些有機物。Takahashi等［22］證實O3在單一反應(yīng)體系中不能氧化分解聚乙烯醇，但是以O(shè)3為載氣的MNBs溶液能夠有效地將有機物氧化，這是由于氣泡潰滅過程中氣-水界面的周圍離子會大量積累，塌陷氣泡周圍的環(huán)境可以促進O3向·OH的轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生大量·OH，氧化效果增強。

pH值、氣泡類型和數(shù)量對MNBs生成·OH有重要影響。pH為6時OMNBs將As（Ⅲ）轉(zhuǎn)化為As（Ⅴ）的速度比在pH為7時更快［23］，酸性條件下效果更好。pH從2增加到12，甲草胺的降解率增加了30%，溶液中OH－濃度的增加導致高pH值下·OH的生成［24］?，F(xiàn)階段的研究尚未闡明不同pH下自由基生成之間的差異。此外，MNBs的氣體類型也會影響MNBs破裂時產(chǎn)生的自由基數(shù)量。例如，氧氣MBs比氮氣MBs更有利于自由基的形成。

2.4 傳質(zhì)效率

MNBs在上升過程中受表面張力影響，氣泡會不斷收縮，氣泡越小在水中停留時間越長，氣體與液體接觸時間越長，傳質(zhì)能力越高。即使在溶解氣體飽和狀態(tài)，依舊可以保持高效傳質(zhì)能力。可以通過測量體積傳質(zhì)系數(shù)來表征傳質(zhì)特性，如式（2）～（4）所示。

式（2）～（4）中：dC/dt為傳質(zhì)速率；Kl為液相傳質(zhì)系數(shù)；a為氣液界面面積；Cs為液體飽和濃度；Ct為任意t時液相氣體濃度；εg為氣含率；db為氣泡直徑；Vg為氣體體積；Vs為氣液溶液最終體積。

由式（2）～（4）可以得出傳質(zhì)效率取決于氣泡的大小分布、比界面面積、上升速度、溶質(zhì)性質(zhì)等因素。研究發(fā)現(xiàn)，平均粒徑58μm的MBs，傳質(zhì)系數(shù)和利用率是普通宏觀鼓泡系統(tǒng)的1.6～2.7倍和2.3～3.2倍；氧氣MNBs的平均增氧速率是MBs的127倍［25］。

3 MNBs在水體和多孔介質(zhì)中的運移規(guī)律

MNBs在水體和多孔介質(zhì)中的運移規(guī)律對環(huán)境水體的修復(fù)性能有重要影響。MNBs會對水的理化性質(zhì)產(chǎn)生影響。MNBs的形成、收縮和消失有助于減弱水的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，加速水分子的流動性［26］。流速、pH、氣泡大小和滲透系數(shù)會影響MNBs在多孔介質(zhì)中的運移。低流速時會增加MNBs吸附在多孔介質(zhì)中的幾率；而在高流速情況下，多孔介質(zhì)對MNBs輸運影響很?。?7］。與直徑較小的MNBs相比，較大的MNBs更容易附著在多孔介質(zhì)上。粗砂（粒徑415～500μm）中MBs回收率接近100%，中砂（150～212 μm）和細砂（53～106μm）回收率分別下降到80%和30%［28］。低pH，NBs電位增加，降低了NBs和顆粒表面的排斥力，更容易附著；高pH，NBs更穩(wěn)定，降低了膠體的碰撞效率［29］。

李恒震［25］研究指出：①MNBs在水體中以膠體形式運移，運動速度與水流速度相同，具有很好的分散穩(wěn)定性。②在砂土、粉土中，無氣水滲透系數(shù)k1與MNBs水滲透系數(shù)k2比值在1附近，說明MNBs對土樣的滲透系數(shù)基本沒有影響；而在黏土中，k1與k2的比值接近9，對黏土的滲透系數(shù)影響較大。這可能是由于當MNBs直徑大于孔隙直徑時，阻塞了孔隙通道，使溶解過程減慢，導致土體的滲透系數(shù)降低。③MNBs對土體的吸附能力很強，單位質(zhì)量土體吸附的MNBs存在峰值，并且氣泡在吸附之后存在時間明顯增長（水中存在時間10 h，吸附后存在時間72 h）。

4 MNBs修復(fù)環(huán)境水體研究進展

綜上所述，基于MNBs特性修復(fù)環(huán)境水體的作用機理，如圖3所示。

圖3 MNBs修復(fù)環(huán)境水體機理Fig.3 Remediation mechanism of MNBs for environmental water

4.1 土壤-地下水污染修復(fù)

隨著石油開采、農(nóng)業(yè)污染、廢水排放，石油烴、重金屬和有機氯化物等已成為地下水的主要污染物。MNBs傳質(zhì)效率高、上升速率慢、有利于長時間保持水體中高含量溶解氧、增強地下水中的生物修復(fù)能力。目前圍繞MNBs強化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于土壤-地下水修復(fù)。

4.1.1 MNBs強化原位曝氣

Wang等［30］針對農(nóng)村富氨氮（NH4+-N）污水處理難度大的現(xiàn)實，將MNBs曝氣與地下水滲濾系統(tǒng)相結(jié)合，通過8個月的試驗對其脫氮效果進行了評價：MNBs曝氣能有效提高深層土壤入滲系統(tǒng)的脫氮能力，化學需氧量（COD）去除率高達95%，NH4+-N去除率達98.52%，總磷去除率達99.98%。

與宏觀氣泡相比，MNBs曝氣為生物膜提供更多的O2，增強生物活性；且小尺寸和高表面張力提高了MNBs附著在液固界面的幾率，縮短了氧擴散距離，提供了影響生物膜表面特性的機會［31］。Choi等［32］使用以皂苷為主要成分的MBs懸浮液作為氧的載體，21 d后菌降解了約30%的菲，基于皂素的MBs在限氧環(huán)境下成功提高了砂土中有機污染物的好氧生物降解潛力。目前，關(guān)于MNBs對微生物群落結(jié)構(gòu)影響的文獻還很少。

4.1.2 MNBs強化抽出處理

李恒震［25］將MNBs通入受污染地下水上游設(shè)置的注水井內(nèi)，同時在下游設(shè)置抽水井，使受污染的水體流動起來，形成地下水流場。MNBs隨地下水流動運移至污染區(qū)域，分解污染物或為微生物補充電子受體/供體，促進了有機污染物的降解去除；同時在污染區(qū)域下游抽水，可以防止污染物的擴散，將抽取的污染地下水在地表繼續(xù)處理。

4.1.3 OMNBs

O3因其極強的氧化能力而被廣泛應(yīng)用于水處理中，但由于O3在水相中的溶解度較低，分解速度快，限制了其在地下水修復(fù)中的應(yīng)用，因此急需采用可以延長水相O3反應(yīng)活性的方法。MNBs技術(shù)能有效提高O3的氧化能力和水相存在時間，降低反應(yīng)所需要的濃度閾值。

如Sung等［33］為了研究O3對土壤中三氯乙烯（TCE）殘留液的促進溶解作用，進行了水沖和O3水沖兩種處理方法。O3的加入可不同程度提高TCE的溶解速率。Hu等［34］通過柱試驗研究了OMNBs對有機污染地下水的修復(fù)效果，OMNBs在不同鹽度下穩(wěn)定保持負電荷，可用于不同鹽度地下水的修復(fù)。

4.2 降低湖泊富營養(yǎng)化

4.2.1 提高溶氧量

水體溶解氧是維持水環(huán)境生態(tài)平衡和有機物被分解轉(zhuǎn)化的重要條件。汪敏剛［35］提出將NBs結(jié)合氣浮和生態(tài)浮島治理富營養(yǎng)化湖泊的綜合技術(shù)。通過3個月治理，溶解氧（DO）由0.5 mg·L－1提升至5.0 mg·L－1，COD、氨氮和總磷分別由37.0、20.0和3.5 mg·L－1降至25.0、11.0和1.1 mg·L－1，并且明顯改善了湖泊浮游藻類和底泥微生物的優(yōu)勢種群，強化了湖泊生態(tài)系統(tǒng)。

4.2.2 沉積物鎖氧沉積物缺氧通常被認為是沉積物內(nèi)部磷釋放到水體中的一個誘因，沉積物中磷的內(nèi)部負荷可以持續(xù)促進水體富營養(yǎng)化，是威脅水生生態(tài)系統(tǒng)健康的關(guān)鍵因素。Zhang等［36］以氧NBs改性的天然沸石作為蓋層劑，在缺氧沉積物和上覆水體之間形成由載氧材料組成的鎖氧層。在這一層中，氧的擴散和保留的協(xié)同作用有助于增加溶解氧和逆轉(zhuǎn)缺氧條件，上覆水中的溶解氧從1.5 mg·L－1迅速提高到3.5～4.0 mg·L－1，沉積物中氧的穿透深度從0 cm左右顯著提高到3 cm，該層可持續(xù)逆轉(zhuǎn)沉積物-水界面缺氧狀態(tài)數(shù)月。

4.3 污染河流的控制與改善

Meegoda等［37］介紹了一種利用OMNBs和超聲波結(jié)合凈化污染河流沉積物的新型技術(shù)。超聲波能量提供攪拌破碎作用，使沉積物保持懸浮狀態(tài)。MNBs有助于溶解水中的O3氣體，增強在液相中的穩(wěn)定性，提高O3的反應(yīng)活性。Hewa［38］采用超聲波和臭氧NBs技術(shù)對帕薩克河沉積物進行原位修復(fù)。實驗發(fā)現(xiàn)超聲結(jié)合臭氧NBs高于單個技術(shù)的去除效率，有機物三苯基和無機污染物鉻的去除率分別為92%、98%。但發(fā)現(xiàn)較高的超聲功率對NBs的產(chǎn)生有負面影響，大量的NBs聚結(jié)并形成MBs；隨著超聲時間的延長，超聲波和水相互作用產(chǎn)生大量的熱量，使水中溶解的O3氣體有所減少。有必要繼續(xù)研究超聲波功率、超聲時間對NBs的影響。

4.4 海洋溢油污染砂

海洋石油泄漏所釋放的各種有機污染物會嚴重影響濱線砂體的理化性質(zhì)。由于油污染物的高黏度，它們比絮凝體更容易附著在砂中，Kim等［6］用MNBs水代替正常的洗滌水，利用泡沫破裂能量來分離附著在砂上的油污染物，且發(fā)現(xiàn)氣泡破裂產(chǎn)生的力隨著氣泡尺寸的減小而增大，分離過程中利用氣泡的浮力將廢油浮起。由于MNBs的疏水性和對油品的良好親和力，可以有效地防止去除油品在砂表面的再附著。

為探究海洋溢油污染砂的真實水環(huán)境條件，Sun等［39］使用自來水和鹽水作為生成MBs的介質(zhì)。自來水MBs可以使溢油污染砂中油脂全部去除，鹽水MBs的除油效果略低，但仍能達到90%。這表明在水中加入NaCl可以降低MBs的Zeta電位，從而降低MBs之間的靜電斥力，導致MBs聚結(jié)，形成大氣泡，因此，在NaCl的作用下，MBs爆破產(chǎn)生的物理力會減弱。鹽度對MBs在海洋溢油污染砂修復(fù)中的影響還需進一步的系統(tǒng)研究。

5 展望

（1）生成MNBs的方法多種多樣，但氣泡大小分布不均勻，NBs的數(shù)目仍然很少，且現(xiàn)有的NBs檢測手段受各種因素的制約，阻礙了對MNBs性質(zhì)的深入探索。另外，體相NBs的穩(wěn)定性問題尚未解決，需要進一步研究和完善。

（2）MNBs對于多孔介質(zhì)滲透系數(shù)的影響和在多孔介質(zhì)顆粒表面的吸附性質(zhì)尚不明確，MNBs在黏土層的應(yīng)用尚需進一步研究，在非均勻介質(zhì)中的運移規(guī)律尚不清晰。MNBs其他特性（如傳熱性、黏度）及其影響因素研究缺乏。這都影響MNBs在環(huán)境水體修復(fù)中的實際應(yīng)用。

（3）MNBs的傳質(zhì)效率、運移規(guī)律和與污染物的反應(yīng)機理建模方法很少。建?？梢詫崿F(xiàn)在沒有實驗的情況下模擬和更好地理解MNBs的作用過程。

（4）MNBs技術(shù)與氣體結(jié)合方面的研究存在很大欠缺，不同氣體MNBs的物理狀態(tài)和電位不同，具有不同的傳質(zhì)效率和活性氧生成能力。不同氣體MNBs與傳統(tǒng)曝氣、氧化技術(shù)如何聯(lián)合應(yīng)用，如何優(yōu)化協(xié)同條件，需要根據(jù)實際情況進一步確定。

作者貢獻聲明：

代朝猛：提出論文的總體思路，對論文總體架構(gòu)指導撰寫，甄別重要文獻，全文審閱。

張峻博：架構(gòu)論文的整體邏輯性，篩選文獻，提取各個創(chuàng)新點，撰寫初稿，完成后續(xù)修改。

段艷平：優(yōu)化論文結(jié)構(gòu)，對論文修改完善。

賴小瑩：對論文提出建設(shè)性意見。

李繼香：對論文提出指導性建議。