濟南南部山區(qū)典型土壤中Cr和Cd運移實驗研究.pdf

1、濟南泉域地下水的質量與安全是近年來學術界關注的焦點，保護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，一旦進入到地下水，就會給人類健康和環(huán)境安全帶來嚴重的后果。重金屬Cr（Ⅵ）和Cd進入地下水的途徑主要通過土壤向下運移滲濾，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移的規(guī)律，提前給出便于操作的防控措施，可以獲得不錯的地下水污染預防效果。本文通過開展室內一維土柱實驗，分別觀察不同

2、高度、不同流速、不同取樣時間和不同生物炭添加比例對Cr（Ⅵ）和Cd運移的影響，得到重金屬Cr（Ⅵ）和Cd在樣土中的運移規(guī)律，評估生物炭對Cr（Ⅵ）和Cd運移控制的效果。最后，應用描述溶質運移的數學方法對穿透曲線進行描述，獲得縱向彌散系數，預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。本次研究主要的成果和結論如下：
　　（1）從Cr（Ⅵ）和Cd單獨運移的穿透曲線可以看出，總體上，兩種重金屬在三

3、種土壤介質中運移的速度隨著流速的增大而增大，隨著運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）的運移，表現出向深層土壤和地下水很強的運移能力。在低流速情形下，添加生物炭能明顯抑制Cr（Ⅵ）的運移，且隨著生物炭添加比例的增加，抑制效果也隨之增加。而Cd在三種土壤介質中運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的運移，Cd傾向于被控制在較淺層的土壤中，且控制效果隨著運移距離、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，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有更強的吸附能力。
　?。?）通過對生物炭的物理化學特性進行分析，得到生物炭對 Cr（Ⅵ）和Cd運移控制的實驗機理為：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，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官能團，可與重金屬離子發(fā)生配位絡合，形成金屬絡合物，生物炭擁有很高的陽離子交換能力（CEC），促進土壤中的Cr（Ⅵ）和Cd水解形成沉淀。
　　（4）利用“三點法”公式，得出不同條件下重金屬運移的縱向彌散系數。發(fā)現在同等流速、同樣的生物炭添加比例下，不同運移距離下Cr（Ⅵ）和Cd的縱向彌散