重金屬汞污染砂的交流電阻抗特性研究

王 瑞

(1.太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西 太原 030024； 2.內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)工業(yè)園區(qū)管理委員會安監(jiān)局，內(nèi)蒙古 蒙西 016100)

重金屬汞污染砂的交流電阻抗特性研究

王 瑞1,2

(1.太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西 太原 030024； 2.內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)工業(yè)園區(qū)管理委員會安監(jiān)局，內(nèi)蒙古 蒙西 016100)

以重金屬汞污染砂為研究對象，對不同汞含量、不同含水量的汞污染砂在不同電流頻率下的交流電阻抗進(jìn)行了測試分析，研究結(jié)果表明：不同汞含量污染砂的交流電阻抗均隨著電流頻率和含水量的增加而減小，二者之間呈現(xiàn)了相關(guān)性較好的冪函數(shù)關(guān)系；隨著汞含量的增加，交流電阻抗減小很明顯。

重金屬，電阻抗，污染砂，汞

0 引言

隨著社會的發(fā)展重金屬汞的污染問題越來越嚴(yán)重，汞長期存在于大氣中且具有全球遷移性，其污染不可忽視。曾經(jīng)在日本爆發(fā)過的水俁病事件就是由于汞污染所引起的，這一事件對人類的健康造成了很大的影響[1]。

目前關(guān)于土壤重金屬汞污染的研究還使用的是傳統(tǒng)的研究方法，傳統(tǒng)的化學(xué)生物探測方法周期長、實(shí)時性差，不適合長期作為檢測的手段[2]。

電阻率法作為一種方便、無損、低廉的方法已受到人們的高度關(guān)注，利用電阻率法進(jìn)行關(guān)于土的研究已取得了很大的進(jìn)步，Archie[3](1942年)利用電阻率方法研究飽和砂巖的微結(jié)構(gòu)以來，許多學(xué)者[4，5]對巖土方面的電阻率進(jìn)行了理論與試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)選用標(biāo)準(zhǔn)砂作為試驗(yàn)材料，試驗(yàn)測試了不同汞含量、不同含水量的汞污染砂在不同電流頻率下的交流電阻抗，其中重金屬污染砂選用硝酸汞污染物配制成溶液得到，配制溶液選用的是純凈水。測試裝置如圖1所示。試驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

表1 試驗(yàn)參數(shù)

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 電阻抗與電流頻率的關(guān)系

圖2和圖3分別表示汞含量為500 mg/kg和2 500 mg/kg時不同含水量的汞污染砂的交流電阻抗和電流頻率的關(guān)系。由圖可知，不同汞含量、不同含水量的汞污染砂的交流電阻抗隨著電流頻率的增加而減小。為對比圖2和圖3發(fā)現(xiàn)，汞含量為500 mg/kg時的汞污染砂的電阻抗是2 500 mg/kg時的3倍多，汞含量越大，汞污染砂的電阻抗越小，而且減小幅度很大。

電阻抗與電流頻率之間具有冪函數(shù)的關(guān)系。表2和表3分別是汞含量為500 mg/kg和2 500 mg/kg時不同含水量的汞污染砂的交流電阻抗與電流頻率的關(guān)系公式擬合參數(shù)。

表2 電阻抗與電流頻率關(guān)系擬合參數(shù)(汞含量為500 mg/kg)

表3 電阻抗與電流頻率關(guān)系擬合參數(shù)(汞含量為2 500 mg/kg)

2.2 電阻抗與含水量的關(guān)系

試驗(yàn)測試得到汞污染砂在不同鉛離子含量下電流頻率為10 kHz時不同含水量下的交流電阻抗，圖4為汞污染砂交流電阻抗與含水量的關(guān)系圖。

由圖4可知，不同汞含量時的電阻抗隨含水量的變化趨勢一致，隨著含水量的增加，重金屬污染砂的電阻抗逐漸減小而且減小的趨勢逐漸變得不明顯。表4為汞污染砂交流電阻抗與含水量的關(guān)系擬合參數(shù)。

表4 電阻抗與含水量關(guān)系的公式擬合參數(shù)

3 結(jié)語

不同汞含量的汞污染砂的交流電阻抗隨著電流頻率的增加逐漸減小，隨著含水量的增加逐漸減??；汞污染砂的交流電阻抗與電流頻率的關(guān)系、交流電阻抗與含水量的關(guān)系分別有較好的相關(guān)性，且為冪函數(shù)關(guān)系；隨著汞含量的增加，汞污染砂的交流電阻抗減小。

[1] 曾少軍,曾凱超.中國汞污染治理的現(xiàn)狀與策略研究.中國人口，2014,24(3):92-96.

[2] 陳燕芳.我國城市土壤重金屬污染及其治理研究進(jìn)展綜述.中國人口·資源與環(huán)境，2011,21(3):536-539.

[3] Archie G E.The electric resistivity log as aid in determining some reservoir characteristics.Trans American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers,1942(146):54-61.

[4] Dong X,Woo H,Park H,et al.Application of a newly developed column test device to analyze seawater transport in sandy soils.Environmental Earth Sciences,2013,70(5):2397-2404.

[5] 楊國輝,董曉強(qiáng).水泥固化土電阻率影響因素的試驗(yàn)分析.廣西大學(xué)學(xué)報(bào),2013,38(1):188-193.

Study on AC impedance characteristics of sand polluted by heavy metal Hg

Wang Rui1,2

(1.CollegeofArchitecture&CivilEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China;2.MengxiIndustrialEstateAdministrationofWorkSafetyinInnerMongolia,Mengxi016100,China)

Taking heavy metal Hg contaminated sand as the research object, AC impedance under different current frequency of sand in different Hg content and water content was tested, the results show that: the AC impedance decrease with the increase of both current frequency and water content, good power function relationships were got, the AC impedance decrease with the increase of Hg content.

heavy metal, AC impedance, polluted sand, Hg

2015-09-19

王 瑞(1981- )，男，在讀工程碩士，高級工程師

1009-6825(2015)33-0067-02

TU411.2

A