含水层中污染物向土壤垂向迁移的水力调控措施及其影响研究

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目前我国超过60%的生活垃圾采用填埋方式进行处置。一些简易(非正规)填埋场由于没有防渗措施或防渗系统不完善,容易造成垃圾渗滤液渗漏进入下伏含水层。含水层受污染后水中污染物会在毛细作用的驱动下向上迁移,进而对含水层上覆土壤产生污染。为研究水力条件变化对毛细带溶质迁移的影响,选取镉和铬作为典型污染物,建立含水层-土壤耦合模拟装置,模拟改变含水层径流量和地下水水位埋深时,含水层中污染物垂直向上的迁移过程,为避免或减轻生活垃圾填埋场对周边土壤的污染提供参考。通过土壤吸附试验和含水层中污染物的迁移试验,取得如下研究结果:(1)吸附动力学试验结果表明,初始溶液Cd和Cr浓度均为10mg/L时,二者的吸附平衡时间分别为19h和5h,平衡时土壤中的吸附量分别为98.70mg/kg和11.92mg/kg,即Cd的吸附量更大,但Cr的吸附速率更高;吸附热力学试验结果表明,Cd和Cr的Langmuir等温吸附常数K分别为0.8108和0.2918,即与Cr相比Cd的吸附量更大。(2)Q1=20L/d、Q2=35L/d、Q3=50L/d三组不同流量,毛细水上升至顶部时的时间分别为5700min,7200min,8700min,毛细上升高度和时间之间符合幂函数关系;随着径流量的增大,同一位置处土壤中污染物的含量呈增加趋势,如T5时刻S9取样点Cr含量依次为0.65mg/L、1.05mg/L和1.15mg/L,Cd含量依次为10.90mg/L、11.53mg/L和12.33mg/L。因此,从降低污染物迁移角度出发,应尽量控制并减少地下水径流量。(3)H1=45cm、H2=40cm、H3=35cm三组不同地下水位埋深,毛细水上升至顶部时的时间分别为7800min,5700min,3900min;随着水位埋深的减小,同一位置处土壤中污染物的含量呈减少趋势,如T5时刻S8取样点Cr含量依次为1.21mg/L、0.68mg/L和0.26mg/L,Cd含量依次为15.39mg/L、12.17mg/L和10.56mg/L。因此,从减少污染物迁移角度出发,应尽量降低地下水水位。综上,要减轻受污染含水层对上覆土壤的影响,应减少含水层的径流量或降低地下水位埋深。在实际工程应用中,可通过封场覆盖、设置屏障等措施达到上述目的。
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