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青海海北化工厂铬渣堆积场土壤中铬的环境化学行为研究

罗建峰  
【摘要】: 青海省原海北化工厂位于海北州海晏县湟水源头金银滩草原,1988年建厂,1989年投入试生产,1999年破产,从投入生产至破产的10年间累计生产的红矾钠总量约4000吨,其排放的大量高浓度六价铬废水及生产母液和4.8万立方米的被污染废渣造成了严重的地下水污染。土壤是污染物进入地下水的过渡带,从污染源进入地下水必须穿过这一过渡带,因此研究土壤中铬的环境行为可以科学指导突发性污染事故的处理,达到保护地下水环境的目的。 本文通过野外观测与室内分析相结合的方法,分别研究了青海海北化工厂铬矿堆渣场土壤铬污染状况,不同浸提剂对铬渣堆积场土壤中铬的浸提特征,不同pH条件下不同溶液对堆渣场土壤中铬的释放行为,堆渣场土壤对Cr(III)的吸附特征。旨在探索铬在土壤中的行为,从而为该区铬污染土壤的治理和防止该地地下水环境进一步的铬污染提供依据。试验主要取得以下结果: 1.渣场附近土壤受到严重的铬污染,其铬含量大幅度超出全国土壤铬含量及青海土壤铬环境背景值。随距离堆渣场距离的增大,土壤铬含量急剧降低,土壤铬含量与堆渣场的距离之间的关系均可用线性函数和幂函数来表示,且幂函数优于线性函数。铬在土壤剖面中的分布呈现出上低下高的分布趋势。 2.四种浸提剂所提取的二价铬均为Cr2+和Cr(OH)+,表明土壤中的二价铬主要以Cr(OH)+存在。 3.堆渣场附近土壤中不同形态铬含量依次为:矿物态交换态碳酸盐结合态有机结合态氧化物结合态,且均显著高于农田土壤。交换态、碳酸盐结合态和有机结合态铬呈相似的剖面分布趋势,氧化物结合态铬含量随土层深度的增加而增加。 4.土壤铬释放率与土壤铬含量有关,随铬含量的增加,土壤铬释放率也随之增加,但当土壤铬含量增加到一定值时,铬释放率的增加幅度逐渐降低,直至不变。 5.加入Cr(III)溶液的浓度越大,土壤对Cr(III)吸附得越多,其吸附量达投入量的98.7%~99.9%。吸附率均随铬溶液浓度的增加而升高,吸附分配系数也随铬溶液浓度的增加而增加。 6.Freundlich吸附等温模型能比较好地反映土壤对三价铬的吸附特性。三价铬的吸附形式主要为化学吸附,土壤平衡液中的三价铬浓度可以反映出土壤中水溶态三价铬的最大值。 7.土壤平衡液中各形态的Cr(III)含量顺序为:Cr(OH)3 (aq) Cr(OH)2+、Cr(OH)2+ Cr3+Cr2(OH)24+ Cr(OH)4-、Cr3(OH)45+ CrCl2+,绝大部分加入到土壤中的Cr(III)以Cr(OH)3的形式沉淀下来,只有很少一部分平衡于土壤溶液中。随着加入的Cr(III)浓度


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