地下煤火土壤典型重金属砷迁移规律

聂静^1,2，曾强^1,2，蒲燕^1,2，金士魁³

1. 新疆大学干旱生态环境研究所2. 新疆大学资源与环境科学学院3. 新疆自治区煤炭科学研究所

摘 要：通过火区土壤采样,研究了不同温度条件(25,50,70℃)目标火区各土壤层(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ)对砷的吸附解吸特性。实验结果表明:火区各土壤对砷的吸附量随外加砷浓度的增加而增大,并随温度增加而增加;解吸量变化趋势一致,即解吸量随吸附量的增减而增减。结合实验数据,采用Freundlich模型拟合火区土壤对砷的等温吸附过程,分析了拟合参数KF及其变化趋势:25℃时,各土壤层对As吸附的KF值大小依次为Ⅳ>Ⅴ>Ⅵ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,与各土壤层的Ca CO3含量基本一致;50℃时各土壤层对As吸附的KF值大小依次为Ⅵ>Ⅳ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅱ>Ⅰ,与各土壤层p H和Ca CO3含量基本一致;70℃时各土壤层对As吸附的KF值大小依次为Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅳ>Ⅵ>Ⅴ,与p H基本呈相反的变化趋势;形态分析表明残渣态As含量随土壤有机质含量增加而增加,随土壤p H值变化则呈相反的趋势。采用火区土壤样,构建不同土壤柱开展了各土壤层及复合土壤层土柱淋滤实验,结果表明淋滤初期土壤对砷的释放速度最快,砷跟随淋滤液快速向下迁移;淋滤中、后期土壤对砷的释放速度减小,砷在土壤中的迁移逐渐平衡;在火区土壤砷吸附解吸特性与土柱林滤实验基础上,采用COMSOL软件,模拟研究了内加砷源、表层土壤加砷、外加砷源条件下土壤柱内重金属砷的迁移,结果表明:单层土壤柱数值模拟结果与实际土壤柱淋滤实验结果基本相符;内加砷、表层加砷及外加砷复合土柱数值模拟结果表明,土柱砷含量随土柱温度增加而增加,土壤温度是影响土壤砷迁移的主要因素之一。

关键词：地下煤火;土壤典型重金属;吸附解吸特性;迁移规律;