矿山废水中重金属离子在包气带中的吸附特征
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参 ２ ． 关键词 ： 废水 ； 重金 属离子 ； 包气带 ；吸附 中图分类号 ： ７ Ｘ８ 文 献标识码 ： Ａ
西北干旱区生态恢 复与重建必须 以水资源的 合理利用为核心ｕ ． 地下 水 的重金属污染却越 但 Ｊ 来越严重 ， 而且由于重金属污染的范 围广， 持续时 间长 ， 又不易在生物物质循环和能量交换中分解 ， 最终通过食物链的传递和富集 ， 危害人体健康 ． 】 自 二十世纪七 十年代 以来 ， 昌市有色冶金工业 金 快速发展 ， 工业废水经过淋滤等途径渗入地下 ， 使 该地 区地下水 资源受 到不 同程度 的污染 ， 当地 的 生态平衡受 到威胁． 拟对该地重金属离子在包气 带中的吸附特 征进行 分析研究 ， 为地下水污染 的 防治和地下水合理开发与应用提供科学依据．
矿 山废 水 中重 金属 离子在 包 气 带 中 的吸 附特 征
王 超
（ 中国地质大学 （ 武汉）环境学院 ， 湖北 武汉 ４０ ７ ） ３０ ４
摘
要： 受矿 山废水排 放的影 响， 昌市地下水 的污染物 以重金属离 子为主． 金 同时金 昌地区有着巨厚的包气
带， 其物质组成 由砂砾石 、 亚粉土 、 亚粘土为主。 本文在对 污染组 分进行取样 分析的基础上 ， 对包气带 的吸 附 能力进行研究 ， 结论认为其对重金属离子有着较强 的吸附能力 ， 以有效降低地下水的污染水平． ３表 １ 可 图 ， ，
（ 位： ） 单 ｍ
６
他
一一 一 一
３ 废水 中金 属离子 （ 或组 分 ） 包气 ３换 ’ 在 置
．
１
带 中的迁移
当废水溶 液流经包 气带渗 透时 ， 水 中的金 废
属离子（ 或组分） 就与包气带岩土层发 生离子 （ 或
金属 离子（ 分） 相向固 移的吸附 或组 从液 相转
图 １ Ａ－ 水 文 地 质 剖 面 Ｂ
Ｆｇ１ ｉ ． Ａ—Ｂ ｙ ｏ ｅ ｌ ｇ ｃｐ ｏ ｌ ｈ ｄｒ ｇ ｏ ｏ ｉ ｒ ｆ ｅ ｉ
表１水质分析一览表
Ｔａ ． Ｔｈｅｌ ｔ ｆ ｂ１ ｉ ｗａ ｅ ｕａｉｙ ａ ａｙ ｉ ｕ ｔ ｍ ｇ ｌ ｓｏ ｔ ｒｑ ｌｔ ｎ ｌ ｓｓ ｎｉ： ／
第 １ 卷第 ２期 ７
王
超： 矿山废水 中重金属离子在包气带 圈 团 亘 圄 ７ ｓ ９ １ ｔ 圆 回 固 ０ ， 圈
１ 、砾卵石 ２ 、砂砾 石 ３ 、含 砾 砂 ４ 、砂 ５ 、粘 性土 ６ 、泥岩 ７ 、砂质 泥岩 与泥 质砂岩 ８ 、花岗岩 ９ 、中 上更新 统含 水 层组 ｌ、下更 新统含 水层 组 １ 、地下 水位 线 ｌ 、断层 ０ １ ２
一
些 阳离子， 而将原先 吸附的阳离子转 移至地下
水之 中， 同时被吸附的离子也可 以被水 中的离子
物质迁 出系数 ， 明物质从相分界面 向固 表
体中迁移的数量 （ 或是相反的方向） 它相当于（ ｓ ， ｃ
湖 南环境生物职业技术学 院学报
量， 可用下列方程式来描述：
Ｑ＝ ・ （ 一 ｏ Ｓ・ ｃ ）
善水成生 化分改 学发变
组分 ） 的交替、 吸附作用． 当地 下水从 岩石空隙中
流过时 ， 在一定条件下， 岩土颗粒 吸附地下水 中的
一
式中 ：
Ｑ一 物质在单位 时间通过 与固体直 接接触 的
表面液体层 的通量 ；
中第四纪地层在北部平原地 区广泛分 布， 前第 四 纪地层多分布于南部 山区． 区内第 四纪地层从南 到北 ， 从西 向东呈现 出 由厚变薄 ， 积物 由粗变 沉 细， 地层结构 由单一 的砂卵砾石层逐渐过渡到 多 层结 构 的 亚 沙 土， 粘 土 夹 沙 层 的 分 布 规 律 亚 （ １． 图 ） 根据地下水 的储存特征 ， 将工作 区 内地下水 分为松散岩类孔隙水和孔隙裂隙水． 松散 岩类 孔 隙水分布广泛 ， 含水层厚度大 ， 一般 由南 向北 ， 由 东向西 ， 由上 而下 ， 富水性 由强到 弱水质 由好 到 差． 山丘区基 岩孔 隙裂隙水主要分布于南 部 中低 山区 ， 富水性较弱． 工作 区三面环 山一面开 口的这 种半 封 闭式 盆地地 形直 接控 制 该 区地 下水 的水 动 力场和补给 、 径流和排泄。 补给来源有 大气 降水、 渠系水 、 田间灌溉、 洪水以及工业废水和城市生活 用水的渗漏． 蒸发和人工开采是主要的排泄方式．
２ １誊第２ 第１年 ６月 ０１ ７ ． 期
Ｊｕ ａ ｏＨ ｎｎＥ ｖｏｍ ｎ — ｉ ａ ｏｒ ｌ湖 ｕａ ｎ ｒ ｅｔ Ｂ ｎ 南省环境生物职业技术学院 ｌ ｆ ｉｎ 。 ｃ 山 学报
Ｖ １ ７Ｎ ． ｏ １ ｏ２ ．
Ｊｎ ２ １ ｕ ． ０ｌ
文章编号 ：６ １ ３ １ ２ １ ） ２— ０ ８ ４ １７ —６ ６ （ ０ １ ０ ０ １ —０
１ 概 况
金 昌市位 于东 经 １１０ ５ 一１２４ ０ ， ０ 。４３” ０ 。３４ ”北 纬 ３ 。７ １” ９ ｏ Ｏ 间 ， 市 总 面 积 ８８６ ７４ Ｏ ～３ 。 ｏ３ 全 ９
ｋ 冬长夏短， ｍ， 寒暑分明 ， 昼夜温差大 ， 空气干燥 ， 风大沙多， 降水稀少且 年际、 内变化大 ， 发强 年 蒸 烈， 属典型的温带大陆性干旱气候． 昌市总 的地 金 势西南高 ， 东北低． 北西南三面环山 ， 从南到北 ， 由 山地 ， 戈壁平原到细土平原依次分布． 金昌市主要分布第 四纪及 前第四纪地层． 其
２ 污染物特征
根据检测资料 ， 受金川公 司尾矿废水 的排放 ， 地下水的污染成分主要为金属离子 ， 如镍 、 、 铬 铜 等， 具体数据见表 １ ．
收稿 日期 ：０ ０一ｌ Ｏ ２１ ｌ— ８ 作者简介 ： 超（ ９ ８ ） 男 ， 王 １ ８ 一 ， 湖北武汉人 ， 研究方 向： 地下水污染 防治
西北干旱区生态恢 复与重建必须 以水资源的 合理利用为核心ｕ ． 地下 水 的重金属污染却越 但 Ｊ 来越严重 ， 而且由于重金属污染的范 围广， 持续时 间长 ， 又不易在生物物质循环和能量交换中分解 ， 最终通过食物链的传递和富集 ， 危害人体健康 ． 】 自 二十世纪七 十年代 以来 ， 昌市有色冶金工业 金 快速发展 ， 工业废水经过淋滤等途径渗入地下 ， 使 该地 区地下水 资源受 到不 同程度 的污染 ， 当地 的 生态平衡受 到威胁． 拟对该地重金属离子在包气 带中的吸附特 征进行 分析研究 ， 为地下水污染 的 防治和地下水合理开发与应用提供科学依据．
矿 山废 水 中重 金属 离子在 包 气 带 中 的吸 附特 征
王 超
（ 中国地质大学 （ 武汉）环境学院 ， 湖北 武汉 ４０ ７ ） ３０ ４
摘
要： 受矿 山废水排 放的影 响， 昌市地下水 的污染物 以重金属离 子为主． 金 同时金 昌地区有着巨厚的包气
带， 其物质组成 由砂砾石 、 亚粉土 、 亚粘土为主。 本文在对 污染组 分进行取样 分析的基础上 ， 对包气带 的吸 附 能力进行研究 ， 结论认为其对重金属离子有着较强 的吸附能力 ， 以有效降低地下水的污染水平． ３表 １ 可 图 ， ，
（ 位： ） 单 ｍ
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一一 一 一
３ 废水 中金 属离子 （ 或组 分 ） 包气 ３换 ’ 在 置
．
１
带 中的迁移
当废水溶 液流经包 气带渗 透时 ， 水 中的金 废
属离子（ 或组分） 就与包气带岩土层发 生离子 （ 或
金属 离子（ 分） 相向固 移的吸附 或组 从液 相转
图 １ Ａ－ 水 文 地 质 剖 面 Ｂ
Ｆｇ１ ｉ ． Ａ—Ｂ ｙ ｏ ｅ ｌ ｇ ｃｐ ｏ ｌ ｈ ｄｒ ｇ ｏ ｏ ｉ ｒ ｆ ｅ ｉ
表１水质分析一览表
Ｔａ ． Ｔｈｅｌ ｔ ｆ ｂ１ ｉ ｗａ ｅ ｕａｉｙ ａ ａｙ ｉ ｕ ｔ ｍ ｇ ｌ ｓｏ ｔ ｒｑ ｌｔ ｎ ｌ ｓｓ ｎｉ： ／
第 １ 卷第 ２期 ７
王
超： 矿山废水 中重金属离子在包气带 圈 团 亘 圄 ７ ｓ ９ １ ｔ 圆 回 固 ０ ， 圈
１ 、砾卵石 ２ 、砂砾 石 ３ 、含 砾 砂 ４ 、砂 ５ 、粘 性土 ６ 、泥岩 ７ 、砂质 泥岩 与泥 质砂岩 ８ 、花岗岩 ９ 、中 上更新 统含 水 层组 ｌ、下更 新统含 水层 组 １ 、地下 水位 线 ｌ 、断层 ０ １ ２
一
些 阳离子， 而将原先 吸附的阳离子转 移至地下
水之 中， 同时被吸附的离子也可 以被水 中的离子
物质迁 出系数 ， 明物质从相分界面 向固 表
体中迁移的数量 （ 或是相反的方向） 它相当于（ ｓ ， ｃ
湖 南环境生物职业技术学 院学报
量， 可用下列方程式来描述：
Ｑ＝ ・ （ 一 ｏ Ｓ・ ｃ ）
善水成生 化分改 学发变
组分 ） 的交替、 吸附作用． 当地 下水从 岩石空隙中
流过时 ， 在一定条件下， 岩土颗粒 吸附地下水 中的
一
式中 ：
Ｑ一 物质在单位 时间通过 与固体直 接接触 的
表面液体层 的通量 ；
中第四纪地层在北部平原地 区广泛分 布， 前第 四 纪地层多分布于南部 山区． 区内第 四纪地层从南 到北 ， 从西 向东呈现 出 由厚变薄 ， 积物 由粗变 沉 细， 地层结构 由单一 的砂卵砾石层逐渐过渡到 多 层结 构 的 亚 沙 土， 粘 土 夹 沙 层 的 分 布 规 律 亚 （ １． 图 ） 根据地下水 的储存特征 ， 将工作 区 内地下水 分为松散岩类孔隙水和孔隙裂隙水． 松散 岩类 孔 隙水分布广泛 ， 含水层厚度大 ， 一般 由南 向北 ， 由 东向西 ， 由上 而下 ， 富水性 由强到 弱水质 由好 到 差． 山丘区基 岩孔 隙裂隙水主要分布于南 部 中低 山区 ， 富水性较弱． 工作 区三面环 山一面开 口的这 种半 封 闭式 盆地地 形直 接控 制 该 区地 下水 的水 动 力场和补给 、 径流和排泄。 补给来源有 大气 降水、 渠系水 、 田间灌溉、 洪水以及工业废水和城市生活 用水的渗漏． 蒸发和人工开采是主要的排泄方式．
２ １誊第２ 第１年 ６月 ０１ ７ ． 期
Ｊｕ ａ ｏＨ ｎｎＥ ｖｏｍ ｎ — ｉ ａ ｏｒ ｌ湖 ｕａ ｎ ｒ ｅｔ Ｂ ｎ 南省环境生物职业技术学院 ｌ ｆ ｉｎ 。 ｃ 山 学报
Ｖ １ ７Ｎ ． ｏ １ ｏ２ ．
Ｊｎ ２ １ ｕ ． ０ｌ
文章编号 ：６ １ ３ １ ２ １ ） ２— ０ ８ ４ １７ —６ ６ （ ０ １ ０ ０ １ —０
１ 概 况
金 昌市位 于东 经 １１０ ５ 一１２４ ０ ， ０ 。４３” ０ 。３４ ”北 纬 ３ 。７ １” ９ ｏ Ｏ 间 ， 市 总 面 积 ８８６ ７４ Ｏ ～３ 。 ｏ３ 全 ９
ｋ 冬长夏短， ｍ， 寒暑分明 ， 昼夜温差大 ， 空气干燥 ， 风大沙多， 降水稀少且 年际、 内变化大 ， 发强 年 蒸 烈， 属典型的温带大陆性干旱气候． 昌市总 的地 金 势西南高 ， 东北低． 北西南三面环山 ， 从南到北 ， 由 山地 ， 戈壁平原到细土平原依次分布． 金昌市主要分布第 四纪及 前第四纪地层． 其
２ 污染物特征
根据检测资料 ， 受金川公 司尾矿废水 的排放 ， 地下水的污染成分主要为金属离子 ， 如镍 、 、 铬 铜 等， 具体数据见表 １ ．
收稿 日期 ：０ ０一ｌ Ｏ ２１ ｌ— ８ 作者简介 ： 超（ ９ ８ ） 男 ， 王 １ ８ 一 ， 湖北武汉人 ， 研究方 向： 地下水污染 防治