【摘 要】
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随着人类生活质量和工业生产水平的不断提高,土壤中铅含量超标污染已成为治理环境的重点关注问题。一方面,固化/稳定化是目前国内外最普遍、最高效的重金属污染修复治理技术。另一方面,工业固体废物体量大、涉及面广,不仅破坏生态环境,而且严重影响人类健康,是深入实施可持续发展战略的主要障碍之一。因此,进一步推动工业固体废物在固化/稳定化技术方面的综合利用,对于提高资源利用效率、促进社会经济增长、改善生态环境质
【基金项目】
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国家自然科学基金项目,赤泥和钙基与磷基废渣联合固化高浓度重金属污染黏土的机理及离子迁移机制,51978438；
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随着人类生活质量和工业生产水平的不断提高,土壤中铅含量超标污染已成为治理环境的重点关注问题。一方面,固化/稳定化是目前国内外最普遍、最高效的重金属污染修复治理技术。另一方面,工业固体废物体量大、涉及面广,不仅破坏生态环境,而且严重影响人类健康,是深入实施可持续发展战略的主要障碍之一。因此,进一步推动工业固体废物在固化/稳定化技术方面的综合利用,对于提高资源利用效率、促进社会经济增长、改善生态环境质量均具有深远意义。本文基于太原煤气化工厂铅污染场地的建设需求,利用水泥联合赤泥、电石渣、磷石膏（C-RCP）三种工业固体废物对高浓度铅污染土进行固化处理,遵循控制变量法在满足评价标准要求的前提下获得C-RCP最优配比方案。采用最优配比方案进行基本工程特性研究的多龄期试验,探究养护龄期、固化剂材料及铅离子对固化土基本工程特性的影响效果,并发展电阻率指标作为表征C-RCP固化铅污染土性能和损伤状态的间接指标,建立其基于电阻率变化的损伤模型。基于SEM、FTIR、XRD、MIP和TESSIER等测试手段,阐明水泥、赤泥、电石渣、磷石膏、高浓度铅污染土之间的相互作用机理,揭示固化过程对重金属形态的影响及形成机制,主要研究结论如下:（1）不同C-RCP配比方案均能提高固化铅污染土的无侧限抗压强度和p H值、降低渗透系数和铅离子浸出浓度,且固化铅污染土的渗透系数及铅离子浸出浓度均与其无侧限抗压强度呈负相关关系。C-RCP最优配比方案为水泥:赤泥:电石渣:磷石膏=10:2.5:1.25:1.25。（2）随着养护龄期的增长,C-RCP固化铅污染土的无侧限抗压强度和p H值逐渐提高,而渗透系数和铅离子浸出浓度逐渐降低。相对于单一水泥固化铅污染土,在不同养护龄期下C-RCP固化铅污染土均具有较高的无侧限抗压强度和抗渗性以及较低的p H值和铅离子浸出浓度。（3）铅离子对固化土的基本工程特性具有较强的劣化作用,但C-RCP固化铅污染土与C-RCP固化未污染土的基本工程特性随着养护龄期的增长而逐渐接近,当养护龄期达到一定程度时,铅离子对固化土基本工程特性的影响几乎可以忽略不计。（4）在不同养护龄期下C-RCP固化铅污染土的初始电阻率均随着电流频率的增大整体呈现下降趋势,当50k Hz＜f＜500k Hz时,固化土初始电阻率变化趋于平稳。C-RCP固化铅污染土的初始电阻率随着养护龄期的增长而逐渐升高。在不同养护龄期下C-RCP固化铅污染土的应力与电阻率随应变的变化趋势均基本相同,电阻率的变化与其内部结构的变化具有较强的相关性,可依此建立基于电阻率变化的C-RCP固化铅污染土损伤模型。（5）在C-RCP固化铅污染土中有棉絮状的C-S-H、C-A-H、C-A-S-H和针状的AFt生成,偏大孔隙被水化产物填充而转化为更小的胶凝孔隙,水化产物随着养护龄期的增长而逐渐增多,致使其平均孔径逐渐变小,内部结构也逐渐密实。C-RCP的掺入也可增加固化铅污染土中细颗粒的含量,起到微骨料填充作用。C-RCP固化铅污染土内部发生的化学反应使T—O（T=Si、Al）键活性增强。（6）C-RCP固化铅污染土中铅离子的可交换态及碳酸盐态含量低于未固化铅污染土,而铁/锰态、有机态及残渣态含量却相对较高,C-RCP的掺入使得固化铅污染土中铅离子形态由有效态逐渐转化为稳定态,降低了铅离子在土壤环境中的迁移性。随着养护龄期的增长,铅离子形态由有效态转化为稳定态的变化趋势依然存在,但变化幅度相对较小。
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