粉煤灰复垦土壤中重金属元素的淋溶实验研究

摘要

近年来，随着我国工业化和城市化发展进程的加快促使能源在中国的需求越来越大，燃煤发电是中国电力能源的主要来源，中国是世界上最大的煤炭消费国，也是世界上粉煤灰排弃量最多的国家。由于粉煤灰具有低堆密度、高持水量、适宜的pH值等特点，可以提高土壤的耐久性、刚度和强度，利用粉煤灰作为土壤的充填物料，恢复土壤原有的利用方式，能够提高土壤培肥效果，缩短复垦周期，具有矿区废弃物的回收利用和土壤复垦的双重功效，目前粉煤灰已经成功应用于土壤修复、矿山复垦等方面。
　　然而，在自然降水的条件下，降水的流动性将导致粉煤灰浸出液中的某些重金属元素通过周围的土壤或者岩石的间隙扩散到更深的地下间隙或者更远处，当降水产生的间隙流动的输送性增强，粉煤灰复垦土壤中的某些重金属元素可能会对水环境造成较大的污染。本文通过逐级化学提取实验研究实验中粉煤灰的元素赋存状态，实验结果表明，砷、铬、铜、锌的水溶态和可交换态的含量比例占总含量的0.2％～5.9％之间，属于较容易被浸出的状态，而残渣态占总量的比例较大，属于比较稳定的状态，较难浸出。在酸性条件下，元素的碳酸盐结合态容易被释放出。
　　通过对粉煤灰复垦的土壤连续淋滤2h、8h、14h，对浸出液进行现场分批采样，采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对浸出液中的砷、铬、铜、锌、硒和锑元素进行分析测定，研究粉煤灰复垦土壤中重金属含量的时空变异规律，分析其可能的污染。研究结果表明，随着复垦土壤距离的增加，这些元素的浓度呈现规律性变化。在下游土壤中，砷元素与铬元素随着复垦距离的增加，浓度一直在增加，其最大平均浓度分别是水体背景值的三倍和五倍;相反，锌元素的浓度随着复垦距离的增加一直在减少。铜元素和锑元素的浓度随着复垦距离的增加先增加后减少;然而，硒元素的浓度在整个淋滤过程中随着复垦距离的增加先减少后增加。不同的元素在浸出液中有不同程度的富集。另一方面，砷元素和锌元素的淋滤浓度排序均为14h＞2h＞8h，铬元素和铜元素的淋滤浓度排序均为2h＞8h＞14h，硒元素的淋滤浓度排序为14h＞8h＞2h，而锑元素的淋滤浓度排序为8h＞2h＞14h。研究结果可为粉煤灰在土壤复垦中的农业利用提供有用的信息。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外硼费觋状

1．2．1 粉煤灰的研究现状

1．2．2 土壤复垦的发展现状

1．3 课题来源与研究内容

1．4 技术路线

第二章 粉煤灰充填复垦土壤的淋溶实验

2．1 研究区域概况

2．2 样品采集

2．3 样品分析

2．3．1 样品的前处理

2．3．2 样品的测试

2．3．3 质量控制

2．4 淋滤实验

2．4．1 实验装置与设计

2．4．2 实验方法

2．5 本章小结

第三章 逐级化学提取实验

3．1 粉煤灰的特性

3．2 逐级化学提取实验方法

3．3 粉煤灰中重金属元素的赋存形态研究

3．4 本章小结

第四章 重金属元素的淋溶析出特征研究

4．1 重金属元素的淋溶浓度分析

4．2 重金属元素的淋溶特征分析

4．2．1 砷元素的淋溶特征分析

4．2．2 铬元素的淋溶特征分析

4．2．3 铜元素的淋溶特征分析

4．2．4 锌元素的淋溶特征分析

4．2．5 硒元素的淋溶特征分析

4．2．6 锑元素的淋溶特征分析

4．2．7 六种不同元素淋溶特征分析

4．3 浸出液的环境问题

4．4 本章小结

第五章 总结与建议

5．1 本文主要总结

5．2 下一步工作建议

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况