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镉是主要的污染重金属元素之一,其在土壤中的吸附特性、迁移动态的数值模拟是本文研究的主要内容。首先,用批量平衡法开展了镉在砂质壤土、壤质砂土和粉壤土中的吸附特性的试验研究,获得吸附常数;其次,采用易混合置换实验的方法,对其在稳定流场饱和土壤中的运移进行了室内研究,获得了目标溶质镉在定浓度输入条件下的出流液浓度动态。其中,镉的吸附用2种不同的Freundlich吸附等温线来拟合,运移过程作为对流-弥散过程来描述。比较了Freundlich吸附等温线和考虑了pH值、有机质含量对吸附影响的两组份Freundlich(Two Species Freundlich,2SF)吸附等温线的优缺点,分析了有机碳、pH对镉在土壤中吸附特性的影响。 在数学模拟方面,采用了确定性模型对镉在土壤中的穿透曲线进行了拟合和模拟。目标溶质置换实验的运移参数通过示踪溶质的置换实验获得。用假定由于吸附和/或扩散限制引起的浓度变化速率相对于对流浓度变化速率要快的平衡运移模型,模拟了镉在三种土壤中的运移过程,分析了模型中用不同的Freundlich吸附等温线获得的吸附参数对运移模拟结果的影响。用非平衡模型即两点动力学吸附模型和两区模型拟合和模拟了镉在土壤中的穿透曲线,获得了物理和化学非平衡模型的参数,初步分析了土壤中影响镉运移的有关因素。 本文的另一部分工作是研究镉在田间土壤中淋溶的风险评价。首先,在永乐店试验站15m×15m的试验小区上,以3m×3m为网格间距取36个点的土样,获得每个土样的土壤质地,对这36个土样在实验室内开展镉的吸附实验,研究其吸附特性,获得吸附参数。用基于土壤水动力学和溶质运移的物理、化学非平衡模型的数值模型,模拟了污水淹灌条件下镉在试验小区土壤中的运移动态,获得了镉在土壤中淋溶的空间分布。 本文的研究表明,不同浓度镉在不同质地土壤中的吸附与土壤的pH值和有机质含量有很大关系,考虑pH和有机碳的影响,有利于提高吸附等温线的拟合精度。非平衡运移模型能更有效地量化本文试验条件下重金属镉在土壤中的运移过程,应用数学模型可以对农田试验小区污灌中镉在土壤不同深度淋溶动态的空间分布进行风险评价。