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城市生活垃圾卫生填埋所产生的垃圾渗滤液水质水量变化大、成份复杂,对周边地下水环境的污染影响已日益受到关注.本文得到国家自然科学基金资助(40672154),以合肥市龙泉山生活垃圾填埋场为靶区,选择"垃圾渗滤液中氮素和重金属在弱透水层迁移机理研究"为题,选题具有理论和实际意义.
论文在查阅国内外相关文献基础上,采用理论研究、现场研究和实验室模拟实验相结合的研究方法,系统地监测和分析了垃圾渗滤液中氮素和重金属的浓度及其年内的变化情况,研究了氮素和重金属在经过弱透水层土壤渗透进入地下水过程中的迁移转化行为,及其pH值和渗透高度对此过程的影响.在此基础上,应用数学模型对氮素及重金属在弱透水层中的迁移进行模拟.研究结果表明:(1)生活垃圾渗滤液的氮素污染主要表现为氨氮污染; (2)重金属污染主要为镉、铅、锰污染; (3)酸性环境对氮素的浓度无明显影响,碱性环境下随pH值的升高氨氮浓度下降,硝酸盐浓度上升,当pH值达到12.00左右时氨氮浓度不再下降,硝酸盐氮浓度呈下降趋势.pH值范围为8.50～9.00时亚硝酸盐氮浓度迅速升高,超出此范围后亚硝酸盐氮浓度迅速下降;(4)氨氮和硝酸盐氮的整体上变化随土柱高度的增加呈现降低趋势;而渗透高度对亚硝酸盐氮的浓度无明显影响:在土柱中部30cm处取样口有异常现象:出现其氨氮浓度、硝酸盐氮浓度值低于土柱底部40cm处取样口浓度对应值的现象;(5)垃圾渗滤液中重金属浓度随着pH值的升高而降低;(6)总体而言随着渗透高度的增加铅和镉的浓度呈现下降趋势,而锰的浓度呈现上升趋势.铅和镉浓度下降是因为土柱的吸附作用,而锰浓度上升则是因为渗滤液中有机质能够将土柱中的锰迁移出来,土柱高度越大迁移出来的锰的数量越多;(7)根据实验数据估算模型参数,建立氨氮和金属镉在半无限弱透水层中的一维均匀流场溶质运移模型,模型具有较好的模拟效果,可以用于预测氨氮和重金属在弱透水层中的迁移转化趋势.
本论文结论可为垃圾场氮素及重金属污染物产生量的估算、垃圾场渗滤液污染地下水的控制与预防提供科学依据.