典型重金属在饱水带—包气带的垂向迁移试验研究

作     者：吴众然 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：钱家忠;刘桂建

授予年度：2020年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 0815[工学-水利工程] 120405[管理学-土地资源管理] 

主      题：饱水带 包气带 重金属 迁移 土壤环境化学 

摘      要：随着经济生活的迅速发展,由于工业生产导致的土壤和地下水中重金属污染问题日益严重。要开展土壤和地下水的治理和修复工作,首先要研究重金属在其中的迁移规律。过去的研究多集中于淋滤试验下重金属的迁移,对毛细作用造成的影响研究较少。因此,本文开展室内土柱毛细水上升试验,研究五种典型重金属(Pb,Cu,Cr,Cd,Ni)在饱水带和包气带之间的迁移。在对土壤基本理化性质进行测试的基础上,重点研究了不同土壤质地,饱水带中重金属浓度对土壤含水量,毛细水上升高度和时间,以及重金属含量的影响。从采样点地质环境,矿物组成成分,粒度分布、重力水和毛细水,以及水、土壤和重金属之间的其他相互作用对试验结果进行分析。得出主要结论如下:(1)48小时内,随着毛细上升高度的增加,土壤含水率逐渐降低,毛细水上升速率减慢,所用时间越长。硝酸铅浓度为10mg/L的试验组,毛细上升高度最大,为35.7cm;硝酸铅浓度为50mg/L的试验组,毛细上升高度最低,为28.8cm。在不同土壤质地实验组中(饱水带中硝酸铅浓度皆为10mg/L),开始时黏土较砂土毛细上升速率快,8小时后,砂土毛细水上升速率快于黏土,试验结束时(48h),砂土中毛细水上升高度大于黏土。(2)饱水带中硝酸铅浓度和包气带中土壤质地均会影响重金属的迁移。在不同硝酸铅浓度实验组中,饱水带中硝酸铅浓度越大,包气带中重金属的迁移能力越强。分析认为双电子层厚度,粘粒含量的变化,离子强度大小都会影响重金属的迁移。在不同质地土壤试验组中,典型重金属在砂土中的含量变化明显大于黏土,分析认为砂土颗粒粒度分布广,不均匀系数大,毛细圆管直径小。且重金属和土壤颗粒之间靠氢键联结,吸附能力较弱。因此迁移能力强于黏土而黏土颗粒粒度分布集中,不均匀系数小,毛细圆管直径大。重金属和土壤颗粒之间的阳离子吸附作用较强,因此在土壤中的迁移能力较弱。(3)对饱水带中重金属浓度进行测试发现,试验后,饱水带中几种重金属都有出现。进一步证明毛细作用会促使重金属在饱水带和包气带之间迁移。