金属离子对粘土渗透性影响的试验研究

摘 要：试验研究了垃圾填埋场渗滤液中主要离子对粘土衬垫的影响，分析离子K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+5种金属离子对粘土衬垫渗透性的影响规律。

关键词：粘土；金属离子；渗透性

刘和平等（1997）研究了铅和镉在粘土衬层中的渗透、迁移和转化规律，发现溶液中离子对通过粘土层的渗透系数有一定影响，他指出混合溶液的渗透系数都比纯水时的渗透系数低[1]。填理场产生的渗滤液将使填理场中粘土及下卧天然土层的组分、结构、孔隙等发生变化，从而导致土的强度、压缩性、渗透性、塑性等有所改变。我国规范（《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17-2004）等）中对粘土衬垫的要求都是针对未受污染的情况，粘土衬垫在填埋之后很难再修复。因此，针对粘土衬垫系统在渗滤液的长期作用下能否满足规范中要求的渗透性和强度的问题，试验研究了渗滤液中主要离子对粘土衬垫的影响，分析离子K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+5种金属离子对粘土衬垫渗透性的影响规律。

1 金属离子对粘土衬垫影响的实验设计

1.1 实验装置设计

本次实验的主要目的是，在模拟粘土衬垫装置中，研究和确定渗滤液及金属离子对粘土衬垫土工性质的影响。图1是设计的模拟垃圾填埋场粘土衬垫装置。在实验装置中，对压实后的粘土直接进行渗流，渗流时间为一周，渗流溶液与压实粘土层充分反应，实验渗流过程与实际垃圾填埋场中渗滤液流经衬垫系统的过程比较接近。渗流液体分别是K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+的金属离子溶液。

1.2 正交实验设计

为了确定影响粘土性质变化的因素，实验采用了正交实验设计。

根据实验目的及主要离子成分，选择因素水平。选取K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+五个因素，每个因素有四个水平，即四个不同的浓度0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L和0.04mol/L。正交实验安排按照正交表L16（45）（如表1-1）来安排。

1.3 实验步骤

①分别配制不同浓度水平的KCl、NaCl、CaCl2、FeCl3、Mg（NO3）2溶液，得到浓度分别为0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L的 K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+溶液。将不同浓度的单离子溶液分别倒入各模拟实验装置中，并不断加入溶液，对压实粘土层进行渗流。渗流过程中，溶液中的金属离子不断和粘土颗粒发生作用，从而影响粘土层的塑性、渗透性和强度等土工性质。

② K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+五种金属离子共同存在时，按照正交实验设计，配制混合溶液，在粘土衬垫层进行渗流。粘土受到多种金属离子的共同作用，其塑性、渗透性和强度等性质也将发生变化。

2 金属离子对粘土渗透性的影响

粘土颗粒表面的离子分布以及双电层的厚度估算实际是一个复杂的过程。土的结构凝聚较分散具有较高的强度，较低的压缩性和较大的渗透性。因为当颗粒处于不规则排列状态时，粒间的吸引力大，不容易相互移动[2]。

2.1 单离子对粘土渗透性的影响

当土样的密度是1.69g/cm3时，实验测得土样在纯水中的渗透系数为1.95×10-6cm/s。选择0.005mol/L、0.01 mol/L、0.02 mol/L三种浓度的Na+、Ca2+、Fe3+溶液，以NaCl、CaCl2、FeCl3为试剂，配制溶液，并对土样渗流，渗流时间为7d，图2是实验测定的土样渗透系数值。实验结果发现，溶液中金属离子的种类、浓度对粘土渗透系数的影响有所不同。

从图2数据，可以看出：

（1）总体趋势上，土样在Na+、Ca2+、Fe3+金属离子溶液中的渗透系数要高于在纯水中的渗透系数。土样在纯水中的渗透系数为1.95×10-6cm/s，而在金属离子溶液中的渗透系数在2×10-6cm/s～7×10-6cm/s之间。

（2）渗透系数随着溶液浓度的增加而升高。溶液中的金属阳离子Na+、Ca2+、Fe3+，在粘土颗粒表面发生离子吸附和交换，不同浓度的金属离子对应粘土的渗透系数不同。Na+、Fe3+浓度从0.005mol/L增加到0.02mol/L时，土样的渗透系数分别从2.16×10-6cm/s、4.25×10-6cm/s增加到3.12×10-6cm/s、6.5×10-6cm/s。且溶液中存在Na+时，对渗透系数的影响不大，溶液中存在Fe3+时，土样的渗透系数则改变较大，增加的最多。

2.2 多离子对粘土渗透性的影响

根据正交实验中设计的16个混合溶液，压实粘土土样在这16个溶液中渗流7d后，取样研究K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+多离子共存时对粘土渗透系数的影响，同时与上述的单离子溶液对粘土渗透系数的影响进行比较分析。

根据实验结果（表2）交实验理论，分析实验结果。在第j列因素一定时，Kij（i=1，2，3，4）是在j因素（离子种类）条件下，溶液浓度分别在0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L时，金属离子溶液作用土样后，对应土样渗透系数的平均值。① 实验数据反映的一般规律：当溶液中金属离子浓度较大时，对粘土的渗透系数影响比低浓度溶液时的影响大。比较K1j、K2j、K3j、K4j的值，如j=1时，K11、K21、K31、K41为Na+在0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L时土样的渗透系数平均值，渗透系数随着溶液浓度的增加而变大；② 对比实验离子不同浓度条件下，对土体渗透性的影响程度。溶液中Na+的浓度在0.04mol/L时，对粘土渗透系数的影响最大，K+的浓度在0.02mol/L时，对粘土渗透系数的影响最大，Ca2+的浓度在0.02mol/L时，对粘土渗透系数的影响最大，而Fe3+、Mg2+浓度都在0.04mol/L时，对粘土渗透系数的影响最大；③ 确定离子种类对土体渗透性的影响。比较R的值，可知R4>R3>R2>R5>R1，R值的比较说明了各个因素即各离子对粘土渗透系数的影响程度。实验离子对渗透系数的影响程度排序为：Fe3+>Ca2+>K+>Mg2+>Na+，高价离子对粘土的土工性质影响程度比低价离子要高。

2.3 机理分析

（1）理论上，土的渗透系数随着流体容重的增加而增加，随粘滞性的增高而降低。与含有丰富离子成分的渗滤液相比，粘滞性较小的纯水具有较高的渗透系数。实验测得的土样在Na+、Ca2+、Fe3+等金属离子溶液中的渗透系数要高于在纯水中的渗透系数。当离子溶液浓度增加时，粘土颗粒吸附离子的数量增多，一些结合较紧的水分子被阳离子替代，层间距离减小，导致粘土颗粒的凝聚，使得水流路径变大，从而粘土的渗透系数就急剧增加。

（2）溶液中存在Fe3+时，渗透系数改变最大，增加幅度最大，这与高价金属离子Fe3+对扩散双电层的厚度压缩较多有关。在粘土吸附高价金属离子后，扩散双电层的厚度将变小，在压力作用下粘土颗粒趋于凝聚，颗粒之间的孔隙增大，形成较大的过水孔隙，使得渗透系数增加。

（3）混合溶液对粘土渗透系数的影响结果分析可知，高价金属离子在高浓度时对渗透系数的影响最大。同样是由于高价金属离子的竞争吸附能力较强，活性较大，对粘土的渗透系数改变就比低价金属离子大。

3 结论

3.1 相同浓度的离子溶液中，实验离子对渗透系数的影响程度为：Fe3+>Ca2+>K+>Mg2+>Na+，高价离子对粘土渗透性状的影响程度比低价离子的影响程度要大。

3.2 渗滤液中大量的离子成分对粘土土工性质的影响是一个复杂的过程，不垃圾填埋场中粘土衬垫在渗滤液中多种离子的长期影响下，其性状会发生改变。本次研究可为粘土作为衬垫的适宜性提供依据。

参考文献

[1]刘和平，郑洁明，刘巧丽.铅和镉在粘土衬层中渗透，迁移，转化的研究.环境科学研究，1997，10（4），56-60.

[2]胡中雄.土力学与环境土工学.上海：同济大学出版社，1997.

作者简介：张静（1981-），女，江苏徐州人，工程师，2007年毕业于中国矿业大学，硕士，2007年至今在江苏地质矿产设计研究院从事工程地质、煤矿地质及环境地质等工作。endprint

摘 要：试验研究了垃圾填埋场渗滤液中主要离子对粘土衬垫的影响，分析离子K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+5种金属离子对粘土衬垫渗透性的影响规律。

关键词：粘土；金属离子；渗透性

刘和平等（1997）研究了铅和镉在粘土衬层中的渗透、迁移和转化规律，发现溶液中离子对通过粘土层的渗透系数有一定影响，他指出混合溶液的渗透系数都比纯水时的渗透系数低[1]。填理场产生的渗滤液将使填理场中粘土及下卧天然土层的组分、结构、孔隙等发生变化，从而导致土的强度、压缩性、渗透性、塑性等有所改变。我国规范（《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17-2004）等）中对粘土衬垫的要求都是针对未受污染的情况，粘土衬垫在填埋之后很难再修复。因此，针对粘土衬垫系统在渗滤液的长期作用下能否满足规范中要求的渗透性和强度的问题，试验研究了渗滤液中主要离子对粘土衬垫的影响，分析离子K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+5种金属离子对粘土衬垫渗透性的影响规律。

1 金属离子对粘土衬垫影响的实验设计

1.1 实验装置设计

本次实验的主要目的是，在模拟粘土衬垫装置中，研究和确定渗滤液及金属离子对粘土衬垫土工性质的影响。图1是设计的模拟垃圾填埋场粘土衬垫装置。在实验装置中，对压实后的粘土直接进行渗流，渗流时间为一周，渗流溶液与压实粘土层充分反应，实验渗流过程与实际垃圾填埋场中渗滤液流经衬垫系统的过程比较接近。渗流液体分别是K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+的金属离子溶液。

1.2 正交实验设计

为了确定影响粘土性质变化的因素，实验采用了正交实验设计。

根据实验目的及主要离子成分，选择因素水平。选取K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+五个因素，每个因素有四个水平，即四个不同的浓度0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L和0.04mol/L。正交实验安排按照正交表L16（45）（如表1-1）来安排。

1.3 实验步骤

①分别配制不同浓度水平的KCl、NaCl、CaCl2、FeCl3、Mg（NO3）2溶液，得到浓度分别为0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L的 K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+溶液。将不同浓度的单离子溶液分别倒入各模拟实验装置中，并不断加入溶液，对压实粘土层进行渗流。渗流过程中，溶液中的金属离子不断和粘土颗粒发生作用，从而影响粘土层的塑性、渗透性和强度等土工性质。

② K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+五种金属离子共同存在时，按照正交实验设计，配制混合溶液，在粘土衬垫层进行渗流。粘土受到多种金属离子的共同作用，其塑性、渗透性和强度等性质也将发生变化。

2 金属离子对粘土渗透性的影响

粘土颗粒表面的离子分布以及双电层的厚度估算实际是一个复杂的过程。土的结构凝聚较分散具有较高的强度，较低的压缩性和较大的渗透性。因为当颗粒处于不规则排列状态时，粒间的吸引力大，不容易相互移动[2]。

2.1 单离子对粘土渗透性的影响

当土样的密度是1.69g/cm3时，实验测得土样在纯水中的渗透系数为1.95×10-6cm/s。选择0.005mol/L、0.01 mol/L、0.02 mol/L三种浓度的Na+、Ca2+、Fe3+溶液，以NaCl、CaCl2、FeCl3为试剂，配制溶液，并对土样渗流，渗流时间为7d，图2是实验测定的土样渗透系数值。实验结果发现，溶液中金属离子的种类、浓度对粘土渗透系数的影响有所不同。

从图2数据，可以看出：

（1）总体趋势上，土样在Na+、Ca2+、Fe3+金属离子溶液中的渗透系数要高于在纯水中的渗透系数。土样在纯水中的渗透系数为1.95×10-6cm/s，而在金属离子溶液中的渗透系数在2×10-6cm/s～7×10-6cm/s之间。

（2）渗透系数随着溶液浓度的增加而升高。溶液中的金属阳离子Na+、Ca2+、Fe3+，在粘土颗粒表面发生离子吸附和交换，不同浓度的金属离子对应粘土的渗透系数不同。Na+、Fe3+浓度从0.005mol/L增加到0.02mol/L时，土样的渗透系数分别从2.16×10-6cm/s、4.25×10-6cm/s增加到3.12×10-6cm/s、6.5×10-6cm/s。且溶液中存在Na+时，对渗透系数的影响不大，溶液中存在Fe3+时，土样的渗透系数则改变较大，增加的最多。

2.2 多离子对粘土渗透性的影响

根据正交实验中设计的16个混合溶液，压实粘土土样在这16个溶液中渗流7d后，取样研究K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+多离子共存时对粘土渗透系数的影响，同时与上述的单离子溶液对粘土渗透系数的影响进行比较分析。

根据实验结果（表2）交实验理论，分析实验结果。在第j列因素一定时，Kij（i=1，2，3，4）是在j因素（离子种类）条件下，溶液浓度分别在0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L时，金属离子溶液作用土样后，对应土样渗透系数的平均值。① 实验数据反映的一般规律：当溶液中金属离子浓度较大时，对粘土的渗透系数影响比低浓度溶液时的影响大。比较K1j、K2j、K3j、K4j的值，如j=1时，K11、K21、K31、K41为Na+在0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L时土样的渗透系数平均值，渗透系数随着溶液浓度的增加而变大；② 对比实验离子不同浓度条件下，对土体渗透性的影响程度。溶液中Na+的浓度在0.04mol/L时，对粘土渗透系数的影响最大，K+的浓度在0.02mol/L时，对粘土渗透系数的影响最大，Ca2+的浓度在0.02mol/L时，对粘土渗透系数的影响最大，而Fe3+、Mg2+浓度都在0.04mol/L时，对粘土渗透系数的影响最大；③ 确定离子种类对土体渗透性的影响。比较R的值，可知R4>R3>R2>R5>R1，R值的比较说明了各个因素即各离子对粘土渗透系数的影响程度。实验离子对渗透系数的影响程度排序为：Fe3+>Ca2+>K+>Mg2+>Na+，高价离子对粘土的土工性质影响程度比低价离子要高。

2.3 机理分析

（1）理论上，土的渗透系数随着流体容重的增加而增加，随粘滞性的增高而降低。与含有丰富离子成分的渗滤液相比，粘滞性较小的纯水具有较高的渗透系数。实验测得的土样在Na+、Ca2+、Fe3+等金属离子溶液中的渗透系数要高于在纯水中的渗透系数。当离子溶液浓度增加时，粘土颗粒吸附离子的数量增多，一些结合较紧的水分子被阳离子替代，层间距离减小，导致粘土颗粒的凝聚，使得水流路径变大，从而粘土的渗透系数就急剧增加。

（2）溶液中存在Fe3+时，渗透系数改变最大，增加幅度最大，这与高价金属离子Fe3+对扩散双电层的厚度压缩较多有关。在粘土吸附高价金属离子后，扩散双电层的厚度将变小，在压力作用下粘土颗粒趋于凝聚，颗粒之间的孔隙增大，形成较大的过水孔隙，使得渗透系数增加。

（3）混合溶液对粘土渗透系数的影响结果分析可知，高价金属离子在高浓度时对渗透系数的影响最大。同样是由于高价金属离子的竞争吸附能力较强，活性较大，对粘土的渗透系数改变就比低价金属离子大。

3 结论

3.1 相同浓度的离子溶液中，实验离子对渗透系数的影响程度为：Fe3+>Ca2+>K+>Mg2+>Na+，高价离子对粘土渗透性状的影响程度比低价离子的影响程度要大。

3.2 渗滤液中大量的离子成分对粘土土工性质的影响是一个复杂的过程，不垃圾填埋场中粘土衬垫在渗滤液中多种离子的长期影响下，其性状会发生改变。本次研究可为粘土作为衬垫的适宜性提供依据。

参考文献

[1]刘和平，郑洁明，刘巧丽.铅和镉在粘土衬层中渗透，迁移，转化的研究.环境科学研究，1997，10（4），56-60.

[2]胡中雄.土力学与环境土工学.上海：同济大学出版社，1997.

作者简介：张静（1981-），女，江苏徐州人，工程师，2007年毕业于中国矿业大学，硕士，2007年至今在江苏地质矿产设计研究院从事工程地质、煤矿地质及环境地质等工作。endprint

摘 要：试验研究了垃圾填埋场渗滤液中主要离子对粘土衬垫的影响，分析离子K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+5种金属离子对粘土衬垫渗透性的影响规律。

关键词：粘土；金属离子；渗透性

刘和平等（1997）研究了铅和镉在粘土衬层中的渗透、迁移和转化规律，发现溶液中离子对通过粘土层的渗透系数有一定影响，他指出混合溶液的渗透系数都比纯水时的渗透系数低[1]。填理场产生的渗滤液将使填理场中粘土及下卧天然土层的组分、结构、孔隙等发生变化，从而导致土的强度、压缩性、渗透性、塑性等有所改变。我国规范（《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17-2004）等）中对粘土衬垫的要求都是针对未受污染的情况，粘土衬垫在填埋之后很难再修复。因此，针对粘土衬垫系统在渗滤液的长期作用下能否满足规范中要求的渗透性和强度的问题，试验研究了渗滤液中主要离子对粘土衬垫的影响，分析离子K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+5种金属离子对粘土衬垫渗透性的影响规律。

1 金属离子对粘土衬垫影响的实验设计

1.1 实验装置设计

本次实验的主要目的是，在模拟粘土衬垫装置中，研究和确定渗滤液及金属离子对粘土衬垫土工性质的影响。图1是设计的模拟垃圾填埋场粘土衬垫装置。在实验装置中，对压实后的粘土直接进行渗流，渗流时间为一周，渗流溶液与压实粘土层充分反应，实验渗流过程与实际垃圾填埋场中渗滤液流经衬垫系统的过程比较接近。渗流液体分别是K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+的金属离子溶液。

1.2 正交实验设计

为了确定影响粘土性质变化的因素，实验采用了正交实验设计。

根据实验目的及主要离子成分，选择因素水平。选取K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+五个因素，每个因素有四个水平，即四个不同的浓度0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L和0.04mol/L。正交实验安排按照正交表L16（45）（如表1-1）来安排。

1.3 实验步骤

①分别配制不同浓度水平的KCl、NaCl、CaCl2、FeCl3、Mg（NO3）2溶液，得到浓度分别为0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L的 K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+溶液。将不同浓度的单离子溶液分别倒入各模拟实验装置中，并不断加入溶液，对压实粘土层进行渗流。渗流过程中，溶液中的金属离子不断和粘土颗粒发生作用，从而影响粘土层的塑性、渗透性和强度等土工性质。

② K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+五种金属离子共同存在时，按照正交实验设计，配制混合溶液，在粘土衬垫层进行渗流。粘土受到多种金属离子的共同作用，其塑性、渗透性和强度等性质也将发生变化。

2 金属离子对粘土渗透性的影响

粘土颗粒表面的离子分布以及双电层的厚度估算实际是一个复杂的过程。土的结构凝聚较分散具有较高的强度，较低的压缩性和较大的渗透性。因为当颗粒处于不规则排列状态时，粒间的吸引力大，不容易相互移动[2]。

2.1 单离子对粘土渗透性的影响

当土样的密度是1.69g/cm3时，实验测得土样在纯水中的渗透系数为1.95×10-6cm/s。选择0.005mol/L、0.01 mol/L、0.02 mol/L三种浓度的Na+、Ca2+、Fe3+溶液，以NaCl、CaCl2、FeCl3为试剂，配制溶液，并对土样渗流，渗流时间为7d，图2是实验测定的土样渗透系数值。实验结果发现，溶液中金属离子的种类、浓度对粘土渗透系数的影响有所不同。

从图2数据，可以看出：

（1）总体趋势上，土样在Na+、Ca2+、Fe3+金属离子溶液中的渗透系数要高于在纯水中的渗透系数。土样在纯水中的渗透系数为1.95×10-6cm/s，而在金属离子溶液中的渗透系数在2×10-6cm/s～7×10-6cm/s之间。

（2）渗透系数随着溶液浓度的增加而升高。溶液中的金属阳离子Na+、Ca2+、Fe3+，在粘土颗粒表面发生离子吸附和交换，不同浓度的金属离子对应粘土的渗透系数不同。Na+、Fe3+浓度从0.005mol/L增加到0.02mol/L时，土样的渗透系数分别从2.16×10-6cm/s、4.25×10-6cm/s增加到3.12×10-6cm/s、6.5×10-6cm/s。且溶液中存在Na+时，对渗透系数的影响不大，溶液中存在Fe3+时，土样的渗透系数则改变较大，增加的最多。

2.2 多离子对粘土渗透性的影响

根据正交实验中设计的16个混合溶液，压实粘土土样在这16个溶液中渗流7d后，取样研究K+、Na+、Ca2+、Fe3+和Mg2+多离子共存时对粘土渗透系数的影响，同时与上述的单离子溶液对粘土渗透系数的影响进行比较分析。

根据实验结果（表2）交实验理论，分析实验结果。在第j列因素一定时，Kij（i=1，2，3，4）是在j因素（离子种类）条件下，溶液浓度分别在0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L时，金属离子溶液作用土样后，对应土样渗透系数的平均值。① 实验数据反映的一般规律：当溶液中金属离子浓度较大时，对粘土的渗透系数影响比低浓度溶液时的影响大。比较K1j、K2j、K3j、K4j的值，如j=1时，K11、K21、K31、K41为Na+在0.005mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L时土样的渗透系数平均值，渗透系数随着溶液浓度的增加而变大；② 对比实验离子不同浓度条件下，对土体渗透性的影响程度。溶液中Na+的浓度在0.04mol/L时，对粘土渗透系数的影响最大，K+的浓度在0.02mol/L时，对粘土渗透系数的影响最大，Ca2+的浓度在0.02mol/L时，对粘土渗透系数的影响最大，而Fe3+、Mg2+浓度都在0.04mol/L时，对粘土渗透系数的影响最大；③ 确定离子种类对土体渗透性的影响。比较R的值，可知R4>R3>R2>R5>R1，R值的比较说明了各个因素即各离子对粘土渗透系数的影响程度。实验离子对渗透系数的影响程度排序为：Fe3+>Ca2+>K+>Mg2+>Na+，高价离子对粘土的土工性质影响程度比低价离子要高。

2.3 机理分析

（1）理论上，土的渗透系数随着流体容重的增加而增加，随粘滞性的增高而降低。与含有丰富离子成分的渗滤液相比，粘滞性较小的纯水具有较高的渗透系数。实验测得的土样在Na+、Ca2+、Fe3+等金属离子溶液中的渗透系数要高于在纯水中的渗透系数。当离子溶液浓度增加时，粘土颗粒吸附离子的数量增多，一些结合较紧的水分子被阳离子替代，层间距离减小，导致粘土颗粒的凝聚，使得水流路径变大，从而粘土的渗透系数就急剧增加。

（2）溶液中存在Fe3+时，渗透系数改变最大，增加幅度最大，这与高价金属离子Fe3+对扩散双电层的厚度压缩较多有关。在粘土吸附高价金属离子后，扩散双电层的厚度将变小，在压力作用下粘土颗粒趋于凝聚，颗粒之间的孔隙增大，形成较大的过水孔隙，使得渗透系数增加。

（3）混合溶液对粘土渗透系数的影响结果分析可知，高价金属离子在高浓度时对渗透系数的影响最大。同样是由于高价金属离子的竞争吸附能力较强，活性较大，对粘土的渗透系数改变就比低价金属离子大。

3 结论

3.1 相同浓度的离子溶液中，实验离子对渗透系数的影响程度为：Fe3+>Ca2+>K+>Mg2+>Na+，高价离子对粘土渗透性状的影响程度比低价离子的影响程度要大。

3.2 渗滤液中大量的离子成分对粘土土工性质的影响是一个复杂的过程，不垃圾填埋场中粘土衬垫在渗滤液中多种离子的长期影响下，其性状会发生改变。本次研究可为粘土作为衬垫的适宜性提供依据。

参考文献

[1]刘和平，郑洁明，刘巧丽.铅和镉在粘土衬层中渗透，迁移，转化的研究.环境科学研究，1997，10（4），56-60.

[2]胡中雄.土力学与环境土工学.上海：同济大学出版社，1997.

作者简介：张静（1981-），女，江苏徐州人，工程师，2007年毕业于中国矿业大学，硕士，2007年至今在江苏地质矿产设计研究院从事工程地质、煤矿地质及环境地质等工作。endprint