再生水灌溉條件下土壤-地下水系統(tǒng)六價(jià)鉻遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究.pdf

1、為了保持和擴(kuò)大有效的水供應(yīng)，家庭、工業(yè)、商業(yè)以及農(nóng)業(yè)對(duì)水資源日益增長(zhǎng)的需求已經(jīng)使水的再生及其利用變成一個(gè)越來(lái)越具有吸引力的方案。再生水中的有毒化學(xué)物質(zhì)和致病性微生物的出現(xiàn)不但對(duì)人類健康不利，而且還會(huì)污染土壤和地下水，如重金屬。六價(jià)鉻有毒，且致癌、致突變，在美國(guó)20種污染物質(zhì)中列17位。鉻廣泛用于許多工業(yè)和商業(yè)生產(chǎn)，例如電鍍、鞣革、礦石和石油冶煉、印染和木材防腐、無(wú)機(jī)化學(xué)以及廢棄物和其他金屬加工工業(yè)。在環(huán)境中，金屬鉻非常易于發(fā)生氧化還原反

2、應(yīng)，主要以三價(jià)和六價(jià)兩種狀態(tài)出現(xiàn)。這兩種氧化態(tài)具有相反的毒性和遷移性：三價(jià)鉻無(wú)毒且不易遷移，而六價(jià)鉻有毒且易于遷移。 為了預(yù)測(cè)和理解鉻元素的潛在危害，必須搞清楚土壤和水中影響鉻行為的化學(xué)反應(yīng)，本文對(duì)此進(jìn)行了綜述和進(jìn)一步研究。主要研究?jī)?nèi)容如下： 通過(guò)批量平衡試驗(yàn)，研究了六價(jià)鉻在土壤中的吸持反應(yīng)，并進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)模型擬合和吸持等溫線平衡模型擬合研究。試驗(yàn)共三種土壤、六個(gè)濃度和兩個(gè)溫度，同時(shí)運(yùn)用六個(gè)動(dòng)力學(xué)模型和四個(gè)平衡模型進(jìn)行了

3、模擬。結(jié)果表明，由于六價(jià)鉻的陰離子特性，六價(jià)鉻在土壤中的物理化學(xué)特性非常復(fù)雜，而且不易于被土壤所吸持，吸持量較小，而且吸持不穩(wěn)定。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，達(dá)到了較好的模擬效果，為進(jìn)一步研究提供了依據(jù)。 通過(guò)批量平衡試驗(yàn)，研究了玉米秸稈、抗壞血酸、腐殖酸以及三種化學(xué)肥料等物質(zhì)對(duì)土壤吸持六價(jià)鉻行為的影響。結(jié)果表明，玉米秸稈和抗壞血酸可以有效地促進(jìn)六價(jià)鉻在土壤中的吸持(吸附和還原)。玉米秸稈是一種有機(jī)物料，它可以促進(jìn)六價(jià)鉻的吸持。本研究通過(guò)批平

4、衡試驗(yàn)，描述了不同玉米秸稈投入量對(duì)土壤吸持六價(jià)鉻的影響及其動(dòng)力學(xué)過(guò)程，并且通過(guò)10個(gè)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了擬合，擬合效果較好。另外，還描述了反應(yīng)的吸附等溫線和平衡模型，結(jié)果可以用Herry模型、langmuir模型、Freundlich模型和Tekmin模型進(jìn)行較好模擬。結(jié)果表明，玉米秸稈可以有效地促進(jìn)六價(jià)鉻在土壤中的吸持，可以作為六價(jià)鉻的吸附劑。該結(jié)果具有良好的環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。由于抗壞血酸是一種無(wú)毒且存在廣泛的人類和動(dòng)物還原劑，它易溶于

5、水且在各種土壤中易于遷移。把六價(jià)鉻還原為無(wú)毒、低遷移性的三價(jià)鉻，具有較好的環(huán)境意義。本文研究了在弱堿性土壤條件下，抗壞血酸對(duì)六價(jià)鉻的還原作用。結(jié)果表明，抗壞血酸可用于含六價(jià)鉻的再生水灌溉條件下六價(jià)鉻的有效還原，減少對(duì)土壤及地下水的污染?；瘜W(xué)肥料和腐殖酸在北京市典型土壤中對(duì)六價(jià)鉻的吸持作用的影響不很明顯。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)室土柱試驗(yàn)，研究了六價(jià)鉻在排水條件下飽和土壤中的運(yùn)移規(guī)律，并用HYDRUS-1D模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了模擬。取得了在耕作