包气带水中铊迁移扩散过程及机理研究

Prevention and control of thallium pollution in groundwater is one of the key issues in environmental science. Exploitation and utilization of minerals that contain thallium lead to increasing release and migration of the heavy metal. At present most of thallium pollution studies mainly focus on soil, surface water and pollution remediation, etc. So far the migration mechanism of thallium pollutants from surface to groundwater system remains unknown. The study on the migration of thallium pollutants in vadose zone is the key to reveal the generation mechanism of thallium pollution in groundwater. This project is intended to take the Tl acid mine drainage and typical soil from Guangdong Yunfu pyrite mine as the main object. Based on geochemical theory of hydrogeology and soil science, using trace heavy metal thallium analysis technique, this research plans to make adsorption and desorption experiments, soil column leaching experiments in vertical direction, migration and diffusion experiments, so as to build migration and diffusion model of thallium in the vadose zone, aimed at revealing the mechanism of thallium's migration and diffusion in groundwater. The research will theoretically provide a guide to the prevention and treatment of thallium pollution in the Pearl River basin. It will also provide scientific basis for government's policies to control groundwater pollution and secure safe drinking water for people living in the Pearl River delta cities.

地下水铊污染防治问题，是环境科学研究重点之一。含铊矿产资源的开采和利用加剧了铊的释放与迁移。目前对铊污染的研究主要集中在土壤、地表水及污染修复等方面，而对表生铊污染物如何通过包气带进入地下水系统的过程研究尚为空白，其迁移机理目前还不清楚。包气带水中铊的迁移研究是揭示浅层地下水铊污染发生机理的关键。本项目拟以广东省云浮硫铁矿区含铊酸性废水和典型土壤为研究对象，以水文地质学、土壤学和地球化学理论为指导，以痕量重金属铊分析技术为支撑，开展静态吸附、解吸试验，土柱淋滤、迁移扩散试验，研究铊在包气带水中的迁移扩散规律，同时考虑地下水位动态变化对铊迁移过程的影响，构建铊在包气带水中的迁移扩散模型，揭示包气带水中铊的迁移扩散机理。研究成果将对珠江流域采矿区地下水铊污染的防治提供理论支撑，为政府防治地下水污染决策提供科学依据，为保障珠三角城市群人民饮用水安全提供科学保障。

本项目以地下水中铊(Tl)在包气带的迁移扩散过程及机理研究为核心，按研究计划在广东省云浮硫铁矿周边进行水土Tl污染调查，布设地下水监测井，开展地下水Tl污染监测，进行室内吸附试验与土柱淋滤试验，构建Tl的水文地球化学反应模型。通过开展上述研究，揭示了酸性废水入渗过程中Tl在包气带的迁移特征，探讨了不同氧化还原环境的包气带在地下水位波动条件下Tl的迁移扩散规律，计算并对比了研究区上层砂质土壤和下层粘质土壤Tl的纵向弥散系数，构建了Tl在地下水包气带中的迁移扩散模型，模拟了Tl在水混合过程中的水文地球化学反应并分析了溶质Tl形态变化特点。研究成果发现改变包气带的氧化还原条件，增加包气带中的粘土矿物含量将有效降低地下水中有毒痕量重金属Tl的浓度，为采矿活动区修复Tl污染地下水提供了理论依据。在本项目资助下，发表SCI论文4篇，授权国家实用新型专利1项，按计划完成了预期研究任务，实现了既定的研究目标。