铅锌冶炼场地污染土壤破碎混匀及重金属稳定化修复研究

作     者：包海艺 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周涛

授予年度：2022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] 120405[管理学-土地资源管理] 

主      题：土壤混合 混匀度 破碎 评价方法 稳定化 

摘      要：铅锌冶炼场地存在严重的重金属污染问题,对周边生态环境及人体健康构成了威胁。对土壤中重金属进行稳定化处理是一类常见而可靠的修复手段,土壤的破碎程度以及与修复材料的混匀程度显著影响稳定化修复效果。因此,本文以实际铅锌冶炼场地污染土壤为研究对象,对适用于土壤-修复材料混匀程度的评价方法进行建立与评估,对影响土壤混合均匀度的主要因素及混合稳定化效果进行了分析研究。主要结论如下:(1)对三种实际铅锌冶炼场地土壤的理化性质和重金属含量进行了分析,并对其环境风险进行评价。结果表明,风干预处理后三种土壤的土粒密度相近,在2.46～2.51 g·cm之间,B土的含水率和颗粒平均直径均较A土和C土高,且流动性为三者最优。三处供试土壤的Pb(1882～9452 mg·kg)和Cr(55.0～81.0 mg·kg)的含量均超过第一类建设用地管制值(800和30.0 mg·kg),其中C土的Pb、Cd、As和Cr含量分别为管制值的11.8、23.1、17.1和2.70倍。三处供试土壤以Cd、Pb、As、Zn和Cu为主要污染物,潜在生态风险指数评价表明土壤污染水平为C土A土B土,其中Cd对总潜在生态风险贡献率均超过60%,为最主要风险因子。(2)对三种土壤与修复材料的混匀度评价方法进行了建立与评估。结果表明,优化后的甲基紫检测法具有操作简单、成本低等优点,可用于多修复场景中土壤-修复材料的搅拌混合度评价;传统图像识别技术很难直接识别色彩不均、颗粒混杂的土壤-修复材料混合过程,采用深度学习方法能提高其可行性。根据土壤-修复材料颗粒粒径分布的差异性而建立粒度分布检测法也具备一定可行性。(3)对影响土壤混匀度的主要因素及混合稳定化效果进行了研究。结果表明,粉煤灰、磷酸三钠、磷矿粉和膨润土对C土中重金属均有稳定化效果,其中粉煤灰与磷酸三钠的稳定率较好,对As的浸出浓度和Pb的植物有效态含量稳定率分别达到20.8%和22.2%;充分破碎的土壤颗粒(小粒径)与修复材料的混匀度及修复效果明显更优;20%～30%的含水土壤粘度大、不易破混;但高含水土壤(40%)流动性好,有利于水溶性磷酸三钠的传质,对未充分破混土壤的修复效果优于粉煤灰。