濟(jì)南南部山區(qū)典型土壤中Cr和Cd運(yùn)移實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、濟(jì)南泉域地下水的質(zhì)量與安全是近年來學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)，保護(hù)泉域地下水免受污染是研究的重中之重。Cr（Ⅵ）和Cd（II）作為代表性的重金屬污染物，一旦進(jìn)入到地下水，就會給人類健康和環(huán)境安全帶來嚴(yán)重的后果。重金屬Cr（Ⅵ）和Cd進(jìn)入地下水的途徑主要通過土壤向下運(yùn)移滲濾，因此從土壤著手，充分研究Cr（Ⅵ）和Cd這兩種重金屬在土壤中運(yùn)移的規(guī)律，提前給出便于操作的防控措施，可以獲得不錯(cuò)的地下水污染預(yù)防效果。本文通過開展室內(nèi)一維土柱實(shí)驗(yàn)，分別觀察不同

2、高度、不同流速、不同取樣時(shí)間和不同生物炭添加比例對Cr（Ⅵ）和Cd運(yùn)移的影響，得到重金屬Cr（Ⅵ）和Cd在樣土中的運(yùn)移規(guī)律，評估生物炭對Cr（Ⅵ）和Cd運(yùn)移控制的效果。最后，應(yīng)用描述溶質(zhì)運(yùn)移的數(shù)學(xué)方法對穿透曲線進(jìn)行描述，獲得縱向彌散系數(shù)，預(yù)測分析重金屬在土壤中的污染范圍和濃度程度，為重金屬廢物的管理和污染防治提供定量依據(jù)。本次研究主要的成果和結(jié)論如下：
　?。?）從Cr（Ⅵ）和Cd單獨(dú)運(yùn)移的穿透曲線可以看出，總體上，兩種重金屬在三

3、種土壤介質(zhì)中運(yùn)移的速度隨著流速的增大而增大，隨著運(yùn)移距離的增加而減小。在高流速情形下，向土壤中加入生物炭也未能有效阻滯Cr（Ⅵ）的運(yùn)移，表現(xiàn)出向深層土壤和地下水很強(qiáng)的運(yùn)移能力。在低流速情形下，添加生物炭能明顯抑制Cr（Ⅵ）的運(yùn)移，且隨著生物炭添加比例的增加，抑制效果也隨之增加。而Cd在三種土壤介質(zhì)中運(yùn)移速度要慢于同等條件下的Cr（Ⅵ），加入生物炭能夠明顯阻滯Cd的運(yùn)移，Cd傾向于被控制在較淺層的土壤中，且控制效果隨著運(yùn)移距離、生物炭添加

4、比例增加而增加，隨著流速降低而增加。
　?。?）從Cr（Ⅵ）和Cd混合運(yùn)移的穿透曲線可以看出，總體上，兩種重金屬無論是在原始土壤中，還是添加1％生物炭的土壤中，運(yùn)移速度都有所加快，主要是由于兩種重金屬利用共同的吸附位點(diǎn)，而彼此形成競爭和牽制，而對 Cr（Ⅵ）的影響大于Cd，則是由于生物炭及土壤對Cd有更強(qiáng)的吸附能力。
　?。?）通過對生物炭的物理化學(xué)特性進(jìn)行分析，得到生物炭對 Cr（Ⅵ）和Cd運(yùn)移控制的實(shí)驗(yàn)機(jī)理為：生物炭憑借

5、巨大的比表面積及其表面含有的大量負(fù)電荷，對重金屬形成吸附固定作用；生物炭自身擁有大量堿性物質(zhì)，可以降低土壤中重金屬的生物有效性；生物炭擁有多種有機(jī)官能團(tuán)，可與重金屬離子發(fā)生配位絡(luò)合，形成金屬絡(luò)合物，生物炭擁有很高的陽離子交換能力（CEC），促進(jìn)土壤中的Cr（Ⅵ）和Cd水解形成沉淀。
　?。?）利用“三點(diǎn)法”公式，得出不同條件下重金屬運(yùn)移的縱向彌散系數(shù)。發(fā)現(xiàn)在同等流速、同樣的生物炭添加比例下，不同運(yùn)移距離下Cr（Ⅵ）和Cd的縱向彌散