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废渣、废水、废气合称“三废”，是各类环境的主要污染源。废渣与废水、废气相比，其污染物的释放是通过淋滤作用完成的，这是一个复杂的水岩相互作用过程，也是有关固体废弃物处置与利用的热点和难点问题。
铬渣的特殊之处在于其淋滤液中含有Cr(Ⅵ)，它是一种具有高迁移能力的重要污染物。我国的无机盐产量居世界首位，由此产生的铬渣多达400多万吨，且每年还在以超过40万吨的数量增加，因对铬渣处理不当而造成的污染现象、特别是对地下水的污染屡见不鲜。因此开展“淋滤作用下铬渣中的Cr(Ⅵ)在地下水中迁移的反应-输运模拟研究”具有重要的理论现实意义。
本文以湖北某大型无机盐厂的两个铬渣堆为主要研究对象，综合运用野外调查、室内实验、数值模拟等多种方法，掌握了研究区水文地质条件和水化学环境，对比分析了新鲜铬渣与风化铬渣的形貌、矿物组成特征及浸出规律，建立了淋滤作用下铬渣中的Cr(Ⅵ)在地下水中迁移的反应-输运模型，预测了Cr(Ⅵ)在地下水中的迁移情况和经历的水文地球化学过程。
本研究将水动力弥散与水文地球化学作用相结合，遵循了“铬渣-淋滤作用-迁移模拟-水文地球化学作用”的系统研究思路和研究途径，对于我国铬渣的科学管理及相关的地下水环境保护具有重要的理论和实践指导意义。
本文的主要研究内容及成果包括：
(1)通过对研究区水样采集与分析，表明研究区地下水以HCO3-Ca型为主，这与当地的岩石组成也一致。受铬污染的地下水的特点是：含有较高的Na+、SO42-。铬渣场周边的水质情况较差，但整个研究区的水化学特征说明，污染的迁移十分缓慢，厂外大部分区域地下水化学组分未受影响。
(2)运用XRD、SEM+EDX等多种仪器分析方法研究了铬渣的性质。结果表明：铬渣主要矿物组成为硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铁铝酸钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)，还含有方镁石(MgO)、水镁石(Mg(OH)2)、方解石(CaCO3)、柯石英(SiO2)、云母(Mg3Si4O10(OH)2)等，及少茸铬酸钙(CaCrO4)、铬尖晶石((Mg,Fe)Cr2O4)。新鲜铬渣颗粒粗大、表面粗糙、结构松散、多微孔；而风化铬渣颗粒较细密、表面相对较光滑，结构密实。风化铬渣的钠含量高于新鲜铬渣：这说明四水铬酸钠主要存在于硅酸二钙、铁铝酸钙团粒内部，随着外部矿物的风化水解，由于风化铬渣内部的四水铬酸钠团粒逐渐凸显出来，这个实验结果验证了铬渣“返黄”的道理。
(3)通过铬渣的溶浸平衡实验可以间接了解铬渣在降雨淋滤下发生的主要作用。实验发现：铬渣中水溶性Cr(Ⅵ)的溶出是一个十分迅速的过程。铬渣溶于水后，主要发生了铁铝酸钙、硅酸二钙、方镁石、铬酸钙或四水铬酸钠的水化作用。这里要特别提剑四水铬酸钠，虽然在物相分析中未识别出该组分，但根据浸出液的成分其中含有Na+，因此判断铬渣物相应含有少量的四水铬酸钠。新鲜铬渣与风化铬渣的Cr(Ⅵ)溶出平衡浓度均为120mg/L左右，这说明旧渣Cr(Ⅵ)的浸出率明显要高于新出厂的铬渣，可能是风化铬渣堆放后“返黄”，一些铁铝酸钙、硅酸二钙内部的四水铬酸钠团粒释放出来的缘故。
(4)由铬渣淋滤的水文地球化学作用分析可知，风化裂隙含水层由于其裂隙发育，一般看作导水通道，而并不是连续稳定的含水层，铬渣淋滤液在该层位中的停留时间很短，因而不考虑其中发生的反应。而第四系亚粘土对Cr(Ⅵ)的吸附作用很弱，其中的某些有机物对Cr(Ⅵ)有还原作用。将亚粘土对Cr(Ⅵ)的去除作用近似看作一个总的吸附过程，通过等温吸附实验得出：亚粘土对Cr(Ⅵ)的吸附属于Freundlich吸附模式，吸附参数K为0.041。
(5)基于对研究区水文地质条件的分析，建立了数值模拟概念模型：平面上，北东以长江为河流边界，西南以边山断裂带为隔水边界，两北、东南侧按地形以山脊线为界，概化为地下分水岭，为隔水边界。由于模拟区内的地下水总体流向为由东向西，故模拟区的沿江阶地以流线为边界，将其亦设为隔水边界。设模拟区内游贾湖为定水头边界。底边界延伸至白垩-第三系深部基岩的微风化带，其渗透性很差，可以作为隔水边界。整个模拟区地表设为降雨入渗边界。垂向上，第一层为厂区水泥地面、防渗层；第二层为杂填土、亚粘土；第三层为第四系残积物、湖积物、冲积物及白垩-第三系风化带；第四层为白垩-第三系基岩。
(6)运用三维地下水流动与污染物运移模拟软件Visual MODFLOW对湖北某无机盐厂铬渣中的Cr(Ⅵ)在大气降雨淋滤作用下，在地下水系统中的迁移进行了模拟。模拟结果显示：随着时间的推移，地下水中Cr(Ⅵ)迁移范围也逐渐增大，但是迁移范围变化幅度不大。这主要是因为工厂所在场地本身岩性具有较好的防渗效果(渗透系数＜10-5cm/s)，对Cr(Ⅵ)的迁移起到了一定的阻滞作用：另一方面，由于厂方通过建防雨棚、铺设防渗层、废水回收、铬渣作返渣回用等措施减少了污染源的产生。
Cr(Ⅵ)污染晕随地下水流动向厂外辐射状扩散，西南角渣场处的Cr(Ⅵ)污染晕扩散至游贾湖。平面上看，主要污染源(渣场)处的Cr(Ⅵ)浓度等值线较密集；剖面上看，亦是污染源处Cr(Ⅵ)浓度等值线密集、且迁移深度大。2018年时，Cr(Ⅵ)污染晕的侧向迁移距离扩大为120m；剖面上看，Cr(Ⅵ)的垂向迁移距离变化不大，为5.10m。在30年的预测时段里，研究区地下水Cr(Ⅵ)污染晕继续向游贾湖延伸，对游贾湖水质产生一定影响。污染晕范围内无居民用井，因此不会影响到周围民用井水和长江。