第1章緒論1

1.1鉻渣污染概況1

1.1.1鉻渣來源1

1.1.2鉻渣危害2

1.2國內外研究現狀評述3

1.2.1鉻渣滲濾液在土壤-地下水繫統中的污染運移規律研究現狀3

1.2.2鉻污染土壤修復現狀5

1.2.3含鉻水體處理技術的國內外研究現狀11

1.3鉻污染場地研究及發展趨勢13

參考文獻15



第2章鉻渣理化性質及鉻污染場地調查21

2.1鉻渣理化性質21

2.1.1鉻渣樣品采集21

2.1.2鉻渣物理性質21

2.1.3鉻渣化學成分22

2.1.4鉻渣礦物組成22

2.2鉻污染土壤-地下水繫統的基本理論23

2.2.1多孔介質與流體連續介質23

2.2.2溶質對流24

2.2.3水動力彌散25

2.2.4化學反應作用26

2.3鉻污染場地土壤及地下水污染調查31

2.3.1鉻渣堆場周圍地下水污染特征31

2.3.2鉻渣堆場周圍土體污染特征32

2.4鉻污染土壤及地下水修復目標32

2.4.1鉻的相關應用標準32

2.4.2鉻污染土壤修復目標33

2.4.3鉻污染地下水修復目標34

參考文獻34



第3章鉻渣-水相互作用污染物溶解釋放規律35

3.1鉻渣靜態浸出實驗35

3.1.1實驗裝置及實驗方法35

3.1.2Cr（Ⅵ）測定方法36

3.1.3鉻渣污染組分溶解釋放特性36

3.1.4鉻渣中Cr（Ⅵ）溶解釋放的動力學機理43

3.2鉻渣動態淋溶特征44

3.2.1實驗裝置及實驗方法44

3.2.2實驗過程44

3.2.3鉻渣動態淋溶污染組分溶解釋放規律45

參考文獻49



第4章鉻渣滲濾液在土壤-地下水繫統中的運移規律50

4.1土壤采集及性質測定50

4.2土壤對鉻渣滲濾液靜態吸附實驗51

4.2.1不同條件下土壤對鉻吸附的影響研究51

4.2.2土壤對Cr（Ⅵ）的吸附動力學53

4.3鉻渣滲濾液對土壤-地下水污染的動態規律59

4.3.1室內土柱動態模擬試驗裝置59

4.3.2土壤介質水動力彌散繫數和彌散度測定60

4.3.3土壤介質滲透繫數測定61

4.3.4Cr（Ⅵ）在土壤-地下水繫統中的運移規律62

4.3.5污染物吸附分配繫數和遲滯因子的確定65

4.4鉻渣滲濾液非均質砂箱溶質運移模擬66

4.4.1試驗裝置66

4.4.2試驗材料和方法66

4.4.3模擬含水層控制參數68

4.4.4試驗方案和試驗過程68

4.4.5試驗結果69

參考文獻77



第5章鉻渣堆場滲濾液在土壤-地下水繫統中的運移模型及數值解法78

5.1鉻渣滲濾液污染物運移耦合模型建立78

5.1.1地下水滲流模型78

5.1.2污染物遷移模型79

5.1.3定解條件80

5.2鉻渣滲濾液污染物運移耦合模型數值求解80

5.2.1滲流模型求解80

5.2.2污染物遷移模型求解86

參考文獻92



第6章鉻污染土還原-吸附-固化聯合修復技術93

6.1聯合修復材料優選94

6.1.1材料和方法94

6.1.2固化劑對鉻污染土固化/穩定化96

6.1.3還原劑對鉻污染土穩定化研究102

6.1.4吸附劑對鉻污染土穩定化的影響研究106

6.1.5聯合修復的雙指標正交試驗設計109

6.2聯合修復鉻污染土的力學特性113

6.2.1聯合修復鉻污染土無側限抗壓強度研究114

6.2.2聯合修復鉻污染土應力-應變本構模型121

6.3聯合修復鉻污染土的毒性浸出特性134

6.3.1含水量對聯合修復鉻污染土毒性浸出的影響134

6.3.2養護齡期對聯合修復鉻污染土毒性浸出的影響135

6.3.3鉻含量對聯合修復鉻污染土毒性浸出的影響136

6.3.4浸提液pH值對聯合修復鉻污染土毒性浸出的影響137

6.4聯合修復鉻污染土的耐久性研究138

6.4.1試驗方案138

6.4.2干濕循環條件下聯合修復鉻污染土的耐久性139

6.4.3凍融循環條件下聯合修復鉻污染土的耐久性146

參考文獻151



第7章含鉻廢水還原-吸附聯合處理技術153

7.1還原劑處理含鉻廢水中Cr（Ⅵ）方案優選154

7.1.1還原劑種類對Cr（Ⅵ）去除效果的影響154

7.1.2CaSx處理含鉻廢水中Cr（Ⅵ）試驗研究155

7.1.3還原反應前後XRD微觀分析157

7.2吸附劑處理含鉻廢水中Cr（Ⅲ）方案優選158

7.2.1吸附劑種類對Cr（Ⅲ）去除效果的影響158

7.2.2粉煤灰合成沸石吸附含鉻廢水中Cr（Ⅲ）試驗研究159

7.2.3吸附動力學分析161

7.3響應曲面法優化CaSx-粉煤灰合成沸石聯用處理含鉻廢水163

7.3.1響應曲面法優化設計163

7.3.2試驗結果分析164

7.3.3響應面分析166

7.3.4優化設計方案169

7.4CaSx-粉煤灰合成沸石聯用處理含鉻廢水動態試驗169

7.4.1動態試驗裝置及方法169

7.4.2試驗結果及分析170

參考文獻173



第8章鉻堆存場地含鉻水體的生物處理技術174

8.1降鉻菌株的馴化培養及鋻定174

8.1.1降鉻菌株的培養馴化174

8.1.2菌株的鋻定178

8.2菌株處理高濃度含鉻廢水條件優化及機理分析181

8.2.1菌株處理含Cr（Ⅵ）廢水的單因素試驗181

8.2.2菌株處理含Cr（Ⅵ）廢水的回歸旋轉實驗184

8.2.3菌株降鉻機理分析188

8.2.4菌株降鉻的還原動力學研究189

8.3降鉻菌株固定化包埋技術及生長條件優化191

8.3.1無機-有機雜化材料的制備191

8.3.2有機-無機雜化材料處理污染地下水試驗192

8.3.3有機-無機雜化材料微觀表征分析195

8.3.4納米ZrO2-SRB固定化顆粒的制備196

8.3.5納米ZrO2-SRB顆粒處理污染地下水的靜態實驗198

8.3.6納米ZrO2-SRB顆粒的微觀表征分析203

8.3.7納米ZrO2-SRB顆粒處理污染地下水動力學及熱力學分析204

8.4納米ZrO2-SRB顆粒處理污染水的動態試驗209

8.4.1動態試驗裝置設計210

8.4.2動態試驗結果與分析211

參考文獻218



第9章鉻渣污染場地污染預測及修復污染土應用220

9.1鉻渣污染場地污染控制及污染預測220

9.1.1瀋陽鉻渣堆場地下水污染模擬220

9.1.2錦州鉻渣堆場地下水污染模擬232

9.2聯合修復鉻污染土用於路基填料數值模擬242

9.2.1工程概況243

9.2.2基本理論243

9.2.3路基模擬方案245

9.2.4計算結果及分析247

參考文獻252



附錄鉻渣污染治理環境保護技術規範（暫行）（HJ/T 301—2007）253

鉻渣是鉻鹽及鐵合金等行業在生產過程中排放的有毒廢渣。鉻渣如果不加處理而長期堆放，其中劇毒的六價鉻被雨水、雪水浸後，會隨著雨水、雪水和地表水滲入地下，對周邊地表水、地下水以及土壤造成嚴重污染。鉻渣的處理和處置、鉻渣污染場地土壤-地下水繫統的治理和修復被認為是鉻鹽行業老大難問題，也是世界性環保難題，是國際研究領域的熱點和難點問題。

同時，確保人居環境安全也已成為當前我國環保工作的新熱點。為此，國家近10年先後啟動了863重點項目“典型工業污染場地土壤修復關鍵技術研究與綜合示範”和國家重點研發計劃重點專項“場地土壤污染成因與治理技術”，在包括鉻渣在內的各類污染工業場地土壤污染形成機制、監測預警、風險管控、治理修復、安全利用等技術、材料和裝備創新等方面開展研發與典型示範，體現了國家對生態文明建設的高度重視。

本書針對鉻渣污染場地開展從場地調查、鉻渣淋濾到土壤-地下水繫統污染、治理修復、安全利用等繫統化研究，提出鉻污染土還原-吸附-固化聯合修復新技術，對科學技術和國民經濟發展有較大推動作用，對含重金屬廢渣堆存場地、廢棄露天礦區（如撫順西露天礦）的污染控制與生態環境修復等方面具有重要的應用價值。全書共9章：第1章緒論，主要介紹鉻污染概況、鉻污染遷移規律研究現狀、土壤和地下水修復技術研究現狀及未來發展趨勢；第2章主要以我國典型的鉻渣污染場地遼寧瀋陽為研究對像，介紹場地土壤和地下水調查情況；第3章主要通過靜、動態實驗研究水浸、雨水淋濾條件下，鉻渣-水相互作用污染物溶解釋放規律；第4章主要通過二維土柱試驗和三維砂箱試驗研究露天堆放鉻渣雨水淋濾後對土壤-地下水繫統污染特征及污染物運移規律，建立等溫吸附模型和吸附動力學方程；第5章建立鉻渣堆場滲濾液在土壤-地下水繫統中的運移耦合動力學模型，並進行數值求解；第6章提出還原-吸附-固化聯合修復鉻污染土的新方法，並進行修復材料和條件優選、力學特性試驗、化學特性試驗和耐久性試驗，建立鉻污染土損傷演化模型；第7章研究還原-吸附聯用處理鉻渣滲濾液等高濃度含鉻廢水新材料和新技術；第8章研究鉻污染地下水的生物修復技術；第9章以遼寧兩處典型鉻渣堆場為研究對像，對鉻污染場地土壤-地下水繫統鉻污染遷移趨勢進行預測，並對鉻污染土修復進行案例分析及工程應用效果模擬。

全書由李喜林、劉玲、王來貴著，具體分工如下：第1章由王來貴著；第3章～第5章、第7章、第8章由李喜林著；第2章、第6章、第9章由劉玲著。全書後由李喜林統稿並定稿。本書是集體智慧的結晶，趙雪、張佳雯、張穎、範明、於曉婉、馬征、仝重凱、李克新、劉思初、王琦、潘紀偉、趙國超、丁盛鵬、陳強、習彥會等參與了圖書內容涉及的室內試驗、圖形制作和文檔整理等工作，在此表示感謝。

本書在成稿過程中，南開大學周啟星教授，遼寧工程技術大學劉海卿教授、張向東教授、周梅高級工程師、狄軍貞教授、易富教授、劉向峰教授、楊建林副教授、周新華副教授，青島理工大學肖利萍教授，遼寧工業大學周立岱教授，河北科技大學張春會教授給予了很大的幫助，並提出了寶貴意見，在此一並表示感謝！

本書在國家重點研發計劃重點專項（2017YFC1503100）、國家自然科學基金（51304106）、遼寧省自然科學基金（201602354、2019-ZD-0037）、遼寧省百千萬人纔工程項目（2018C01）、中國煤炭工業協會2018年度科學技術研究指導性計劃項目（MTKJ2018-251）等項目聯合資助下完成；同時，充分參考了國內外污染場地控制與修復研究領域進展。

盡管作者做出了努力，但書中難免存在不妥和疏漏之處，我們殷切希望各位專家、學者對本書提出批評指正和進一步改進的建議，為我國污染場地控制與修復共同貢獻力量。



著者

2020年9月