【摘要】：土壤是組成地球生態(tài)環(huán)境的重要部分，也是人類(lèi)生存的寶貴資源。近年來(lái)，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(yán)重。在過(guò)去50年里，粗略統(tǒng)計(jì)排放到全球環(huán)境中的鎘達(dá)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(dāng)一部分進(jìn)入土壤，致使世界各國(guó)土壤出現(xiàn)不同程度的污染問(wèn)題。土壤重金屬污染致使人類(lèi)生存環(huán)境質(zhì)量惡化，導(dǎo)致各類(lèi)污染事件頻發(fā)，嚴(yán)重危害生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)和人類(lèi)的生存健康。因而，土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。 目前各國(guó)都在為研究與開(kāi)發(fā)重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)作出努力，常規(guī)的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)有物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)、植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)以及電動(dòng)力學(xué)修復(fù)技術(shù)等。但以上土壤修復(fù)技術(shù)存在運(yùn)行費(fèi)用高、片面強(qiáng)調(diào)土壤污染而忽視了土壤——地下水系統(tǒng)的整體性、對(duì)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(fù)技術(shù)十分有限。 針對(duì)以上問(wèn)題，本課題以我國(guó)南昌地區(qū)特征土壤——紅壤作為研究對(duì)象，以銅和鎳為特征污染物，提出新的土壤修復(fù)技術(shù)——可降解螯合劑淋洗法+可滲透反應(yīng)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(fù)技術(shù)，國(guó)內(nèi)外的環(huán)境工作者已具備完善的工程經(jīng)驗(yàn)�？蓾B透反應(yīng)格柵（permeable reactive barrier，PRB）技術(shù)是一種新的地下水處理技術(shù)，該技術(shù)在國(guó)外已有廣泛應(yīng)用。CH-PRB土壤修復(fù)技術(shù)將土壤和地下水視為整體，在修復(fù)重金屬污染土壤的同時(shí)，處理受污染的地下水。且CH-PRB技術(shù)采用經(jīng)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(zhì)去除效果的同時(shí)，避免了對(duì)環(huán)境造成的二次污染。 本課題通過(guò)人工模擬污染紅壤，進(jìn)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?jiān)鼞B(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(yàn)，以硫酸銅溶液為特征污染物，以淺層積水，自由漫流進(jìn)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(kuò)散過(guò)程，研究重金屬在紅壤中的擴(kuò)散、賦存形態(tài)的分布及遷移規(guī)律，并運(yùn)用瞬間剖面法計(jì)算出重金屬溶液在紅壤中的水動(dòng)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(dòng)力彌散系數(shù)分布方程。以對(duì)流——彌散模型(Convective——Dispersive Model，CD模型)為基礎(chǔ)，耦合水動(dòng)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(zhì)遷移模型。 通過(guò)燒杯試驗(yàn)，對(duì)比研究殼聚糖、EDTA及檸檬酸三鈉三種螯合劑對(duì)紅壤中重金屬（銅和鎳）的浸提效果。研究表明，生物螯合劑——?dú)ぞ厶强勺鳛榱芟匆簯?yīng)用于修復(fù)紅壤的重金屬污染，且多種重金屬共存時(shí)，在浸提過(guò)程中各種金屬間表現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用。 構(gòu)建CH-PRB土壤修復(fù)技術(shù)系統(tǒng)，以0.2g/L殼聚糖溶液作為淋洗液對(duì)直徑20cm，高100cm，平均含銅量為2.34mg/g銅污染土柱進(jìn)行修復(fù)試驗(yàn)。修復(fù)進(jìn)行42天，待修復(fù)土壤中銅的去除率達(dá)到98.29%，土壤中殘存的重金屬銅含量?jī)H為0.04mg/g，低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）中規(guī)定的二級(jí)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(zhì)，本課題采用平行對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)可滲透反應(yīng)格柵中的填料材料進(jìn)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(fù)技術(shù)中可滲透反應(yīng)格柵的填料，可對(duì)土壤淋洗滲出液及地下水中的重金屬和有機(jī)物起到很好的去除效果。最終出水水質(zhì)為：[Cu]=0mg/L，COD=9.80mg/L，pH值=5.11-5.12。研究結(jié)果證明CH-PRB土壤修復(fù)技術(shù)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(zhì)。 參照連續(xù)攪拌反應(yīng)器（CSTR），建立可降解螯合劑淋洗系統(tǒng)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)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(shí)間、淋洗時(shí)間等因素之間的關(guān)系，初步構(gòu)建了CH-PRB土壤修復(fù)技術(shù)的設(shè)計(jì)體系，為該技術(shù)的推廣與應(yīng)用提供參考。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：X53
【圖文】：

圖 2-1 風(fēng)干后過(guò) 100 目待試土樣備污染時(shí)間對(duì)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(jīng)風(fēng)干過(guò) 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(xì)使之全部通

47圖 3-3 溶質(zhì)土柱遷移試驗(yàn)裝置 圖 3-4 溶質(zhì)土柱遷移試驗(yàn)裝置（2） 試驗(yàn)土壤來(lái)源及物化性質(zhì)試驗(yàn)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(zhì)土柱遷移試驗(yàn)裝置 圖 3-4 溶質(zhì)土柱遷移試驗(yàn)裝置（2） 試驗(yàn)土壤來(lái)源及物化性質(zhì)試驗(yàn)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(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 梁嘯;劉曉文;吳文成;李杰;方曉航;李云標(biāo);陳顯斌;;電子廢物拆解廢渣周邊農(nóng)田重金屬的污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào);2015年10期

2 翟琨;向東山;殷艷;范然;;EDTA對(duì)Cu污染農(nóng)田土壤的淋洗實(shí)驗(yàn)研究[J];土壤通報(bào);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(jìn)展[J];南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào);2014年11期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 陸書(shū)玉;宋鵬程;;長(zhǎng)江三角洲地區(qū)土壤與地下水污染現(xiàn)狀及防治對(duì)策[A];第11屆長(zhǎng)三角科技論壇環(huán)境保護(hù)分論壇暨上海市環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)第18屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 杜穎哲;二VA英生物檢測(cè)法在重金屬超累積植物熱處置中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 灑永芳;含水層中污染物向土壤垂向遷移的水力調(diào)控措施及其影響研究[D];西南交通大學(xué);2018年

2 楊彤;污染地下水中溶質(zhì)向土壤垂向遷移規(guī)律及機(jī)理研究[D];西南交通大學(xué);2018年

3 李杰;生物炭復(fù)合金屬氧化物的制備及其去除水中重金屬的機(jī)制研究[D];青島科技大學(xué);2018年

4 周少燕;三種豆科植物對(duì)銅尾礦礦砂的抗性及修復(fù)潛力研究[D];江西財(cái)經(jīng)大學(xué);2017年

5 彭鷗;鎘脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響及米鎘積累的關(guān)鍵時(shí)期探究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

6 邵菁;氯離子在邊坡中運(yùn)移特征模擬試驗(yàn)研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2017年

7 劉德龍;重金屬鎘在上海淺地層中的縱向遷移吸附試驗(yàn)及模擬研究[D];吉林大學(xué);2017年

8 嚴(yán)律恒;乙二胺四乙酸二鈉、檸檬酸與茶皂素修復(fù)鉛污染土壤效果研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

9 李萌;天津市某鎳污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及修復(fù)技術(shù)研究[D];天津科技大學(xué);2016年

10 周鷹;石灰播撒旋耕復(fù)式作業(yè)機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2792177