膨润土系竖向隔离墙阻滞重金属污染物运移的机理及性能研究文献综述

 2022-11-20 15:03:42
  1. 文献综述(或调研报告):

1. 重金属污染

重金属原义是指比重大于5的金属(密度大于4.5 克每立方厘米的金属),包括金、银、铜、铁、铅等。重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化,使有害性降低或解除。而重金属具有富集性,很难在环境中降解。目前中国由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中,造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。

重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用,使它们失去活性,也可能在人体的某些器官中富集,如果超过人体所能耐受的限度,会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等,对人体会造成很大的危害,例如,日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染)等公害病,都是由重金属污染引起的。

环保专家认为,对于污染风险评估,美国要求如果百万人中有一人可能致癌,土地必须修复;荷兰则要求,若10万人中有一人可能致癌就得修复。我国目前正在进行的土壤修复试验是参照欧洲和美国的技术标准,但与我国实际存在着巨大差距。但是,重金属污染的整治一定是今后数年重要的课题。

2. 国内外对重金属污染物迁移及阻滞研究

随着工业建设的发展,地下水污染问题特别是地下水重金属污染问题正变得越来越广泛。国外对地下水中溶质迁移过程研究相对较早,如早在 1982 年,美国环境保护局USEPA 与新泽西州签订了一项州际超级基金合同,对 Lone Pine 填埋场展开治理调查和可行性研究(RI/FS)。治理调查的结果表明该填埋场已经发生挥发性有机化合物以及重金属淋滤,并局部污染了下伏含水层。受污染的地下水被发现已从填埋场地延伸到附近的Manasquan 河。Frind和Hokkanen通过大量水文地质观测数据校验数值模型,对加拿大安大略省多伦多西北Borden场地开展了实测及模拟研究,三维模拟结果显示,污染晕的迁移明显受三维流场的控制,虽然弥散在此很重要,但不是主要作用。Tiwary(2005)等建立污染物运移模型对印度 Sukinda 铬铁矿中 Cr(Ⅵ)进行迁移模拟,并预测了该铬铁矿附近20年后地层中的Cr(VI)的迁移情况。像垃圾填埋场、矿区等的地下水污染是由点源污染造成的。一般地,大多数的地下水污染物迁移模拟的工作是针对点源污染的,因为这类问题的认识与研究相对容易。但是,非点源污染对地下水资源的威胁更大。Levy(1993)研究了美国威斯康星洲Dane县的一块由于使用杀虫剂而污染的农用地。随着科技的进步,双域质量传输法和粒子示踪技术极大的推进了20世纪90年代以来非均匀介质中溶质迁移的研究。Feehley(2000)等通过粒子示踪实验对密西西比州哥伦布空军基地内的 MADE 场地溶质迁移进行了多项研究。

近年来,随着环保意识的提高和城市垃圾填埋场的兴建,国内有学者开展了工程屏障对污染物的阻滞作用方面的研究。唐晓武等(2005)研究了考虑吸附、扩散等环境岩土工程特性对填埋场粘土类衬垫防渗影响。张金利(2005)考虑了垃圾填埋场吸附和降解耦合的影响,建立了渗滤液的运移数值模型,探讨了填埋场污染物运移过程,得出压实粘土衬垫的渗透性是控制污染物运移的重要因素。陈永贵(2007)等通过土柱实验,考虑渗透和弥散作用,分析了重金属污染物在黏土固化注浆帷幕中的运移规律。Zhang(2010)等研究了苏州七子山填埋场垂直帷幕对污染物迁移的阻滞作用。

作为防渗材料,膨润土及其混合材料已在欧美等一些国家被广泛应用于垃圾填埋场的垂直防渗系统中,国内对于此类研究也有过不少。徐超等通过对不同配合比的水泥和膨润土泥浆固结体进行渗透试验,研究了水泥-膨润土泥浆配比对防渗墙渗透性能的影响。费培云等通过室内配比试验的方法,测定不同水泥-膨润土-砂混合浆液试件的无侧限抗压强度、渗透系数等参数,对上海老港生活垃圾填埋场四周设置的垂直隔离墙屏障效果进行了研究。

作为防止污染物扩散的防渗系统是填埋场中最重要的部分之一。考虑膨润土及膨润土混合物的衬垫材料的阻滞特性、污染物运移、吸附效应及基于吸附-扩散效应的设计方法等将成为今后填埋场粘性土防渗系统研究的主要问题。

3. 膨润土用于吸附重金属离子的改性方法

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