北京市郊污灌区土壤重金属化学定时炸弹研究

【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。