（同济大学 上海 200092）
【摘 要】压实黏土衬垫常作为垃圾填埋场中阻止污染物向外迁移的工程屏障。本文通过对国内外学者的研究综述，揭示污染物在压实粘土中的渗透、吸附和扩散特性，从而为实际工程提供理论依据。
【关键词】压实粘土衬垫；污染物迁移；渗透；吸附；扩散
【中图分类号】X705；TU442 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）10-0233-02
1.引言
目前，国内主要采用卫生填埋法处理城市垃圾，通过建立垃圾填埋场，将固废埋入地下、密封并维护管理。这可有效减少因垃圾堆放所带来的一系列环境问题。然而，随着填埋场降雨入渗、垃圾压缩降解将产生大量渗滤液，其中含有大量有毒有害的污染物，这对人体健康危害较为严重。因此，作为封堵渗滤液向外渗出、防止污染物向外扩散的填埋场衬垫系统，研究其化学阻滞特性显得尤为重要。
压实粘土衬垫因其不仅能有效降低地下水或渗滤液的渗漏，还具有良好的吸附性能、造价较低等优点，因此成为较适合的防渗衬垫材料[1]。
2.化学阻滞特性研究
2.1 渗透特性研究
作为阻止渗滤液向填埋场外入渗的粘土衬垫，防渗是其最基本的功能[1]。而粘土衬垫的渗透系数则是衡量其防渗性能的基本指标。
由于粘土衬垫在填埋场中所处环境复杂，国内外学者对其防渗性能做了多方面的研究。本文中，将衬垫渗透系数的影响因素分为内、外因素两个方面。
内部因素方面，Yucel发现衬垫中掺入海泡石的量越多衬垫渗透系数越小，这是由于海泡石具有较高的粘土含量、比表面积和塑性指数。Noureddine和Aldaeef[2]也分别指出土的密度和塑性对渗透系数影响较大。
外部环境方面，Aldaeef指出Halton粘土在干湿循环的条件下渗透系数增大12倍，而掺入膨润土的混合土的渗透系数几乎不受影响。此外，Aldaeef研究成果表明在土样中通入模拟渗滤液将减小试样的渗透系数，这与Li(2013)的结论是一致的，这是因为化学沉淀堵塞土颗粒孔隙，从而减小土样的有效孔隙体积。
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2.2 吸附特性研究
吸附是指溶质在溶液中由自由的离子状态被固定到固体表面之上的一个过程。金属离子在土壤表面常进行离子交换、表面沉淀等化学吸附和静电吸附等物理吸附。对于压实粘土衬垫的吸附特性研究，国内外学者常对粘土进行粉末状态的Batch吸附试验和压实状态的土柱试验研究。Tanit[3]对红粘土进行不同金属离子的Batch吸附试验研究，并指出Freundlich模型对红粘土拟合效果较好，不同金属的吸附量主要取决于离子种类本身。Du(2006)对海相软土进行吸附试验研究时，发现Pb的吸附量高于Cd，这与Tanit结果一致。Chotpantarat，Putthividhya等学者考察了pH、离子类型等对单一、两种和多种离子间竞争吸附的影响，并运用HYDRUS-1D、HYDRUS-2D等软件模拟溶质穿透曲线，充分说明由于吸附点位有限导致多种离子间存在竞争吸附，使同一种离子在混合溶液中吸附率降低。
2.3 扩散特性研究
污染物在压实粘土中迁移主要存在对流、吸附和扩散3个过程，Shackelford[4]的研究表明：当土的渗透系数较大时，污染物主要以对流作用向外迁移；当土的渗透系数较小时，扩散是污染物向外迁移的重要途径。因此，对于污染物在衬垫中的扩散特性研究十分必要。
扩散包括由浓度梯度引起的分子扩散和由土中孔隙不同使溶质流动中不断发散的机械弥散两部分组成。目前，扩散特性的室内试验研究主要包括稳态扩散和非稳态扩散试验。常以扩散系数衡量污染物的扩散特性，对于稳态扩散，根据初始条件的不同又将扩散系数分为自扩散、示踪扩散、盐扩散和反扩散四种，易受溶质离子类型、pH、浓度等因素的影响。
3.结语
目前，国内外对压实粘土的渗透、吸附、扩散特性的试验研究已经相对成熟。通过室内试验，研究压实粘土的化学阻滞特性，可进一步建立污染物迁移模型，从而预估填埋场压实粘土衬垫的使用年限，为实际工程提供理论依据。
参考文献
[1]陈永贵,叶为民,张可能.填埋场粘土类防渗系统研究进展[J].工程地质学报,2008,16(6):780-787.
[2] Aldaeef A.A,Rayhani M.T.Hydraulic performance of compacted clay liners under simulated daily thermal cycles[J].Journal of Environmental Management,2015, (161):171-178.
[3] Tanit C,Surapon A,Nanthanit C.Potential use of lateritic and marine clay soils as landfill liners to retain heavy metals[J].Waste Management,2009,(29):117-127.
[4]Shackelford C.D.The ISSMGE Kerry Rowe Lecture:The role of diffusion in environmental geotechnics[J].Can. Geotech. J.,2014,(51):1219-1242.
作者简介：雷宏楠（1989—），男，汉族，河南开封人，学生，工学硕士，单位：同济大学，研究方向：环境岩土方向。
论文作者:雷宏楠
论文发表刊物:《建筑知识》2017年10期
论文发表时间:2017/7/12
标签：粘土论文; 衬垫论文; 污染物论文; 系数论文; 特性论文; 压实论文; 离子论文; 《建筑知识》2017年10期论文;