化学钝化修复普遍存在土壤重金属的长期稳定性不强以及钝化剂过量投加等问题,其原因在于土壤中初始形成的大量低活性重金属化合物阻碍了其中的重金属与钝化剂反应生成更稳定化合物(残渣态),以及重金属在土壤中分布的随机性和土壤环境的复杂性使所投加的钝化药剂无法及时有效地与重金属接触反应,从而不得不通过增加药剂投加量进行弥补。为此,本论文研究了外加电场与化学钝化联合修复促进土壤重金属Pb、Cu和Cd钝化效果的影响,并对外加电场强化土壤重金属化学钝化的作用机制进行了探讨。主要结论如下:(1)重金属的初始形态和土壤介质性质显著影响钝化剂的钝化效果;采用2%重过磷酸钙+9%生物炭复合药剂钝化能使土壤中三种重金属Pb、Cu和Cd的浸出浓度均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)标准限值;复合药剂可使土壤中重金属弱酸提取态转化为有机结合态和残渣态,显著降低其环境风险,钝化后Pb的形态变化最为显著,Cu次之,Cd的形态变化程度最小,且该复配药剂能长时间保持对重金属的钝化效果。(2)施加交流电场与直流极性交变电场均能有效地改变土壤中重金属Pb、Cu和Cd的存在形态,使其由稳定态向不稳定态转化,直流交变电场对重金属形态的影响程度大于交流电场;电场作用下重金属Pb、Cu和Cd的浸出浓度提高程度大小顺序为Cd>Cu>Pb,因此通过电场作用可以显著提高土壤中重金属活性,以利于与添加的钝化剂反应生成更稳定的化合物。(3)在外加电场与化学钝化联合作用时,达到相同的钝化效果可使钝化剂的使用量较未加电场降低22.7%~36.4%;直流交变电场+钝化剂(2%重过磷酸钙+5%生物炭)联合技术具有最佳的土壤修复效果;相较于单独的化学钝化,联合技术能进一步降低土壤中可还原态重金属含量,可氧化态与残渣态重金属的百分含量则提高了7.61%~18%。(4)采用化学钝化技术或电场+钝化联合技术均可使土壤中重金属的主要晶型由“Si型”逐渐转变为“P型”,但在直流极性交变电场的作用下,重金属能更高效地与钝化剂接触反应,促进重金属物质晶体结构中的Si进一步被P取代,且部分重金属与磷酸盐形成的矿物成分晶体结构更加复杂。综上所述,外加电场不仅能将重金属从土壤颗粒表面解吸到土壤溶液中,还能在一定程度上破坏土壤原有有机质和矿物晶格的组成结构促使重金属溶出释放,并在电场力的作用下更高效地与钝化剂接触反应生成结构更复杂的稳定化合物,从而提高重金属钝化的长期稳定性,同时可以减少钝化剂的投加量。