长期残留农药对黄土渗透特性的影响研究——以硫酸铜和三氯乙酸为例

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuelin_1985
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有机氯农药和无机重金属农药曾广泛应用于我国农田,农药长期残留形成了不同程度的农药污染土。这类污染土的渗透特性对农田耕土水分运移和污染质迁移具有重要意义,对农业生产和农药污染土综合治理产生重要影响。本研究以硫酸铜(CuSO4)污染土和三氯乙酸(TCA)污染土为研究对象,对长期残留农药污染土的渗透特性进行了研究。接着以农药渗流的污染土柱为研究对象,研究渗流行为对黄土渗透特性的影响。最后从元素、浊度、矿物和颗粒表面结构等角度对两种污染土的渗透机理进行分析。研究结论如下:(1)CuSO4对黄土饱和含水率和风干含水率无明显影响,TCA由于其强腐蚀性和吸湿性会使黄土饱和含水率和风干含水率增大。黄土的液限和塑性指数随黄土中CuSO4和TCA含量升高呈下降规律,两种农药对黄土塑限无明显影响。(2)增水饱和和释水风干两种状态下,CuSO4污染土渗透性变化规律相反,TCA污染土渗透性变化规律一致。土壤饱和时,CuSO4污染土渗透性受固/液界面处双电层厚度影响,随黄土中CuSO4含量增加,双电层厚度变薄,黄土渗透系数线性降低;土壤风干时,CuSO4污染土渗透性受盐胀作用影响,随黄土中CuSO4含量增加,黄土结构疏松,土壤渗透系数增大。TCA污染土渗透特性受TCA腐蚀作用影响,随TCA含量增加,黄土中Ca CO3含量降低,颗粒之间由胶结态变为堆叠态,堆叠态形成的渗流通道使渗透系数线性增大。CuSO4污染土和TCA污染土渗透性受黄土干密度影响较大。黄土干密度越大,两种农药对黄土渗透性影响越小。(3)CuSO4发生渗流行为时,Cu2+大部分被表层5 cm的土壤吸附,上覆溶液入渗速率随CuSO4溶液质量分数增加而减慢,上覆溶液入渗速率的降低导致15 cm处溶液在自重作用下的下渗速率大于上层溶液补给速率,15 cm处土壤含水率分布出现先降低再增大的现象。(4)当TCA质量分数由0.0%增至7.7%时,TCA污染土中孔径0.1~1.0μm孔隙的分布密度减小,孔隙率由25.2%升至40.4%,平均孔径由0.28μm升至0.34μm,TCA对黄土同时具有团聚性和腐蚀性。2.3%TCA溶液以团聚作用为主,其上浊液悬浮颗粒平均浓度是纯水试验时的0.2倍,上浊液悬浮颗粒浓度减小,溶液快速入渗,黄土渗透性增强。7.7%TCA溶液以腐蚀作用为主,其上浊液悬浮颗粒平均浓度是纯水试验时的1.6倍,上浊液悬浮颗粒沉降形成浊流入渗,使得上部土壤形成1~3 cm不透水层,土颗粒之间生成针状和片状氯化物结晶进一步堵塞孔隙并降低溶液入渗速率,黄土渗透性减弱。
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