粉煤灰在矿坑生态化利用过程中的环境行为研究

为了响应包头市“无废城市”建设及对矿坑环境整治的要求，拟用典型工业固体废物（粉煤灰）填埋对矿坑进行生态治理，但粉煤灰填埋长期的环境行为对矿坑土及地下水是否造成污染尚未可知，通过冻融循环—干湿交替的室内模拟方法和Hydrus-1D模型、溶质运移模型预测的方法，对粉煤灰填埋于矿坑后重金属的长期环境行为进行了研究。结果表明：粉煤灰在填埋5年后，重金属Cd、Pb、Cr、Cu含量分别降低了0.4、3.23、16.67、12.93 mg/kg，而矿坑土Pb、Cr、Cu、Cd含量分别增加了9.27、8.3、3.3、0.04 mg/kg；同时形态分析表明，粉煤灰中Cd、Cr以有机结合态为主，Pb以残渣态为主，重金属形态由铁锰氧化态和有机结合态向可交换态和碳酸盐结合态转化，说明重金属形态由稳定态向易迁移态转化。模拟结果表明，粉煤灰填埋于矿坑5年后，重金属元素有向周边环境迁移转化的趋势，因此在填埋过程中在矿坑底部做好防渗层，从而降低四种重金属铬、镉、铜、铅迁移未对矿坑土壤及地下水环境的污染风险，其含量远低于《土壤环境质量建设用地土壤风险管控标准》（GB 36600—2018）中筛选值及所影响区域的地下水中污染物标准，此状况下粉煤灰符合填埋标准，可以进行填埋。该研究可为固废在矿坑生态化利用工程应用提供科学依据和参考。