重金属汞污染砂的交流电阻抗特性研究

王 瑞

(1.太原理工大学建筑与土木工程学院，山西 太原 030024； 2.内蒙古蒙西高新技术工业园区管理委员会安监局，内蒙古 蒙西 016100)

重金属汞污染砂的交流电阻抗特性研究

王 瑞1,2

(1.太原理工大学建筑与土木工程学院，山西 太原 030024； 2.内蒙古蒙西高新技术工业园区管理委员会安监局，内蒙古 蒙西 016100)

以重金属汞污染砂为研究对象，对不同汞含量、不同含水量的汞污染砂在不同电流频率下的交流电阻抗进行了测试分析，研究结果表明：不同汞含量污染砂的交流电阻抗均随着电流频率和含水量的增加而减小，二者之间呈现了相关性较好的幂函数关系；随着汞含量的增加，交流电阻抗减小很明显。

重金属，电阻抗，污染砂，汞

0 引言

随着社会的发展重金属汞的污染问题越来越严重，汞长期存在于大气中且具有全球迁移性，其污染不可忽视。曾经在日本爆发过的水俣病事件就是由于汞污染所引起的，这一事件对人类的健康造成了很大的影响[1]。

目前关于土壤重金属汞污染的研究还使用的是传统的研究方法，传统的化学生物探测方法周期长、实时性差，不适合长期作为检测的手段[2]。

电阻率法作为一种方便、无损、低廉的方法已受到人们的高度关注，利用电阻率法进行关于土的研究已取得了很大的进步，Archie[3](1942年)利用电阻率方法研究饱和砂岩的微结构以来，许多学者[4，5]对岩土方面的电阻率进行了理论与试验研究。

1 试验内容

试验选用标准砂作为试验材料，试验测试了不同汞含量、不同含水量的汞污染砂在不同电流频率下的交流电阻抗，其中重金属污染砂选用硝酸汞污染物配制成溶液得到，配制溶液选用的是纯净水。测试装置如图1所示。试验参数如表1所示。

表1 试验参数

2 试验结果与分析

2.1 电阻抗与电流频率的关系

图2和图3分别表示汞含量为500 mg/kg和2 500 mg/kg时不同含水量的汞污染砂的交流电阻抗和电流频率的关系。由图可知，不同汞含量、不同含水量的汞污染砂的交流电阻抗随着电流频率的增加而减小。为对比图2和图3发现，汞含量为500 mg/kg时的汞污染砂的电阻抗是2 500 mg/kg时的3倍多，汞含量越大，汞污染砂的电阻抗越小，而且减小幅度很大。

电阻抗与电流频率之间具有幂函数的关系。表2和表3分别是汞含量为500 mg/kg和2 500 mg/kg时不同含水量的汞污染砂的交流电阻抗与电流频率的关系公式拟合参数。

表2 电阻抗与电流频率关系拟合参数(汞含量为500 mg/kg)

表3 电阻抗与电流频率关系拟合参数(汞含量为2 500 mg/kg)

2.2 电阻抗与含水量的关系

试验测试得到汞污染砂在不同铅离子含量下电流频率为10 kHz时不同含水量下的交流电阻抗，图4为汞污染砂交流电阻抗与含水量的关系图。

由图4可知，不同汞含量时的电阻抗随含水量的变化趋势一致，随着含水量的增加，重金属污染砂的电阻抗逐渐减小而且减小的趋势逐渐变得不明显。表4为汞污染砂交流电阻抗与含水量的关系拟合参数。

表4 电阻抗与含水量关系的公式拟合参数

3 结语

不同汞含量的汞污染砂的交流电阻抗随着电流频率的增加逐渐减小，随着含水量的增加逐渐减小；汞污染砂的交流电阻抗与电流频率的关系、交流电阻抗与含水量的关系分别有较好的相关性，且为幂函数关系；随着汞含量的增加，汞污染砂的交流电阻抗减小。

[1] 曾少军,曾凯超.中国汞污染治理的现状与策略研究.中国人口，2014,24(3):92-96.

[2] 陈燕芳.我国城市土壤重金属污染及其治理研究进展综述.中国人口·资源与环境，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] 杨国辉,董晓强.水泥固化土电阻率影响因素的试验分析.广西大学学报,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，在读工程硕士，高级工程师

1009-6825(2015)33-0067-02

TU411.2

A