南方可变电荷土壤对江河底泥中重金属cd释放影响的研究

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1、硕士学位论文南方可变电荷土壤对江河底泥中重金属Cd释放影响的研究作者姓名胡冰工程领域环境工程指导教师吴纯德教授所在学院环境与能源学院论文提交日期2015年5月StudyontheeffectofthevariablechargesoilinSouthChinaoncadmiumreleasefromriversedimentsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuBingSupervisor：Prof.WuChundeSouthCh

2、inaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：X703学校代号：10561学号：201220117961华南理工大学硕士学位论文南方可变电荷土壤对江河底泥中重金属Cd释放影响的研究作者姓名：胡冰指导教师姓名、职称：吴纯德教授申请学位级别：学术型工学硕士学科专业名称：环境工程研究方向：水污染控制与给水技术论文提交日期：2015年5月5日论文答辩日期：2015年6月5日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：党志委员：黄伟林、秦玉洁、易

3、筱筠、杨琛摘要目前对于重金属污染水源的突发事故常用的应急措施是向水体中投加碱和混凝剂借助吸附沉降使受污染水源水体中重金属离子浓度达到集中供水原水的标准，但对于水体突发高浓度镉污染，常规混凝技术难以保证去除效果，沉入河道底部沉积物也存在二次污染的风险。可变电荷土壤因其表面所带电荷数量及性质会随环境变化而得名，这种土壤在我国南方地区广泛存在。可变电荷土壤表面富含铁铝氧化物，对于重金属离子具有巨大的吸附潜力。本研究为了探讨可变电荷土壤介入镉污染水体应急处理技术的可行性，对可变电荷土壤强化混凝效果进行了研究；

4、并模拟构建典型水源河流受镉污染应急处置产生沉积物，通过静态释放实验和重金属镉形态表征等方式研究了可变电荷土壤的功能及可变电荷土壤介入的沉积物环境地球化学过程中重金属的锁定或释放行为。另外，整个研究通过调控上覆水的pH，溶解氧，腐殖酸含量，盐度等及控制沉积物受扰动情况来探究了可变电荷土壤介入沉积物组分后环境对重金属镉释放的影响。（1）高浓度含镉原水混凝试验结果表明混凝时投加可变电荷土壤和碱有利于提高镉的去除率。碱投加量一定时，投加5g/L可变电荷土壤可以将出水Cd浓度从1.892mg/L降到30µg/L

5、。混凝处理后絮体在一定时间内具有一定稳定性。（2）对模拟应急处置产生沉积物的释放试验表明可变电荷土壤的介入会使得沉积物中Cd释放量增大。在连续振荡试验中，可变电荷土壤介入的含Cd沉积物（可变电荷土壤：河流沉积物=1：3）与仅含河流沉积物的土样相比，其平衡时刻的Cd释放量大约是河流沉积物土样的2倍左右。在模拟沉积物静态释放试验中，不同的溶解氧条件下镉释放量存在差异，但可变电荷土壤介入的应急处置沉积物（可变电荷土壤：河流沉积物=1：3）其Cd释放量都比镉含量相近的河流沉积物要高，尤其是对于以泥浆水形式投加

6、的可变电荷土壤组分。泥浆水中的土壤由于粒径较小，沉降性能差，易再悬浮，可迁移性较大，更易释放出镉。原沉积物中酸溶解态Cd比例由大到小是投加可变电荷泥浆水的组分、投加过60目筛可变电荷土壤的组分以及河流沉积物，这与可还原态与可氧化态Cd含量正好相反。静态释放后，发现三种沉积物酸溶解态Cd比例趋近相似。（3）环境因素对含可变电荷土壤沉积物Cd的释放影响较大。低溶解氧、高pH、低盐度有利于沉积物中Cd的固定钝化，降低Cd的移动性。而腐殖酸及扰动工况对重金属的释放的影响则较为复杂。不同溶解氧环境重金属的释放量

7、由大到小依次是：弱氧化环境>氧化环境>缺氧环境。较低的pH条件下，重金属释放呈现快速上升的趋势。水I中盐度的升高也会促进Cd的释放。腐殖酸在氧化及弱氧条件下对重金属释放呈现促进作用，在缺氧条件下腐殖酸对重金属释放存在一定的抑制作用。腐殖酸的添加使得沉积物中可氧化态Cd含量都有所提升。以泥浆水形式投加的可变的电荷土壤沉积物受到扰动后重金属Cd有较明显的释放量增大；而对于投加过60目筛的可变电荷土壤沉积物而言，扰动工况一定程度地降低了水体Cd浓度。总之，在重金属镉污染水体的应急处置中投加可变电荷土壤来强化

8、混凝可以有效降低水体的残余镉浓度，但可变电荷土壤的介入使得沉积物组分发生了变化，使得混合沉积物在应急处置后具有二次污染的风险，对水体具有生态威胁。关键词：可变电荷土壤；沉积物；镉污染；混凝；镉释放；铁铝氧化物。IIAbstractCommonly,theemergencymeasureofsuddenheavymetalpollutionaccidentinwatersistodosethealkaliandcoagulant,bymeansofadso