浅谈污染物在冻融活动层中迁移的初步试验研究

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1、中国科学院寒区旱区环境与工程研究所硕士学位论文污染物在冻融活动层中迁移的初步试验研究姓名：杨宁芳申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：牛富俊20070501污染物在冻融活动层中迁移的初步试验研究杨宁芳(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室，兰州，730000)摘要多年冻土作为一种负温地质体，其存在决定于冻土区的区域热量平衡。多年冻土的分布和保存对于环境条件的依赖性很强，对环境变化极为敏感。现代多年冻土分布面积占全球陆地面积的25％，包括季节冻土在内则要占到50％。中国多年冻土的面积约2．15×

2、106kmz，占全国陆地面积的22．4％，主要分布于青藏高原和东北的大、小兴安岭地区。近年来，随着我国东北及青藏高原冻土区大规模的公路、铁路、输油管道和房屋的建设、矿山开采以及森林采伐等活动的进行，冻土地区的工矿业废渣及生活垃圾等废弃物也逐渐增加。废弃物中含有大量的有毒有害成分，如处理不当使其进入土壤和水体，就会污染土壤和水源，影响植被的生长，甚至危害到附近居民的健康状况；废弃物腐烂、降解过程释放的热量可影响相关区域的水热平衡，加速堆放点及填埋场周围冻土层的融化，改变冻土区的工程地质环境，破坏建筑场地和建筑物的稳定性

3、。为了保护冻土环境，安全合理地处理冻土地区的废弃物，首先应该了解污染物在冻融活动层中是如何迁移的，清楚其在冻融活动层中的迁移规律。本文室内模拟了生活垃圾和矿山尾矿在冻融活动层和融土中填埋的对比试验、重金属元素镉和铅在开放系统下的冻融循环过程中的迁移试验，并取得如下初步结论：通过模拟生活垃圾和矿渣在冻融活动层与融土中的填埋对其周边土体的影响，表明水分是影响可溶盐离子和重金属元素迁移的重要因素，盐分和重金属元素的迁移与水分的迁移具有一致性；土壤温度对有机质的分解、盐离子和重金属元素的迁移影响很大，温度越低，有机质的分解速

4、率越慢，盐离子和重金属元素的迁移越慢；在外界因素相同的情况下，重金属元素中锌的迁移性较强，砷和铅的迁移性相对较弱。通过模拟开放系统中重金属元素镉和铅在冻融循环过程中的迁移，表明温度和水分对重金属元素镉和铅在冻融活动层中的迁移影响很大，重金属元素镉和铅在温度梯度的影响下，均从未冻土层向冻土层迁移，并富集于试验土柱顶层；在相同的试验条n件下，镉的迁移性比铅强，迁移速率比铅快。初步试验研究结果表明：多年冻土因其良好的低温和隔水作用，对于废弃物的降解和迁移有抑制和阻隔作用，如果处理得当，可以利用冻土的这一特性封闭处理废弃物，

5、但如果处理不当，废弃物中的有害元素会在反复冻融过程中产生迁移、富集，从而对环境及地下水产生污染。关键词：污染元素，冻土，冻融循环，重金属IIIPrimaryResearchonContaminantTransportintheactive’fPermafrostactivelayerOermafroStl(StateKeyLaboratoryofFrozenSoilEngineering，ColdandAridRegionsEnvironmentalandEngineeringResearchInstitute，Ch

6、ineseAcademyofSciences，Lanzhou，730000)AbstractAsakindofcryogenicgeologicalsubstance，theexistenceofpermafrostisdecidedbytheheatbalanceinpermafrostregions．Thedistributionandconservationofpermafrostiscloselydependantontheenvironmentalcondition，andisverysensitiveto

7、theenvironmentalchanges．Thedistributionareaofmodempermafrostaccountsfor25％oftheglobalterrestrialarea,andeven50％ifincludingseasonalpermafrost．ThepermafrostareainChinaiSabout2．15x106km2．whichaccountsfor22．3％ofChineseterrestrialareaandmainlydistributesinQinghai·Ti

8、betanPlateau，DaxinganlingandXiaoxinganlingdistrictinnortheastChina．Inrecentlyyears，withthedevelopmentoflarge·scaleroad，railroad，oilpipelineandhouseconstruction，mineexplorati