淮南潘一矿区,选择重金属镉(Cd)(组图)

【摘要】：溶解性有机碳(DOC)是土壤有机碳的重要组成部分,具有移动快,稳定性差,易氧化分解的特点,对污染物特别是重金属具有很强的吸附和络合能力,影响重金属在土壤中吸附解吸行为。本论文围绕淮南潘一矿区,选择重金属镉(Cd)为污染物典型代表,通过对煤矸石风化物和土壤的基本理化特性、Cd和DOC含量的测定,影响因素的确定,系统分析了煤矸石风化物-土壤系统中DOC的分布特征、DOC和Cd吸附解吸机制及动力学模型。最后研究了在该系统中DOC影响下弱风化 中风化,Cd的吸附解吸机制及动力学模型,并建立了小尺度多因素耦合函数模型。(1)DOC在煤矸石风化物-土壤系统中的分布特征表明:煤矸石风化物中DOC含量高于土壤,DOC在雨水的淋溶作用下,向周边土壤迁移趋势明显,对周边土壤DOC含量有较大的贡献,贡献率随离煤矸石山距离的增大而降低。在垂直方向上,煤矸石风化物中DOC含量随深度的增加逐渐变大;土壤中DOC含量则先减少后增大。另一方面,DOC含量随着温度、pH、含水率的增加而增大,与有机质、全氮、速效磷之间呈极显著或显著正相关关系。(2)DOC在煤矸石风化物和土壤中的吸附解吸特性表明:煤矸石风化物对DOC的吸附量和解吸量均低于土壤,并随着DOC浓度的升高而增大,但煤矸石风化物对DOC的解吸率大于土壤。

#

因此,DOC容易通过淋溶和雨水径流途径进入土壤,增大土壤DOC含量。煤矸石风化物和土壤对DOC的吸附、解吸动力学曲线表明,吸附和解吸过程都存在2个阶段,即快速反应阶段和慢速反应阶段。吸附过程包括0～1h的快速吸附和1.2～6h的慢速吸附;解吸过程包括0～1h的快速解吸和1.2～6h的慢速解吸。(3)Cd在煤矸石风化物和土壤中的吸附解吸特性表明:煤矸石风化物对Cd的吸附量和解吸量均高于土壤,并随着Cd浓度的升高而增大。另一方面,煤矸石风化物对Cd的解吸率大于土壤,因此Cd容易通过淋溶和雨水径流途径迁移进入土壤、地表水及地下水,造成二次污染。煤矸石风化物和土壤对Cd的吸附、解吸动力学曲线表明弱风化 中风化,吸附和解吸过程都存在2个阶段,即快速反应阶段和慢速反应阶段。吸附过程包括0～0.5h的快速吸附和1～12h的慢速吸附;解吸过程包括0～2h的快速解吸和2.5～12h的慢速解吸。(4)DOC影响下,Cd在煤矸石风化物和土壤中的吸附解吸特性表明:DOC的加入,能够抑制煤矸石风化物和土壤对Cd的吸附能力,使吸附率降低了7.55%～15.04%,同时提高了二者对Cd的解吸能力,解吸率提高了 20.10%～50.29%。 #

不同浓度DOC影响下,随着DOC浓度的增大,煤矸石风化物和土壤对Cd的吸附量逐渐减小,解吸量逐渐增大。DOC影响下,煤矸石风化物和土壤对Cd的吸附、解吸动力学曲线表明,吸附和解吸过程都存在2个阶段,即快速反应阶段和慢速反应阶段。吸附过程包括0～0.5h的快速吸附和1～12h的慢速吸附;解吸过程包括0～2h的快速解吸和2.5～12h的慢速解吸。(5)分别建立了 Cd在煤矸石风化物-土壤系统中吸附解吸多因素耦合函数模型:采用灰色理论对Cd在煤矸石风化物和土壤中的吸附量、解吸量影响因素进行灰色关联分析排序为:Cd浓度DOC浓度pH温度。利用回归分析方法,分别建立了在DOC影响下,煤矸石风化物和土壤对Cd吸附量、解吸量多因素耦合函数模型,即:Y=a+bXHA+cXT+dXpH+eXCd。该模型与实测值进行验证相对误差较小,可以应用于淮南复垦区域内或类似矿区的预测和验证工作。综上所述,进入土壤环境中的Cd易于吸附,长期滞留在土壤环境导致土壤污染。而DOC的加入,能明显抑制煤矸石风化物和土壤对Cd的吸附能力,且能有效降低Cd的吸附量,提高其解吸量,为利用土壤污染修复技术来治理Cd污染土壤提供一种新的思路和方法。 #