目前,我国土壤污染特别是重金属污染十分严重,如何高效、绿色治理土壤污染已经成为世界性的课题。本文受水溶液的冷冻分离理论的启发,提出一种人工冻结饱和土体驱替溶质型重金属污染物的新思路——在渐进冷冻方式下,利用土中孔隙水结冰过程中排出溶质形成洁净冰和水结冰体积膨胀排出未冻水的双重作用,逐步将土体孔隙水中的重金属离子定向驱赶到未冻土中,形成小范围的高浓度土区;大范围的已冻土中以纯净的冰取代。针对这个思路,本文首先详细介绍了水溶液的冷冻分离机理,从而揭示了饱和砂土中重金属污染物的冻结驱替机理,并分析影响驱替效果的三个主要因素:冻结速率、初始浓度及扩散系数。本文采用自行研制的人工冻结驱替系统,用不同粒径的玻璃微珠配比代替饱和砂土以消除土颗粒的吸附作用对重金属离子的影响,选用Cr³⁺离子作为研究对象进行不同温度冻结下的一维冻结试验。试验结果表明:Cr³⁺离子发生驱替的位置恰好在冻土和未冻土的分界线上,在此位置土体冻结接近稳定状态,冻结速率发展缓慢。从而得到:孔隙水溶液的冻结分离的过程十分缓慢,过快的冻结速率无法达到驱替的目的,只有当冻结速率小于等于0.094℃/h时,溶质才会被分离出去。通过研究不同浓度的Cr³⁺离子对驱替效果的影响,得到:随着初始浓度的增大,单位质量土体中被驱赶出来的Cr元素也跟着增大,但是净化率却随之降低。最后通过调节温度控制冻结速率在有效冻结速率范围内进行冻结驱替试验,使得冻结驱替的净化率达到65.8%。本文针对渐进式冻结驱替饱和土体重金属污染物进行了初步的试验,希望能够对以后的进一步研究和工程应用提供一些参考依据。