王 意，劉志彬,2，劉 鋒，魏?jiǎn)⒈?，陳曉?/p>

(1.東南大學(xué)交通學(xué)院巖土工程研究所, 江蘇 南京 210096；2.城市地下工程與環(huán)境安全江蘇省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京 210096)

pH值對(duì)鋅離子污染高嶺土壓縮及離子擴(kuò)散特性影響研究

王 意1，劉志彬1,2，劉 鋒1，魏?jiǎn)⒈?，陳曉悅1

(1.東南大學(xué)交通學(xué)院巖土工程研究所, 江蘇 南京 210096；2.城市地下工程與環(huán)境安全江蘇省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京 210096)

為了研究不同酸堿環(huán)境下鋅離子對(duì)飽和高嶺土壓縮特性影響，以及鋅離子向其中擴(kuò)散特性，利用室內(nèi)人工配制的重塑土開展了一維固結(jié)試驗(yàn)和土柱擴(kuò)散試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋅離子濃度不高于0.05 mol/L時(shí)，污染土的壓縮指數(shù)變化不大，但氫氧化鋅沉淀量的增加會(huì)導(dǎo)致高嶺土的壓縮性略有降低。高嶺土處于堿性環(huán)境時(shí)，其上部自由溶液中鋅離子濃度降低最快，中性環(huán)境次之，酸性環(huán)境時(shí)最慢。溶液電導(dǎo)率可間接反映出其中的溶解態(tài)鋅離子濃度，高嶺土處于中性和堿性環(huán)境時(shí)，土柱上部自由溶液的電導(dǎo)率與溶液中鋅離子濃度呈正相關(guān)，而當(dāng)高嶺土處于酸性環(huán)境時(shí)，土柱上部自由溶液的電導(dǎo)率與溶液中鋅離子濃度呈負(fù)相關(guān)，對(duì)于這種酸堿土體環(huán)境下的反常規(guī)律，在利用溶液電導(dǎo)率快速評(píng)價(jià)重金屬離子濃度時(shí)需引起重視。

高嶺土；污染土；鋅離子；壓縮特性；離子擴(kuò)散

隨著工業(yè)化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市化水平不斷提高，在一定程度上加重了部分地區(qū)的環(huán)境污染問題。據(jù)估算，我國(guó)城市污染場(chǎng)地有近百萬個(gè)，主要分布在老工業(yè)基地和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，這些工業(yè)企業(yè)污染控制不嚴(yán)格，導(dǎo)致大量有毒有害重金屬等污染物侵入廠區(qū)地基土和地下水，使得原址場(chǎng)地成為工業(yè)污染場(chǎng)地[1～2]。場(chǎng)地土體受重金屬污染后，有兩方面問題一直受到業(yè)界關(guān)注，一是天然土體受重金屬離子污染后工程性質(zhì)的變化規(guī)律，二是在復(fù)雜地質(zhì)條件下重金屬離子在土體中的遷移特性。

國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者先后圍繞重金屬污染土開展了試驗(yàn)與理論研究。例如，Onitsuka等[3]試驗(yàn)研究了碳酸鈣、水和黏土的相互作用對(duì)黏土液限和強(qiáng)度的影響；Assa’ad[4]認(rèn)為地基土和酸相互作用會(huì)引起土體膨脹，導(dǎo)致地基隆起；Turer[5]研究表明鉛、鋅離子和堿溶液可以提高高嶺土的膨脹性；Prigiobbe等[6]研究了質(zhì)子和金屬陽離子之間的競(jìng)爭(zhēng)吸附如何促進(jìn)陽離子的運(yùn)移，研究結(jié)果表明pH依賴性吸附和水動(dòng)力彌散之間的相互作用會(huì)使重金屬離子通過反應(yīng)性多孔介質(zhì)快速遷移；Uwamariya等[7]認(rèn)為，當(dāng)?shù)叵滤畃H值較高時(shí)，通過吸附和沉淀的綜合效應(yīng)可以提高水中銅、鉻離子的整體去除率。

我國(guó)針對(duì)土體重金屬污染問題也開展了較多研究。例如，關(guān)于污染場(chǎng)地中重金屬污染物的賦存規(guī)律，張榮海等[8]對(duì)焦化廠不同功能場(chǎng)地重金屬垂直分布規(guī)律進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，煤場(chǎng)土壤在雨水淋濾、土壤吸附阻滯等綜合作用下，其表層重金屬離子As，Hg，Cr，Cd和Pb含量均高于底層土壤，硫酸罐區(qū)與焦?fàn)t區(qū)土壤重金屬在各層土中含量相差不大。關(guān)于重金屬污染物的遷移規(guī)律方面，王志強(qiáng)等[9]通過土柱試驗(yàn)對(duì)比了與惰性Br-在支持毛細(xì)水、懸掛毛細(xì)水、無毛細(xì)水條件下，以及不同NaCl濃度條件下的遷移規(guī)律，發(fā)現(xiàn)不同形式毛細(xì)水條件下Br-及Cr(VI)的穿透時(shí)間均為干土柱lt;有懸掛毛細(xì)水柱lt;有支持毛細(xì)水柱，且與Br-相比，穿透終點(diǎn)均呈現(xiàn)明顯滯后現(xiàn)象。針對(duì)重金屬污染引起的土體工程性質(zhì)變化問題，查甫生等[10]研究了重金屬污染土的工程性質(zhì)，認(rèn)為土體受到重金屬離子污染后，隨著離子濃度的增大，土粒密度總體呈增大的趨勢(shì)，而液限、塑限和塑性指數(shù)均呈減小趨勢(shì)。儲(chǔ)亞等[11]通過對(duì)重金屬鋅污染淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土物理特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，得出隨著鋅離子濃度增加土粒比重、液塑限、粉粒含量和pH值減小，而黏粒含量和塑性指數(shù)呈增大的趨勢(shì)。劉志彬等[12]研究了鋅離子污染對(duì)膨潤(rùn)土一維壓縮特性影響，結(jié)果表明相同壓力下隨著鋅離子濃度增大，膨潤(rùn)土的孔隙比和壓縮指數(shù)均降低，并且隨著孔隙液鋅離子濃度增大，膨潤(rùn)土的孔隙液pH值和土樣比表面積減小，顆粒直徑增大，膨潤(rùn)土中蜂窩狀結(jié)構(gòu)遭到破壞。

目前對(duì)于重金屬離子在不同類型土體中運(yùn)移規(guī)律的研究較多，但對(duì)于不同pH值土體條件下，具有沉淀特性重金屬離子污染黏土及外部溶液重金屬離子向此類土體中擴(kuò)散運(yùn)移行為的研究較少。本文以高嶺土為例，在酸性、中性和堿性三種土體條件下，用硝酸鋅溶液進(jìn)行一維壓縮和純擴(kuò)散試驗(yàn)，探討了不同酸堿環(huán)境下重金屬離子在飽和黏土中擴(kuò)散運(yùn)移特性及其對(duì)黏土壓縮特性影響。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用的高嶺土產(chǎn)自徐州礦務(wù)局夾河高嶺土廠，原始粒徑過320目篩，其礦物成分主要為高嶺石，另含少量珍珠石。高嶺土的基本物理性質(zhì)見表1。試驗(yàn)所用氫氧化鈉、鹽酸和硝酸鋅均為購(gòu)自成都科龍化工試劑廠的分析純級(jí)試劑。

表1 高嶺土的基本物理性質(zhì)

1.2樣品制備及試驗(yàn)方法

為探討鋅離子對(duì)于不同酸堿環(huán)境高嶺土壓縮固結(jié)特性的影響，本研究中首先將一定濃度硝酸鋅溶液與蒸餾水、鹽酸或氫氧化鈉混合反應(yīng)平衡，然后再與高嶺土充分拌合調(diào)制成樣，測(cè)定樣品的壓縮固結(jié)特性。制作壓縮試驗(yàn)土樣時(shí)，先用分析天平稱量3份0.05 mol的硝酸鋅溶于適量蒸餾水中，再稱量0.001 mol，0.005 mol和0.01 mol的氫氧化鈉各1份，分別加入前述硝酸鋅溶液，充分?jǐn)嚢韬蠖ㄈ莩蓾舛葹?.0005，0.0025和0.005 mol/L的氫氧化鋅懸濁液。各濃度條件下溶液中生成的化學(xué)沉淀如圖1所示?？梢钥闯?，0.0005 mol/L的氫氧化鋅懸濁液白色沉淀量很少，溶液較為澄清，0.005 mol/L的氫氧化鋅沉淀非常明顯，溶液非常渾濁。然后用配制的氫氧化鋅懸濁液按照土液質(zhì)量比1:0.4與高嶺土調(diào)制成泥狀樣，密封靜置12 h。壓縮試驗(yàn)前，邊向環(huán)刀內(nèi)填泥樣邊振動(dòng)固結(jié)儀，以避免試樣中封閉氣泡，壓縮試驗(yàn)過程中固結(jié)儀內(nèi)注滿制樣時(shí)所用相同濃度硝酸鋅溶液。壓縮試驗(yàn)時(shí)，初始荷載采用3 kPa，以防壓力過高導(dǎo)致泥樣擠出，之后逐級(jí)施加6，12.5，25，50，100，200，400 kPa豎向荷載。

圖1 不同氫氧化鋅沉淀量的懸濁液Fig.1 Solution with different precipitation amount of Zn(OH)2

為探討鋅離子對(duì)于不同酸堿環(huán)境高嶺土壓縮固結(jié)特性的影響，本研究中利用蒸餾水、鹽酸或氫氧化鈉溶液與高嶺土調(diào)制成中性、酸性或堿性的土柱，然后將一定濃度硝酸鋅溶液置于土柱頂部，監(jiān)測(cè)上部溶液的電導(dǎo)率及鋅離子濃度，以評(píng)價(jià)鋅離子向土體中的擴(kuò)散特性。試驗(yàn)中土柱上部不施加荷載，基本保持純擴(kuò)散條件。試驗(yàn)時(shí)將調(diào)制好的泥小心填入直徑11.5 cm的PVC模型柱中，土柱底部襯濾紙和透水石，土樣上方緩慢注入一定高度設(shè)定濃度的硝酸鋅溶液，然后用Horiba D-75水質(zhì)分析儀定時(shí)測(cè)量土柱上部溶液的電導(dǎo)率隨時(shí)間變化。此外，用采樣管定時(shí)采取10 mL左右上部溶液并采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定鋅離子濃度。試驗(yàn)控制土柱高度5 cm，頂部溶液高8 cm(圖2)。

圖2 土柱擴(kuò)散試驗(yàn)示意圖Fig.2 Schematic diagram of the soil column diffusion test

制備土樣時(shí)，首先用容量瓶分別配制0.01 mol/L的鹽酸和0.01 mol/L的氫氧化鈉溶液。然后以土液質(zhì)量比1∶0.4制備泥樣，密封靜置12 h。用土工刀分層向模型柱中填裝泥樣，裝樣過程中反復(fù)振動(dòng)模型柱，以避免土柱中封閉氣泡。填樣至5 cm高，抹平土樣表面后在玻璃棒導(dǎo)引下沿內(nèi)壁在土柱頂部緩緩注入0.05 mol/L的硝酸鋅溶液，令自由液面高出土柱頂面8 cm，模型柱頂部用保鮮膜密封以避免溶液蒸發(fā)。之后即開始量測(cè)自由溶液的pH值和電導(dǎo)率，并定時(shí)取樣分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1一維壓縮試驗(yàn)

試驗(yàn)中配制3種不同氫氧化鋅沉淀量的土樣A，B和C，同時(shí)制備1組由蒸餾水配制的土樣D和1個(gè)硝酸鋅溶液配制的土樣E作為對(duì)照組。土樣編號(hào)及性質(zhì)見表2。鋅離子沉淀反應(yīng)如下：

由式(1)可知，向相同濃度硝酸鋅溶液中加入不同濃度氫氧化鈉溶液，可生成不同濃度氫氧化鋅懸濁液。使用式(1)可以簡(jiǎn)單評(píng)估表2中不同編號(hào)土樣中的氫氧化鋅沉淀濃度。

表2 壓縮試驗(yàn)制樣方案

一維壓縮試驗(yàn)土樣的e-p曲線如圖3所示，取p1=100 kPa及p2=200 kPa時(shí)的數(shù)據(jù)計(jì)算土樣的壓縮模量。土樣的壓縮模量Es和壓縮指數(shù)Cc計(jì)算結(jié)果如表3所示。

圖3 不同氫氧化鋅沉淀量條件下鋅離子污染飽和高嶺土一維壓縮曲線Fig.3 Compression curves of zinc-contaminated kaolin under different precipitation of Zn(OH)2

Zn(OH)2沉淀量/(mol·L-1)A(00005)B(00025)C(0005)D(0)E(0)Es/MPa25242568277626362884Cc02130213019902060196

由表3可知，試驗(yàn)所控制的相近干密度(1.31 g/cm3)條件下，0.05 mol/L的硝酸鋅污染對(duì)高嶺土壓縮指數(shù)影響不大，壓縮指數(shù)約為0.196～0.213。分析認(rèn)為，雙電層厚度不發(fā)育的高嶺土，其工程特性主要受微觀結(jié)構(gòu)控制[13]，所以不同濃度的鋅離子降低高嶺土雙電層厚度的程度有限，宏觀表現(xiàn)為在荷載范圍0～400 kPa以內(nèi)，其壓縮指數(shù)變化不大。

其次，與無污染高嶺土樣D的壓縮模量相比，0.05 mol/L硝酸鋅溶液污染的高嶺土樣E壓縮性降低。Mitchell等[14]指出酸堿溶液與黏土相互作用(水-土相互作用)，造成物理性質(zhì)及工程特性改變的最主要機(jī)理可歸結(jié)為對(duì)于土顆粒雙電層厚度以及黏土微結(jié)構(gòu)的影響。根據(jù)擴(kuò)散雙電層模型理論，雙電層厚度與電解質(zhì)化合價(jià)及其濃度的平方根成反比，其相關(guān)表達(dá)式為：

式中：1/κ——雙電層厚度；

ε——電解質(zhì)溶液的介電常數(shù)/(F·m-1)；

kB——玻爾茲曼常數(shù)/(J·K-1)；

T——絕對(duì)溫度/K；

e——電荷量/C；

NA——阿伏伽德羅常數(shù)/(mol·L-1)；

zi，Ci——離子化學(xué)價(jià)和離子濃度(mol·L-1)。

由于高嶺土受到硝酸鋅溶液的污染，Zn2+與高嶺土顆粒表面的可交換性陽離子(例如Na+、K+)發(fā)生陽離子交換，而Zn2+的化合價(jià)(二價(jià))高于鈉、鉀離子(一價(jià))，因此隨著鋅離子濃度的逐漸增大，高嶺土顆粒表面的雙電層厚度變薄、持水能力減弱、顆粒間斥力位能減小，使得土顆粒團(tuán)聚，土粒之間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度增加，高嶺土壓縮性降低。

盡管如此，比較3種不同氫氧化鋅沉淀量的土樣，仍可發(fā)現(xiàn)其壓縮模量隨氫氧化鋅沉淀量增加而略有增大。這說明當(dāng)高嶺土中存在氫氧化鋅沉淀時(shí)，氫氧化鋅沉淀量越大，高嶺土的壓縮性越低。分析認(rèn)為，這可能是由于隨著固相沉淀物的增多，沉淀物質(zhì)附著或填充于高嶺土的孔隙空間中，從而造成高嶺土壓縮性的降低。

圖4為鋅離子污染高嶺土樣在100，200和400 kPa下的固結(jié)系數(shù)。由圖4可見，不同上覆荷載下不同濃度鋅離子污染高嶺土的固結(jié)系數(shù)離散程度較高，這主要是由于制樣與測(cè)試誤差引起的。此外，從圖中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，鋅離子污染不同pH值土樣的固結(jié)系數(shù)總體上大于純蒸餾水配制土樣的固結(jié)系數(shù)。范日東等[15]和Mishra等[16]的研究亦發(fā)現(xiàn)，隨著黏土中重金屬離子濃度的增加，土體滲透系數(shù)增加，且滲透系數(shù)的增加可歸因于黏土雙電層厚度的降低。由于土的固結(jié)系數(shù)與其滲透系數(shù)成正比，隨著鋅離子污染土樣滲透系數(shù)的增加，高嶺土的固結(jié)系數(shù)增加。

圖4 不同荷載下鋅離子污染高嶺土固結(jié)系數(shù)Fig.4 Consolidation coefficients of zinc-contaminated kaolin under different vertical loads

2.2一維擴(kuò)散試驗(yàn)

2.2.1溶液電導(dǎo)率變化

自由溶液的電導(dǎo)率是其中各種導(dǎo)電性離子總的濃度的反映。圖5為土柱頂部自由溶液的電導(dǎo)率隨時(shí)間變化曲線。由圖5可見，采用氫氧化鈉溶液和蒸餾水配制成的土樣上部溶液的電導(dǎo)率變化規(guī)律比較一致，均隨時(shí)間增加而減小。

圖5 土柱上部自由溶液電導(dǎo)率隨時(shí)間變化關(guān)系Fig.5 Change in the electrical conductivity of the free solution above the soil column with time

對(duì)于蒸餾水配制的土樣，上部溶液中鋅離子和硝酸根離子在濃度梯度作用下向下部土柱中擴(kuò)散運(yùn)移，使得溶液中導(dǎo)電離子濃度降低,最終造成上部溶液導(dǎo)電能力下降，表現(xiàn)為溶液電導(dǎo)率隨時(shí)間減小。

對(duì)于氫氧化鈉溶液配制的土樣，上部自由溶液中硝酸根離子和鋅離子在濃度梯度作用下向土柱中擴(kuò)散運(yùn)移，而高嶺土孔隙液中的氫氧根離子和鈉離子則向上部溶液擴(kuò)散。兩種導(dǎo)電性離子在水土界面附近相向運(yùn)移過程中鋅離子遭遇氫氧根離子生成氫氧化鋅沉淀。上述綜合作用下最終造成上部溶液導(dǎo)電能力下降，表現(xiàn)為溶液電導(dǎo)率隨時(shí)間減小。

對(duì)于鹽酸配制的土樣，土柱頂部自由溶液電導(dǎo)率隨時(shí)間的增加而緩慢增加。分析認(rèn)為，當(dāng)上部自由溶液中硝酸根離子和鋅離子在濃度梯度作用下向土柱中擴(kuò)散運(yùn)移時(shí)，高嶺土孔隙液中的氯離子和氫離子也向上部溶液擴(kuò)散。換言之，溶液中因?yàn)橄跛岣x子和鋅離子擴(kuò)散向土體中運(yùn)移而減少的導(dǎo)電離子得到補(bǔ)充。上述綜合作用下，上部溶液導(dǎo)電能力上升，表現(xiàn)為溶液電導(dǎo)率隨時(shí)間增加。

2.2.2溶液中鋅離子濃度變化

圖6為土柱上部自由溶液中鋅離子濃度隨時(shí)間的變化曲線，由圖6可見，自由溶液中鋅離子濃度均隨時(shí)間逐漸降低，其中氫氧化鈉溶液配制的堿性高嶺土土柱上部自由溶液中鋅離子濃度減小得最快。

圖6 土柱上部自由溶液中鋅離子濃度隨時(shí)間變化Fig.6 Change in concentration of zinc ions in the free solution above the soil column with time

當(dāng)土柱為氫氧化鈉溶液配制時(shí)，上部自由溶液中向土柱中擴(kuò)散運(yùn)移的鋅離子遇到氫氧根后反應(yīng)生成沉淀，進(jìn)一步維持頂部自由溶液和土柱孔隙液中鋅離子間濃度梯度存在，使得自由溶液中鋅離子不斷向土中擴(kuò)散運(yùn)移。宏觀表現(xiàn)為，自由溶液中的鋅離子濃度降低較快。

當(dāng)土柱為鹽酸配制的酸性土柱時(shí)，隨著溶液中鋅離子向土中擴(kuò)散，自由溶液和土中的鋅離子濃度梯度減小，擴(kuò)散運(yùn)移過程趨于減緩。宏觀表現(xiàn)為，自由溶液中的鋅離子濃度降低較慢。

當(dāng)土柱為蒸餾水配制時(shí)，土柱上部自由溶液的pH值變化居于兩者之間，溶液中鋅離子濃度降低速度則介于氫氧化鈉溶液和鹽酸配制土柱上部溶液鋅離子濃度降低速度之間。

2.2.3溶液電導(dǎo)率與其中鋅離子濃度關(guān)系

利用自由溶液電導(dǎo)率與特定溶解性陽離子濃度間相關(guān)性可以間接反映出其中該種導(dǎo)電性離子的含量。圖7為土柱上部溶液電導(dǎo)率與鋅離子濃度關(guān)系曲線。由圖7可見，采用氫氧化鈉溶液和蒸餾水配制土樣上部自由溶液的電導(dǎo)率與溶液中鋅離子濃度呈正相關(guān)，而采用鹽酸配制土樣上部自由溶液的電導(dǎo)率與溶液中鋅離子濃度呈負(fù)相關(guān)。

圖7 土柱上部自由溶液電導(dǎo)率與鋅離子濃度變化關(guān)系Fig.7 Relationship between electrical conductivity and zinc concentration of the free solution above the soil column

對(duì)于蒸餾水配制的土樣，土柱上部硝酸鋅溶液中鋅離子和硝酸根離子在濃度梯度作用下向下部土柱中擴(kuò)散運(yùn)移，使溶液中導(dǎo)電離子濃度降低。由于中性高嶺土上部溶液的電導(dǎo)率減小過程與鋅離子濃度降低趨勢(shì)一致，因此溶液的實(shí)測(cè)電導(dǎo)率與鋅離子濃度間呈正相關(guān)關(guān)系。

對(duì)于氫氧化鈉溶液配制的土樣，土柱上部硝酸鋅溶液中鋅離子和硝酸根離子在濃度梯度作用下向下部土柱中擴(kuò)散運(yùn)移，土體孔隙液中的氫氧根離子和鈉離子向上部溶液擴(kuò)散，在水土界面附近相向運(yùn)移的鋅離子與氫氧根離子生成氫氧化鋅沉淀，鋅離子由游離態(tài)離子轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸\沉淀物，土樣上部溶液中鋅離子濃度降低。上述綜合作用下溶液電導(dǎo)率隨時(shí)間逐漸降低。而鋅離子由于向土體中的擴(kuò)散運(yùn)移，以及與氫氧根反應(yīng)生成沉淀，導(dǎo)致溶液中鋅離子濃度呈降低趨勢(shì)。因此，堿性高嶺土上部溶液的電導(dǎo)率與鋅離子濃度間同樣呈正相關(guān)關(guān)系。

對(duì)于鹽酸配制的土樣，上部自由溶液中硝酸根離子和鋅離子在濃度梯度作用下向土柱中擴(kuò)散運(yùn)移，高嶺土孔隙液中的氯離子和氫離子向上部溶液中擴(kuò)散。當(dāng)鋅離子濃度降低時(shí)，溶液中氯離子和氫離子濃度的增加使得導(dǎo)電離子濃度增加。上述綜合作用下溶液電導(dǎo)率不降反增，盡管此過程中自由溶液中鋅離子濃度呈下降趨勢(shì)。因此，酸性高嶺土上部自由溶液的電導(dǎo)率和鋅離子濃度間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 結(jié)論

(1)控制干密度約為1.31 g/cm3，硝酸鋅濃度低于0.05 mol/L范圍內(nèi)，鋅離子污染重塑高嶺土的壓縮指數(shù)總體變化不大；單一硝酸鋅溶液作用下，高嶺土的壓縮模量較含氫氧化鋅沉淀污染土提高較多；當(dāng)高嶺土中產(chǎn)生氫氧化鋅沉淀時(shí)，重塑土的壓縮模量隨沉淀量增加略有增大。

(2)受鋅離子污染后，無論是否產(chǎn)生氫氧化鋅沉淀，重塑高嶺土的固結(jié)系數(shù)總體上均比無污染條件下有所提高。

(3)無論土體處于何種pH環(huán)境下，受離子擴(kuò)散作用影響，高嶺土土柱上部自由溶液中鋅離子濃度均隨時(shí)間逐漸降低。高嶺土處于堿性環(huán)境(NaOH溶液制樣)時(shí)，其上部自由溶液中鋅離子濃度降低最快，中性環(huán)境(蒸餾水制樣)次之，酸性環(huán)境時(shí)(HCl溶液制樣)最慢。

(4)溶液電導(dǎo)率可間接反映出其中的溶解態(tài)鋅離子濃度。當(dāng)土體處于中性和堿性環(huán)境時(shí)，土柱上部自由溶液的電導(dǎo)率與溶液中鋅離子濃度呈正相關(guān)；而當(dāng)土體處于酸性環(huán)境時(shí)，土柱上部自由溶液的電導(dǎo)率與溶液中鋅離子濃度呈負(fù)相關(guān)。這一獨(dú)特規(guī)律，在實(shí)際工程中需引起重視。

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責(zé)任編輯

：張明霞

勘誤

《水文地質(zhì)工程地質(zhì)》2017年第5期魏寶華等論文《重塑黃土的加載速率效應(yīng)研究》文字勘誤：87頁“2.1”第2行“土性為黃土”應(yīng)為“土性為Q3黃土”；89頁表2的表名應(yīng)為“不同圍壓條件下試樣破壞強(qiáng)度”；89頁圖5中的縱坐標(biāo)應(yīng)為“(σ1-σ3)f”;89頁表3中內(nèi)摩擦角符號(hào)應(yīng)為“φ”；89頁“3.3”右欄第7，8行內(nèi)摩擦角單位為“°”。

InfluenceofpHonthecompressibilityofzinc-contaminatedkaolinandthezincdiffusioncharacteristics

WANG Yi1, LIU Zhibin1,2, LIU Feng1, WEI Qibing1, CHEN Xiaoyue1

(1.InstituteofGeotechnicalEngineering,SchoolofTransportation,SoutheastUniversity,Nanjing,Jiangsu210096,China; 2.JiangsuKeyLaboratoryofUrbanUndergroundEngineeringandEnvironmentalSafety,SoutheastUniversity,Nanjing,Jiangsu210096,China)

To examine the effect of zinc ion on the compressive property of the saturated kaolin and the diffusion characteristics of zinc ion under different pH values, a series of one-dimensional consolidation tests and soil column diffusion tests were carried out with artificially prepared remolded soil samples. The test results indicate that the compressibility index of zinc-contaminated kaolin does not change much if the concentration of zinc ion is lower than 0.05 mol/L. However, the increase of precipitation of Zn(OH)2will lead to a slight decrease in soil compressibility. The decreasing velocity of the zinc ion in the free solution is the highest over the alkaline kaolin, then the neutral kaolin, and lowest over the acid kaolin. The electrical conductivity (EC) of the solution can indirectly reflect the concentration of dissolved zinc ion. When the kaolin is in neutral and alkaline environments, the EC of the free solution above the soil column is positively correlated with the concentration of zinc ion in the solution. But if the kaolin is in an acidic environment, the conductivity of the free solution above the soil column is negatively correlated with the concentration of zinc ion. Such an opposite variation under different pH value of soils should be paid more attention to.

kaolin; contaminated soil; zinc ion; compression property; ion diffusion

10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2017.06.11

TU411.5

A

1000-3665(2017)06-0070-07

2017-05-24;

2017-06-27

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(41672280，41272311，41330641)

王意( 1993-)，男，碩士研究生，主要從事環(huán)境巖土工程研究。E-mail: seuwangyi@163.com

劉志彬( 1976-)，男，博士，副教授，主要從事環(huán)境巖土與地質(zhì)工程教學(xué)與研究。E-mail: seulzb@seu.edu.cn