古土壤层对煤矸石淋滤液中典型污染物的防污性能 论文

黄土区是我国重要的煤炭生产区，古土壤层在黄土区包气带中广泛发育。煤炭开采和洗选过程中会产生大量煤矸石，这些煤矸石在露天堆放的情况下，长期受到降水淋滤作用，会释放出大量污染物，形成淋滤液，进而对矿区周围的地下水造成严重污染。在黄土区，这些煤矸石淋滤液在进入地下含水层之前，必然会流经古土壤层。因此，准确评估古土壤层对煤矸石淋滤液的防污性能对于保护地下水资源至关重要。

通过室内渗透试验和批式吸附试验的研究，发现古土壤层对煤矸石淋滤液中的典型污染物（如Mn²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺和SO₄²⁻）具有一定的阻隔能力。渗透试验结果显示，在煤矸石淋滤液的作用下，古土壤试样的渗透系数明显降低，具体范围为0.852×10⁻⁹ ~ 1.01×10⁻⁹ m/s，相比使用蒸馏水渗透时的渗透系数，降低了1.5倍以上。这种现象的出现，是由于煤矸石淋滤液与古土壤发生化学反应，生成了新的沉淀物，从而堵塞了古土壤试样中的孔隙，降低了其渗透性。

在批式吸附试验中，古土壤对Mn²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的吸附过程符合非线性的Freundlich模型，表明古土壤层中的黏土矿物通过离子交换反应，成为吸附这些重金属离子的主要途径。而对于SO₄²⁻，由于古土壤颗粒带负电荷，与其之间存在相互排斥作用，导致其吸附效果较差。