S2-对河砂吸附砷的影响及其作用机理

水体中S2-与砷(As)的迁移富集密切相关, 但不同含水介质中其作用机理尚不明确。为了查明潜流带中常见含水介质河砂在S2-作用下对As的吸附特征, 设计并开展了As在河砂上的吸附动力学实验, 以及S2-作用下河砂对As的吸附实验, 结合PHREEQC模拟计算, XRD、SEM-EDS、XPS和FTIR等表征测试技术, 进一步识别其作用机理。结果表明: 固液比为25 g/L情况下, 河砂对As的吸附在200 h左右达到吸附平衡, 且对As(Ⅴ)的吸附量明显高于As(Ⅲ); 随着S2-浓度的增加, 河砂对As吸附能力逐渐减弱; 模拟及表征测试结果显示, 少量As被吸附在河砂表面, 主要与其表面的Fe、Al结合, 其中As(Ⅲ)的吸附可能还与Si-O键断裂后与S2-结合形成的SiS₂有关。S2-对河砂吸附As的主要影响机理为: ①S2-的加入使得溶液pH值升高、Eh值降低, 从而抑制了As的吸附; ②添加S2-条件下河砂表面的Fe、Al等能与S和As形成AlAs、AlAsO₄、FeS₂及Fe₄As₂O₁₁等化合物, 减少了河砂表面吸附As的活性位点。研究结果有助于丰富As-S作用机理, 以及As在地下水环境中迁移过程的认识。      

紫红色松散土体在不同饱水环境中的化学反应特征试验研究

以特殊的紫红色土为研究对象,采取三峡地区黄腊石滑坡临江松散土进行室内饱水试验,根据能量最低原则建立热力学反应模型,通过线性规划求解,分析不同饱水环境下随时间积累过程中紫红色松散土矿物反应特征及规律。研究表明:松散土在不同溶液浸泡条件下化学反应类型不同,江水和弱碱性溶液中主要发生白云石矿物的溶解,自来水、纯水和弱酸性溶液中主要发生方解石矿物的溶解和Ca2+与K+的交换吸附。另外,不同浸泡环境中不同时间的水-土化学作用活跃程度明显差异,弱酸性溶液与松散土的化学反应在饱水1~7 d最为强烈,其他四种溶液与松散土的化学反应在饱水7~16 d最为强烈。饱水后期,不同溶液浸泡条件下的水-土化学作用都减弱并最终趋向于平衡。     

水动力因素对砷在河砂中迁移影响的柱试验与模拟

河岸带作为一种典型的地下水-地表水相互作用带,不同水动力学条件下砷在该作用带中的行为较少有研究报道。基于此,采集河岸带河砂开展室内柱试验,分析不同水动力因素（包括流速和粒径）对砷在河砂中迁移的影响并建立相关模型。结果表明:(1) 0.5 mL/min流速下,河砂对As(V)的吸附速度和达到平衡所需的时间均比As(III)快,且粒径越小,该现象越明显;1.0 mL/min流速下,不同粒径的河砂对As(V)的吸附速度随粒径的增大而增大,对As(III)的吸附则没有明显差异;(2) 相同粒径的填充柱中,河砂对As(III)和As(V)的吸附能力均随流速的增加而降低;(3)不同流速和粒径条件下,As(III)和As(V)在砂柱中的迁移过程均更符合Thomas模型,拟合R2高于相同条件下Yoon-Nelson和Adams-Bohart模型。其中,低流速下,Thomas模型对0.15～0.25 mm粒径中As(III)和As(V)迁移过程拟合的R2（≥0.94）显著优于1.00～2.00 mm的较大粒径;高流速下,该模型对不同粒径中砷迁移过程的拟合R2差异不大。研究有助于加深对地下水-地表水相互作用下水动力因素对砷迁移转化规律影响的认识,并丰富和完善高砷地下水形成的机制理论。