Pb（Ⅱ）污染土淋洗修复技术与预测评价模型研究

论文摘要

随着我国城市化进程的加快和产业结构调整政策的实施，我国土地重金属污染现象十分严重，由此而带来的环境、健康风险及经济损失不可估量，大量的重金属污染遗留场地亟需修复。本文以Pb2+污染土为研究对象，系统研究了振荡淋洗和柱淋洗作用下污染土中Pb2+的去除机制与影响规律，提出了Pb污染粘土两阶段淋洗修复技术，建立了淋洗作用下污染土中Pb2+吸附-解吸-运移动力学模型，构建了污染场地修复效果评价模糊数学模型。主要工作如下：（1）开展不同淋洗剂对不同负荷Pb2+污染土振荡淋洗效果及影响规律研究，提出Pb2+污染土最优淋洗剂及控制条件。分别采用清水、1MHCl、0.1M酒石酸、0.05MNa2EDTA和0.01M鼠李糖脂及其组合对自制的不同污染负荷（50、150、200mg/kg）Pb污染土进行振荡淋洗，并研究了时间、pH、液固比、浓度、温度及有机质对淋洗特性的影响规律。（2）开展Pb2+污染土土柱淋洗特性研究，开发一套污染土淋洗修复装置。通过自制淋洗土柱，采用0.05MNa2EDTA作淋洗剂对Pb2+污染土进行柱淋洗，研究了土壤污染时间、孔隙比、淋洗液流速、注液位置及多次淋洗影响机制。（3）提出污染粘土改性淋洗修复方法，开展淋洗液回收处理方法研究。针对Pb污染粘土淋洗效果差，处理后的土壤可二次利用价值低的特点，采用砂土对其进行改性，淋洗效果可提高近20%，且淋洗后粘土的强度显著提高，当砂土添加量达到30%左右时，改性粘土C、φ值可达最大值。采用有机硫TMT对淋洗废液进行处理，当淋洗液pH等于9，添加量为1倍摩尔比(Pb2+～2/3TMT)Pb2+浓度，反应10min时，淋洗液中Pb2+的去除率可达到85%以上。（4）建立Pb污染土吸附-解吸-迁移动态过程环境预测模型。开展Pb2+吸附等温线、解吸动力学研究。结合土壤水渗流方程、溶质运移方程及Pb2+解吸动力学方程，建立了Pb2+动态释放传输过程模型，并对模型进行了数值求解，数值模拟了污染土中Pb2+释放传输过程，通过实例验证了模型的有效性。（5）构建Pb污染场地修复效果评价体系及模型。将模糊数学原理应用于Pb污染场地修复效果的评价中，建立了综合评价指标体系，体现了污染场地修复效果评价的层次性和模糊性，克服了污染场地评价过程中单、少指标评价的片面性，提高了评价结果的精确度和效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 我国土壤重金属污染现状
• 1.1.2 土壤 Pb 污染来源及形态分布特征
• 1.1.3 土壤 Pb 污染的危害
• 1.1.4 Pb 污染土地修复的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 Pb 污染土修复技术
• 1.2.2 Pb 污染土淋洗剂研究现状
• 1.2.3 Pb 污染土淋洗机理研究现状
• 1.2.4 Pb 污染土淋洗过程试验研究现状
• 1.3 本文主要研究内容及思路
• 1.3.1 现有研究存在的问题
• 1.3.2 本文研究内容及思路
• 第2章 Pb 污染土振荡淋洗特性试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 试验材料与方法
• 2.2.1 污染土制备及其性质
• 2.2.2 淋洗剂及其性质
• 2.2.3 淋洗溶液制备及主要试验仪器
• 2.2.4 试验方法
• 2.3 试验结果及分析
• 2.3.1 淋洗剂及其组合淋洗效果比较
• 2.3.2 淋洗时间影响特性
• 2.3.3 液固比影响特性
• 2.3.4 淋洗液浓度影响特性
• 2.3.5 淋洗液 pH 值影响特性
• 2.3.6 淋洗液温度影响特性
• 2.3.7 污染土有机质含量影响特性
• 2.4 本章小结
• 第3章 Pb 污染土土柱淋洗特性试验研究
• 3.1 概述
• 3.2 柱淋洗试验研究
• 3.2.1 试验装置及方法
• 3.2.2 污染时间影响特性研究
• 3.2.3 土壤孔隙比影响特性研究
• 3.2.4 淋洗液流速影响特性研究
• 3.2.5 注液位置影响特性研究
• 3.2.6 反复淋洗效果研究
• 3.2.7 淋洗前后 Pb2+形态变化
• 3.3 污染土淋洗修复装置开发
• 3.3.1 装置开发原理与设计图
• 3.3.2 装置具体实施方式
• 3.4 本章小结
• 第4章 Pb 污染粘土两阶段淋洗修复方法研究
• 4.1 概述
• 4.2 试验材料与方法
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 试验方法
• 4.3 试验结果与分析
• 4.4 铅淋洗液处理方法研究
• 4.4.1 试验设计
• 4.4.2 结果与讨论
• 4.5 本章小结
• 第5章 污染土中 Pb 动态释放过程环境预测模型研究
• 5.1 概述
• 5.2 淋洗过程动力学模型建立
• 5.2.1 不同污染负荷土壤中 Pb2+的吸附等温线
• 5.2.2 EDTA 对不同污染负荷土壤中 Pb2+的解吸动力学
• 5.3 淋洗过程污染物铅传输动力学模型
• 5.3.1 模型建立
• 5.3.2 模型的有限差分解法
• 5.3.3 模型运用
• 5.3.4 模型可靠性验证
• 5.4 本章小结
• 第6章 Pb 污染场地修复效果评价模型研究
• 6.1 概述
• 6.2 模糊评价理论
• 6.3 修复效果评价模型
• 6.4 应用实例
• 6.5 本章小结
• 第7章 主要结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果