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北京市郊污灌区土壤重金属化学定时炸弹研究

刘辉  
【摘要】:在我国,污灌是产生重金属化学定时炸弹的主要来源。而重金属化学定时炸弹会对人类社会产生灾难性的后果,因此对其进行研究具有十分重要的意义。本文选取北京市东南郊典型污灌区衙门口作为研究区域,采集了110个各类样品对其进行研究分析,探讨了重金属化学定时炸弹形成、爆发及其机理等相关问题。 首先,对研究区采集样品的分析测定及其与环境质量标准进行比较,发现研究区内用于灌溉的污水中重金属含量超标,导致了其土壤也受到了严重的重金属污染,有可能形成和爆发土壤重金属化学定时炸弹。 其次,利用静态吸附和长期累积等实验手段,模拟了土壤重金属化学定时炸弹的形成过程与机制。结果表明:研究区土壤对铅、镉、铬三种重金属的吸附都遵循Freundlich模式;在相同条件下,三种重金属通过吸附在土壤中的累积顺序从易到难依次为铬、铅、镉,但三种金属在土壤中的总量累积达到最大所需的时间相差不大。同时,考察了pH值对土壤吸附三种重金属的影响,结果显示pH对镉和铅的吸附无明显影响,而铬的吸附随pH减小而增强。 接下来,为了确定导致土壤重金属化学定时炸弹爆发的关键因素,实验模拟了研究区土壤中三种重金属的释放过程,并考察了pH WP=4 值、温度、水土比对重金属释放的影响。结果表明pH的影响最大,且对三种重金属释放具有相似的影响,即当pH值为中性时各金属释放的程度最低。另外,实验模拟了雨水冲刷过程对研究区土壤中重金属释放的影响,也得到与上述结论相似的结果。 最后,通过分析研究区土壤中重金属的各种存在形态,建立了三种重金属化学定时炸弹的形成和爆发的数学模型,并对研究区重金属化学定时炸弹的爆发情况进行评估,发现铬和镉具有潜在的化学定时炸弹爆发的威胁。


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