高浓度复合重金属污染场地的固化稳定化修复技术,是当今环境岩土工程界研究的热点、重点、难点内容之一。水泥作为常用固化剂,较难满足高浓度复合重金属污染土的固化稳定要求,并且冻融循环、碳化、酸雨浸泡等复杂环境会影响水泥固化污染土的长期稳定性。本文以国家自然科学基金重点项目子课题（No.41330641）、国家高技术研究发展计划（863计划）课题专项子课题（No.2013AA06A206）、国家自然科学基金项目（No.41472258）、江苏省基础研究计划重点项目（No.BK2010060）、江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（No.CXZZ_<sub>0159）和东南大学优秀博士学位论文基金项目（No.YBJJ1241）资助为依托,以工业污染场地典型污染物锌（Zn）、铅（Pb）为研究对象,研发新型磷酸盐固化剂（型号KMP）。探讨KMP与Zn、Pb污染物的相互作用机理;阐明冻融循环、碳化、酸雨浸泡等复杂环境作用下KMP固化Zn、Pb污染土的控制机理;明确KMP固化Zn、Pb污染土在冻融和碳化作用下的溶出、强度、生物毒性等变化规律;定量评价酸雨浸泡对KMP固化污染土 Zn、Pb运移特性的影响。主要研究内容和成果如下:（1）系统回顾了国内外固化稳定化技术的应用及研究现状;归纳了传统固化剂的应用现状及局限性;阐明了磷酸盐固化剂固定重金属污染物的性状及控制机理;总结了固化重金属污染土的长期稳定性和评价方法;探讨了降雨作用下固化污染土重金属运移特性研究现状;指出了上述研究中存在和需要解决的问题。（2）介绍了试验材料的基本物理化学性质;提供了磷矿粉酸化方法;给出了 KMP固化剂、污染土、KMP和PC固化污染土,以及人工酸雨溶液的制备方法;列举了微观、溶出、强度以及发光细菌生物毒性等相关试验的内容与方案。（3）明确KMP与Zn、Pb污染物的相互作用机理。针对KMP固化Zn、Pb污染物的X射线衍射结果,采用绝热K值法定量分析主要生成产物的相对含量,并探讨其与KMP固化污染土溶出和强度等变化关系;结合扫描电镜/能谱分析（SEM/EDS）,确定主要生成产物在不同初始Zn、Pb浓度时的微观特征和典型区域化学元素质量比。结果表明:含 Zn、Pb 磷酸盐如 Zn3（PO4）2·4H2O、CaZn2（PO4）2·2H2O、和 Pb5（PO4）3F 为 KMP固定Zn、Pb污染物的主要形式,磷酸镁系列产物如Mg3（PO4）2、Mg3（PO4）2·8H2O和MgHPO4·7H2O等为提供固化土体强度的主要来源。（4）阐明复杂环境下KMP固化Zn、Pb污染土的溶出控制机理。通过酸缓冲能力试验、pH-dependent试验以及三步提取溶出试验,分析复杂环境下KMP和PC固化污染土酸缓能力随初始Zn、Pb浓度的变化规律;建立了 KMP和PC固化污染土浸出液Zn、Pb和Ca、Mg相互关系;明确了复杂环境和与浸提液反应后土体Zn、Pb化学赋存形态。结果表明:与PC相比,KMP固化污染土酸缓冲能力β值较高,Zn和Pb在浸出液pH值8～10.5和4～10.5之间溶出稳定且低2～3个数量级,其残渣态含量高约2～3倍。（5）提出复杂环境下KMP固化Zn、Pb污染土的微观机理。通过X射线衍射、电镜/能谱-元素面扫描,以及压汞等微观测试,定量分析复杂环境下KMP和PC固化污染土累积进汞量、高斯函数拟合参数（ai和μi）、孔隙分布特征随初始Zn、Pb浓度的变化规律;探讨碳化作用对固化污染土的主要水化产物及含Zn、Pb化合物的影响;阐述了KMP和PC固化污染土微观形态转变和典型区域化学元素质量比的变化规律。结果表明:冻融循环对固化污染土累积进汞量、孔隙分布影响较大,与PC相比,KMP固化污染土微观机构受复杂环境影响较小。（6）评价复杂环境下KMP固化Zn、Pb污染土的长期稳定性。探讨复杂环境、初始Zn、Pb浓度对KMP和PC固化污染土溶出、强度和生物毒性的变化影响;建立浸出液Zn、Pb溶出浓度与电导率EC值、土体pH值的相互关系;建立强度与干密度、土体pH值的相互关系;明确了冻融循环下土体质量和体积损失率的变化,以及碳化深度演化特征;探明了相对发光强度（I0）及半效应最大浓度（EC50）的变化规律;给出了复杂环境下固化污染土的服役寿命预测方法。结果表明:冻融循环导致固化污染土的Zn、Pb溶出量增加、强度降低、发光细菌毒性升高;碳化作用固化稳定效果相反。与PC相比,KMP固化污染土的抗冻融和碳化能力更强;KMP和PC固化Zn1.5Pb2污染土的服役寿命分别为50年和0.4年,碳化深度分别为0.17 m和0.03 m。（7）明确了复杂环境下KMP和PC固化污染土的Zn、Pb运移特性。通过半动态浸出试验,明确了不同pH值硝酸/硫酸浸提液作用下,经历标准养护、冻融循环及碳化作用的KMP和PC固化污染土 Zn、Pb有效扩散系数（D*）的变化规律;对比浸泡前后固化污染土孔隙分布规律、微观结构形态、以及典型区域化学元素质量比变化规律。结果表明:浸出液pH=5和7的D*值接近,浸出液pH值降低到2时,D*值增高约1到3个数量级,冻融循环可小幅度提高D*值,碳化作用效果相反;与PC相比,KMP固化污染土的D*值低约3到4个数量级,重金属固定效果高。