【摘要】：土壤是組成地球生態(tài)環(huán)境的重要部分，也是人類生存的寶貴資源。近年來，隨著采礦業(yè)、冶金業(yè)、鑄造業(yè)以及電子業(yè)的迅猛發(fā)展，土壤重金屬污染狀況日益嚴重。在過去50年里，粗略統(tǒng)計排放到全球環(huán)境中的鎘達到2.2×104噸、銅9.39×105噸、鉛7.83×105噸、鋅1.35×106噸。其中有相當一部分進入土壤，致使世界各國土壤出現(xiàn)不同程度的污染問題。土壤重金屬污染致使人類生存環(huán)境質量惡化，導致各類污染事件頻發(fā)，嚴重危害生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)和人類的生存健康。因而，土壤重金屬污染修復技術成為研究熱點。 目前各國都在為研究與開發(fā)重金屬污染土壤修復技術作出努力，常規(guī)的重金屬污染土壤修復技術有物理修復技術、化學修復技術、植物修復技術、微生物修復技術以及電動力學修復技術等。但以上土壤修復技術存在運行費用高、片面強調土壤污染而忽視了土壤——地下水系統(tǒng)的整體性、對環(huán)境造成二次污染、可操作性差等局限性，因而能夠工程化的土壤修復技術十分有限。 針對以上問題，本課題以我國南昌地區(qū)特征土壤——紅壤作為研究對象，以銅和鎳為特征污染物，提出新的土壤修復技術——可降解螯合劑淋洗法+可滲透反應格柵（chelating agent-permeable reactive barrier，CH-PRB）治理土壤重金屬污染。淋洗法是傳統(tǒng)的土壤修復技術，國內外的環(huán)境工作者已具備完善的工程經驗�？蓾B透反應格柵（permeable reactive barrier，PRB）技術是一種新的地下水處理技術，該技術在國外已有廣泛應用。CH-PRB土壤修復技術將土壤和地下水視為整體，在修復重金屬污染土壤的同時，處理受污染的地下水。且CH-PRB技術采用經篩選的、可生物降解螯合劑作為淋洗劑，在保證土壤中重金屬物質去除效果的同時，避免了對環(huán)境造成的二次污染。 本課題通過人工模擬污染紅壤，進行重金屬（銅和鎳）在紅壤中賦存形態(tài)特征研究。研究證明：在銅污染紅壤中銅的賦存形態(tài)以可交換態(tài)為主，占總含銅量的31.98%；在鎳污染紅壤中鎳的賦存形態(tài)以可殘渣態(tài)為主，占總含鎳量的57.49%，其次才是可交換態(tài)，占總含鎳量的29.53%。 搭建直徑為30cm，高200cm的土柱試驗，以硫酸銅溶液為特征污染物，以淺層積水，自由漫流進水形式向土柱持續(xù)注入硫酸銅溶液，模擬硫酸銅溶液在紅壤中的擴散過程，研究重金屬在紅壤中的擴散、賦存形態(tài)的分布及遷移規(guī)律，并運用瞬間剖面法計算出重金屬溶液在紅壤中的水動力彌散系數(shù)，建立重金屬污染物在埋深小于100cm土層中水動力彌散系數(shù)分布方程。以對流——彌散模型(Convective——Dispersive Model，CD模型)為基礎，耦合水動力彌散系數(shù)分布方程，建立了土壤表面存在重金屬溶液淺層積水條件下，紅壤中重金屬溶質遷移模型。 通過燒杯試驗，對比研究殼聚糖、EDTA及檸檬酸三鈉三種螯合劑對紅壤中重金屬（銅和鎳）的浸提效果。研究表明，生物螯合劑——殼聚糖可作為淋洗液應用于修復紅壤的重金屬污染，且多種重金屬共存時，在浸提過程中各種金屬間表現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用。 構建CH-PRB土壤修復技術系統(tǒng)，以0.2g/L殼聚糖溶液作為淋洗液對直徑20cm，高100cm，平均含銅量為2.34mg/g銅污染土柱進行修復試驗。修復進行42天，待修復土壤中銅的去除率達到98.29%，土壤中殘存的重金屬銅含量僅為0.04mg/g，低于《土壤環(huán)境質量標準》（GB15618-1995）中規(guī)定的二級土壤含銅量最高限值——0.05mg/g。為了高效去除土壤淋洗滲出液及地下水中存在的重金屬污染物質，本課題采用平行對比試驗，對可滲透反應格柵中的填料材料進行篩選。研究證明，廢鐵屑+活性炭+粉煤渣按照1:1:1體積比混合，作為CH-PRB土壤修復技術中可滲透反應格柵的填料，可對土壤淋洗滲出液及地下水中的重金屬和有機物起到很好的去除效果。最終出水水質為：[Cu]=0mg/L，COD=9.80mg/L，pH值=5.11-5.12。研究結果證明CH-PRB土壤修復技術可高效、穩(wěn)定、持續(xù)處理紅壤及地下水中重金屬污染物質。 參照連續(xù)攪拌反應器（CSTR），建立可降解螯合劑淋洗系統(tǒng)的反應動力學模型，確立了污染土壤體積、土壤中重金屬提取率與淋洗液停留時間、淋洗時間等因素之間的關系，初步構建了CH-PRB土壤修復技術的設計體系，為該技術的推廣與應用提供參考。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X53
【圖文】：

圖 2-1 風干后過 100 目待試土樣備污染時間對土樣成分的影響，保證土的干擾，本課題采用人工模擬污染土壤經風干過 18 目篩的土樣 1kg，將一，加入到土壤中，在高密度聚乙烯容置到高密度聚乙烯容器中，壓勻并放四分法取適量土樣，用 18 目尼龍篩四分法取出一部分，磨細使之全部通

47圖 3-3 溶質土柱遷移試驗裝置 圖 3-4 溶質土柱遷移試驗裝置（2） 試驗土壤來源及物化性質試驗用土壤取自距江西省南昌市約 20km 新建縣郊區(qū)，采集地表以下 0m－壤，土壤呈紅色。

47圖 3-3 溶質土柱遷移試驗裝置 圖 3-4 溶質土柱遷移試驗裝置（2） 試驗土壤來源及物化性質試驗用土壤取自距江西省南昌市約 20km 新建縣郊區(qū)，采集地表以下 0m－壤，土壤呈紅色。

【引證文獻】

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2 翟琨;向東山;殷艷;范然;;EDTA對Cu污染農田土壤的淋洗實驗研究[J];土壤通報;2015年05期

3 盧紅玲;肖光輝;劉青山;彭新德;;土壤鎘污染現(xiàn)狀及其治理措施研究進展[J];南方農業(yè)學報;2014年11期

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本文編號：2792177