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铬污染土壤电学特性及电阻率法监测技术研究

作　者: 孙亚坤
导　师: 张增强
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 环境工程
关键词: 铬污染土壤环境监测电法监测电阻率复电阻率复介电常数
分类号: X833
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前,在我国,铬渣污染问题已经相当严重,对生态环境和人类健康造成严重影响,亟需整治。然而在对铬污染场地整治前,准确而全面的对污染场地作出正确的监测是十分必要的,而传统的化学监测探测方法成本较高,较难监测大面积土壤。为了解决这一问题,本研究以铬污染土壤的电性参数为研究对象,利用电法监测的方法对土壤环境进行监测。本文以铬污染土壤的电阻率、复电阻率、复介电常数这三种参数作为主要研究对象,研究不同含水率、铬污染物浓度、土壤孔隙比等影响因素条件下,对土壤电阻率、土壤复电阻率幅值和相位、土壤复介电常数的实部和虚部的影响,为铬渣污染场地监测技术环境因素的选择提供理论依据,也为铬污染土壤环境监测技术的参数选择提供理论和实验依据。根据实验室的电阻率实验数据,建立了污染土壤电阻率与不同影响因素的间的关系模型,并且对模拟铬渣污染场地进行了电法监测实验,对实验室的电阻率实验模型进行了验证和分析,从而进一步验证了电阻率法用于土壤环境监测的可行性。研究结果表明:(1).污染物浓度、含水率和孔隙比都可以对铬污染土壤电阻率产生影响,其中,含水率和污染物浓度的影响较大,孔隙比的影响较小。通过铬污染土壤三因素的电阻率正交实验,结合阿尔奇公式建立了土壤电阻率与铬污染物浓度的数值关系模型。通过模拟场地验证,表明在均匀的土壤中建立的关系模型结果与层析成像结果较为一致。但是该模型的局限性在于,适用于绝大多数污染物为可溶性六价铬盐的情况下,在区分其他金属元素、地形校正以及精确度方面还有待进一步研究和改进。(2).土壤样品的复电阻率幅值和相位都呈现出随着频率变化而变化的明显频散效应曲线;相同含水率以及相同铬污染浓度条件下,即使供电频率不同,其复电阻率幅值和相位也并非存在较为明显的差别;含水率和铬污染物浓度对铬污染土壤复电阻率频散变化曲线的影响趋势并不一样:在铬污染物浓度不同的条件下,复电阻率相角呈先减小后增大的趋势,而在含水率不同的条件下,对其频散效应影响是随着含水率的升高而升高。(3).铬污染土壤复介电常数的实部和虚部会受到含水率、孔隙比及污染物浓度的影响;铬污染土壤复介电常数也存在一定的频散效应,即随着供电频率的升高,实部和虚部明显降低的趋势。土壤在经过铬污染的情况下,与未污染土壤相比,带有铬污染的土壤介电特性存在显著的差别,可通过监测复介电常数的方法来评价土壤铬污染物。(4).铬污染土壤的环境监测,由于电法以其快速无损的特点,可以对化学探测方法起到一定的补充作用,但是其在环境监测的准确程度方面有所缺乏,在实际的监测中,要运用物理和化学相结合的方法,才能完全做到对土壤环境的全面、准确的监测。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-23
  1.1 我国铬渣污染现状  11-13
    1.1.1 我国铬渣污染概况  11-12
    1.1.2 铬渣污染的危害  12-13
  1.2 电法用于污染场地监测技术发展现状  13-20
    1.2.1 电阻率法  14-17
    1.2.2 复电阻率法  17-19
    1.2.3 复介电常数法  19-20
  1.3 研究的目的意义及主要内容  20-23
    1.3.1 目的意义  20-21
    1.3.2 研究内容  21
    1.3.3 技术路线  21-23
第二章实验材料与方法  23-28
  2.1 研究区域基本概况  23
  2.2 土壤的采集及预处理  23
    2.2.1 土壤样品的采集  23
    2.2.2 土壤样品的预处理  23
  2.3 实验方法  23-27
    2.3.1 土壤样品的制备  23-24
    2.3.2 土壤物理性质分析  24
    2.3.3 土壤样品分析方法  24-25
    2.3.4 土壤物性参数的测定  25-27
  2.4 结果  27-28
第三章铬污染土壤电阻率特性及污染场地监测实验研究  28-37
  3.1 土壤电阻率模型  28-30
  3.2 结果与讨论  30-35
    3.2.1 铬污染土壤电阻率影响因素分析  30-31
    3.2.2 铬污染物浓度对电阻率的影响  31-32
    3.2.3 含水率对电阻率的影响  32-33
    3.2.4 孔隙比对电阻率的影响  33-34
    3.2.5 铬污染土壤电阻率模型  34
    3.2.6 模拟场地实验及模型验证  34-35
  3.3 小结  35-37
第四章铬污染土壤复电阻率频散性质研究  37-40
  4.1 材料与方法  37
  4.2 结果与讨论  37-39
  4.3 小结  39-40
第五章铬污染土壤介电性质研究  40-47
  5.1 材料与方法  40
  5.2 结果与讨论  40-45
    5.2.1 含水率的影响  40-42
    5.2.2 铬污染物浓度的影响  42-43
    5.2.3 孔隙比的影响  43-44
    5.2.4 介电常数模型  44-45
  5.3 小结  45-47
第六章结论与建议  47-49
  6.1 结论  47
  6.2 建议  47-49
参考文献  49-54
致谢  54-55
作者介绍  55

铬污染土壤电学特性及电阻率法监测技术研究

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