胶体是地下环境中广泛存在的活性物质，因其体积小、比表面积大等独特的物理化学性质而受到广泛关注。在土壤和地下水系统中，胶体不仅可以作为污染物本身（如细菌、原生动物及微塑料），还可以作为污染物和营养物质（如粘土和纳米颗粒）的载体。因此，阐明胶体在土壤和地下水中的迁移和滞留行为，对准确评估其环境生态效应和人类健康风险至关重要。尽管目前对多分散胶体悬浊液有了一定认识，但对地下环境中更为复杂的多分散胶体乳液，特别是在低流速环境下（< 0.1 m/d）的传质和释放机制了解甚少。

针对这一问题，我校水资源与环境学院博士生刘子榕在何江涛教授和何宝南副教授的指导下，通过柱实验与动态光散射技术相结合的方法，系统对比了高、低达西流速条件下多分散乳液在多孔介质中迁移传质和粒径释放行为差异，评估了经典滤床理论模型在刻画不同流速多分散胶体乳液粒径释放行为的有效性，探究了影响多分散胶体乳液释放的关键驱动因素，并对传统模型进行了改进。研究取得的创新性认识如下：

1.        发现了低流速下多分散胶体乳液存在显著的粒径分离效应，受该效应制约，传统模型难以准确刻画穿透曲线的拖尾特征（如图1）。

2.        揭示了低流速条件下多分散胶体乳液释放机制从水动力向粘度的动态转变。针对经典滤床理论无法解释低流速条件下的粒径分离效应。分析表明，高流速下水动力主导，在低流速下，胶体乳液粘度成为控制颗粒释放和运移的主导因素（如图2）。

3.        在经典滤床理论基础上，通过实验探索引入粘度递变函数，实现了对全流速下多分散胶体乳液粒径释放行为的有效刻画和解释（图3）。

图1 三种流速下流出和滞留胶体尺寸箱形图

图2 引入粘度函数后纳米尺度相互作用参数的变化

图3 多孔介质中多分散胶体的传质和粒径释放机理

上述研究成果发表于水资源领域国际权威期刊《Water Resources Research》上，该研究得到国家自然科学基金项目(42477080、42107059)的支持，刘子榕博士生为论文第一作者，何江涛教授和何宝南副教授为通讯作者。论文信息：Liu, Z., He, B., He, J., Chen, Z., & Li, M. (2026). Unveiling the mass transfer and particle size release mechanisms of polydisperse colloidal emulsions in porous media under low hydraulic conditions. Water Resources Research, 62, e2025WR042377.

全文链接：https://doi.org/10.1029/2025WR042377