【摘 要】
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随着国民经济的快速发展,铝的需求不断增大,在铝的生产过程中产生的碱性固废赤泥如果运输、储存等处理不当,极易经过降雨淋滤渗入地下水,引发地下水污染等一系列环境污染问题。本文以山东省淄博市某赤泥堆场为研究对象,根据其特殊的奥陶系灰岩岩溶裂隙地质条件,结合室内土柱试验和Hydrus-1D模拟,研究了3种赤泥特征污染物在不同介质中的吸附运移规律。构建了三维地下水非稳定流污染物运移模型并以典型污染物F-为例
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随着国民经济的快速发展,铝的需求不断增大,在铝的生产过程中产生的碱性固废赤泥如果运输、储存等处理不当,极易经过降雨淋滤渗入地下水,引发地下水污染等一系列环境污染问题。本文以山东省淄博市某赤泥堆场为研究对象,根据其特殊的奥陶系灰岩岩溶裂隙地质条件,结合室内土柱试验和Hydrus-1D模拟,研究了3种赤泥特征污染物在不同介质中的吸附运移规律。构建了三维地下水非稳定流污染物运移模型并以典型污染物F-为例,对其地下水运移特征及变化规律进行了定性定量模拟研究,并据此制定和实施了场地氟污染的地下水修复方案。研究将为揭示赤泥堆场引起的地下水氟污染形成与演化机理及区域地下水污染修复提供科学依据。论文取得的主要成果如下:（1）从赤泥堆场取回地下水水样进行水质分析,识别出严重超标的特征污染物有F-、SO42-、Al3+等,通过一维土柱试验研究了其在饱和中砂、细砂、粉砂3种介质中的运移规律。结果表明:特征污染物在土柱中运移距离越大,其浓度越小;砂粒粒径越小,渗透系数越小,对特征污染物的截留能力越强,特征污染物在土柱中完全穿透时间也越长。（2）运用Hydrus-1D软件对特征污染物在3种不同粒径的饱和砂土中的运移过程进行模拟,得出在3种介质中弥散度（α）分别为1.76、0.95、0.58 cm,F-的溶质反应参数Kd和Nu分别为2.10、1.00、4.10 mg/m L和24、28、30 m L/mg,SO42-的Kd和Nu分别为1.78、0.99、5.00 mg/m L和12、20、32 m L/mg,Al3+的Kd和Nu分别为1.44、1.65、4.44 mg/m L和18、17、45 m L/mg,呈现介质颗粒越细,Kd越小,Nu越大的特征。为防止赤泥污染,根据经济适用、取材方便的原则,建议选用粉砂土或颗粒更细的黏土作为污染防渗层。（3）综合利用抽水试验、示踪实验等水文地质试验和资料,利用GMS建立了研究区域含水层水流及溶质数值模型。模拟在防渗层破损情况下,该赤泥堆场渗漏1年后,地下水中F-最大运移距离约为473m,F-污染晕范围0.37 km~2;渗漏发生5年时,F-最大运移距离约为1160m,污染晕范围1.15 km~2;10年后,地下水中污染物F-最大运移距离约为1595m,污染晕范围1.95km~2;渗漏发生15年后,F-最大运移距离约为1750m,污染晕范围2.14km~2。研究区域内地下水运动方向主要从西南向东北方向扩散,其流动主要受大气降水补给、指定水流边界条件以及河流和排水沟渗漏的控制。F-污染晕扩散方向与地下水的流向一致,以椭圆状由西南向东北方向扩散,高浓度污染羽主要分布在东北部奥陶系灰岩裂隙含水层。（4）通过对场地地下水氟污染的时空分布变化特征、迁移转化模型预测结果,将研究区划分为重污染区（F-浓度≥5mg/L）、一般污染区（1mg/L＜F-浓度＜5mg/L）。采用分区域地下水修复思路开展整体地下水生态修复工作。综合考虑可操作性、适用性、经济成本等因素,建议采用“原位抽出处理技术+监测自然衰减技术”,重污染区采用“原位抽出处理”的方式,一般污染区域采用“清除污染源后长期监测条件下的自然衰减”方式,可达到区域地下水生态修复最佳效果。
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