發(fā)布時間：2018-03-20 17:23

  本文選題：上海地質(zhì)　切入點：鎘污染　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：上海是一個工業(yè)化高度發(fā)達(dá)的城市,是全國的經(jīng)濟(jì)金融中心。在過去工業(yè)化高速發(fā)展的幾十年里,上海的經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了可喜可賀的成績,與此同時,上海地區(qū)也面臨著比較嚴(yán)重的土壤重金屬污染問題。但是,目前上海地區(qū)土壤重金屬污染的研究多停留在表層的耕作層或者路邊的灰塵方面,而對重金屬污染在上海地區(qū)不同地層不同類型的原狀土中遷移擴(kuò)散的規(guī)律基本空白。因此,本文從地質(zhì)學(xué)角度出發(fā),以上海淺部地層中的粉質(zhì)粘土和粉砂土為研究對象,以鎘為例,采用室內(nèi)土柱模擬試驗和化學(xué)定量分析等方法,研究了重金屬鎘離子在上海淺層粘性土和砂性土中的吸附及擴(kuò)散遷移規(guī)律,分析了其內(nèi)在機(jī)理,并運(yùn)用Geostudio軟件對鎘在粉質(zhì)粘土中的遷移試驗進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出了以下主要結(jié)論:(1)上海這種低滲透系數(shù)粉質(zhì)粘土中水對溶質(zhì)的對流遷移作用很小,重金屬遷移主要依賴于水動力彌散和分子擴(kuò)散作用。低滲土中重金屬遷移與滲流不同步,且可認(rèn)為關(guān)系很小,試驗中不同的滲流情況卻得到了極為相近的遷移結(jié)果,推斷分子擴(kuò)散是其遷移的主要方式。(2)重金屬鎘在粉質(zhì)粘土中遷移是按照濃度呈階梯狀自上而下非線性遞減的模式進(jìn)行的。在某段或多段深處會出現(xiàn)濃度相等或相近的階段,這反映了濃度擴(kuò)散的極限趨勢及遷移和吸附作用的平衡。由于粘性土的吸附滯留和機(jī)械阻擋等作用,重金屬污染在粘性土遷移擴(kuò)散不能順暢自由地很快進(jìn)行,而是會在濃度差的作用下一點點以分子擴(kuò)散的方式遷移下去,自上而下、由密及疏地呈現(xiàn)出不同的濃度梯度,濃度梯度也以數(shù)量級遞減的趨勢變化。(3)重金屬鎘在強(qiáng)堿性的粉砂土中的遷移沒有在粘性土中那樣明顯的分子擴(kuò)散和解吸過程,而主要是對流遷移-機(jī)械彌散過程和吸附過程。鎘的運(yùn)移被土強(qiáng)烈的化學(xué)吸附滯留作用所主導(dǎo),水的對流遷移作用又因強(qiáng)堿性粉砂的強(qiáng)吸附作用而表現(xiàn)微弱。粉砂土遷移試驗中溶質(zhì)99%在表面,極少量到達(dá)了1-3厘米的深處,可見,水的滲流對重金屬Cd在上海強(qiáng)堿性砂性土中的遷移影響也不大。(4)通過鎘在粉砂土中的吸附穿透試驗得到,上海地區(qū)強(qiáng)堿性粉砂土對鎘的吸附飽和值約為2566mg/kg。土壤對離子的吸附飽和值體現(xiàn)了土壤對離子的吸附能力,土壤pH是影響吸附飽和值的重要因素。粉砂土對重金屬鎘的吸附能力與其單位質(zhì)量接觸的溶質(zhì)質(zhì)量成負(fù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系,即隨著單位質(zhì)量接觸的溶質(zhì)質(zhì)量的增大,粉砂土單位質(zhì)量吸附的溶質(zhì)質(zhì)量也跟著增加,增加的速率不斷減小,直到增加的速率為零達(dá)到吸附飽和。(5)應(yīng)用Geostudio對粘性土柱遷移試驗進(jìn)行數(shù)值模擬,通過穩(wěn)態(tài)滲流、對流-彌散和粒子示蹤分析,得到的滲流結(jié)果與污染物遷移距離與試驗結(jié)果相符,證實了用Geostudio軟件進(jìn)行數(shù)值模擬預(yù)測土壤污染物遷移的可行性。(6)在場地調(diào)查前,應(yīng)充分搜集原場地使用類型、可能污染物的類型、場地使用的年限、污染物排放管道的布置、排放途徑、污染物的排量等資料,方便在詳細(xì)調(diào)查之前更好地分析、模擬和預(yù)估,減少盲目的工作量。
[Abstract]:Shanghai is a highly developed industrialized city, is the country's economic and financial center. The rapid development of industrialization in the past few decades, Shanghai's economic development has made gratifying achievements, at the same time, Shanghai is also facing the serious pollution of soil heavy metal pollution problem. However, the study of heavy metal pollution in soil in Shanghai area stay in the surface of the dust layer or roadside tillage, and the basic laws of migration and diffusion of heavy metal pollution in different blank strata in the Shanghai area of different types of undisturbed soil. Therefore, this paper from the perspective of geology, Shanghai shallow silty clay and silty sand as the research object, using cadmium as an example, using the indoor soil column simulation experiment and quantitative chemical analysis methods, adsorption and diffusion transfer regularity of heavy metal cadmium ion in Shanghai shallow clay soil and sand soil. Law, analyzes its internal mechanism, and use the Geostudio software to simulate the migration test of cadmium in silty clay, the main conclusions are as follows: (1) small advective transport in Shanghai the low permeability coefficient of silty clay water to solute, heavy metal migration mainly depends on the hydrodynamic dispersion and the molecular diffusion and migration of heavy metals in soil. The flow is not synchronized with low permeability, and argues that the relationship is very small, the test in different seepage conditions have been very close to the migration, infer the molecular diffusion is the main migration. (2) the heavy metal cadmium in silty clay migration is in accordance with the concentration is decreasing the ladder from top to bottom nonlinear model carried out. In one or more sections of deep concentration will appear equal or close to the stage, which reflects the trend of migration and concentration diffusion limit and adsorption equilibrium. Because of clay The adsorption and mechanical barrier function, diffusion cannot smooth freely soon the migration of heavy metal pollution in soil, but difference in concentration under the action of a little bit to the molecular diffusion migration down from top to bottom, from dense and sparse showing different concentration gradient, the trend of changes in the concentration gradient magnitude to also decline. (3) the migration of cadmium in strong alkaline silt in not in cohesive soil as distinct molecular diffusion and desorption process, which is mainly mechanical convection diffusion process and adsorption process. The migration of cadmium was strong chemical adsorption and soil retention effect dominated by advective transport of water and due to strong adsorption of strong alkaline silt and silty sand. Weak solute migration test 99% on the surface, very little at depths of 1-3 cm visible, water seepage on the heavy metal Cd in Shanghai alkali sand Effect of migration in soil is small. (4) obtained by adsorption of cadmium in silty sand in the penetration test, the adsorption of strong alkaline silt in Shanghai area on the CD saturation value of about 2566mg/kg. soil on ion adsorption saturation value reflects the adsorption capability of soil ion, soil pH is an important factor affecting the adsorption saturation value silty sand. The adsorption capacity of cadmium and the unit mass contact quality solute negative exponential function, with the increase of solute quality per unit mass of the contact, the quality of powder sand adsorption solute units will also increase, the increase rate decreases, the rate of increase is zero until the adsorption reached saturation (5. The application of Geostudio) on the clay column Migration Experiment and numerical simulation, the steady flow, the convection dispersion analysis and particle tracing, the result is consistent with the seepage of pollutant migration distance and test results, Confirmed using Geostudio software to simulate the feasibility of predicting soil pollutant migration. (6) at the venue before the survey, should fully collect original use of the site type, site type may pollutants, the use of age, pollutant discharge piping layout, discharge of pollutants, emissions and other information, to facilitate a better analysis in detail before the investigation, simulation and prediction, reduce the workload of the blind.

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X53

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本文編號：1640070