① 为什么钠离子交换量大的土壤为粘土
氮离子半径大。
钠离子与氮离子电子层都是二层且电子数也都是10。钠离子的质子数是11，氮离子的质子数是7，质子带正电所以钠离子的原子核吸引力大半径小。
② 粘土的阳离子交换容量（CEC）是什么哪位高人解释下
分散介质ph=7时，从粘土上所能交换下来的阳离子总量。包括交换性盐基和交换性氢。以100g粘土交换下来的总阳离子摩尔表示。符号cec。通过测定粘土的阳离子交换容量，可以了解粘土表面所带的负电荷。
③ 检验土壤中有沙和粘土的实验是
b
跟土壤的质地的测定，比重计法相似。
不同粒径的土，沉降的时间不同。粒径不同，质地就不同。
http://media.open.e.cn/media_file/netcourse/asx/trflx/shiyan/bzj/jtcznr.htm
④ 无机材料黏土离子交换量的测定"的实验为什么要加入蒸馏水进行洗涤三次
无机材料黏土离子交换量的测定的实验，至少要加入蒸馏水进行洗涤三次，是因版为：
粘土的表面积很权大，表面吸附有大量的水分，水分中含有很多游离的离子，必须充分将表面吸附的水分中的离子全部洗涤下来，测试结果才会准确。洗涤三次，确保表面吸附水分中的离子基本洗涤到溶液中。
⑤ 浅层粘性土层的阻隔能力实验研究
以北京地区单店、高安屯、梨园等地的粘性土为实验研究对象。
一、粘性土渗透系数与土的密度、击实次数之间的关系
为确定单店粉粘土、高安屯粉粘土、梨园粉粘土在最优含水量下的击实功、土体密度、渗透系数三者之间关系，采用10-1型单层变体积击实仪（击实锤重2.5kg、落距30cm），每次往击实仪中装土600g进行不同次数的击实。击实后的土样再拿去作土工试验和渗透试验，得到这些土在最优含水量下的击实功、土体密度、渗透系数数值。经分析，这些土在最优含水量下的击实功、土体密度、渗透系数三者之间关系如图6-2和图6-3。
由图6-2和6-3可看出，上述三种土层在最优含水量下的干密度随击实功的增大而增大，渗透系数则随击实功的增大而减小。因此，将土夯实可有效地提高土的防渗能力。
图6-2 土的密度与击实功的关系曲线
图6-3 土的渗透系数与击实功关系曲线
二、浅层粘性土截污容量的试验研究方法
（一）试验研究思路
粘性土对污染质的阻隔或净化主要是通过机械过滤、物理吸附、阳离子交换、化学反应、生物或生物化学作用来实现。因此，我们在研究粘性土的截污能力时，要研究机械过滤、物理吸附、阳离子交换作用和化学反应和生物或生物化学作用对垃圾污染物的综合阻隔能力。具体研究思路是，在了解粘性土的物理性质和工程性质的情况下，把土体视为一个黑箱，只关注向该黑箱的输入输出因素及其参量之间的相互关系和变化规律，而对污染物在土中的过滤、吸附、阳离子交换等作用的具体方式、作用机制和强度、化学反应、生物或生物化学作用的具体作用机制等不予考虑。这样便于在分析和解决问题时抓住主要矛盾，揭示问题的实质，研究结果实用。
（二）试验研究方法
在上述思路的指导下，我们选用了北京地区有代表性的粘性土为研究对象；根据北京地区垃圾淋滤液中主要的污染组分，选用了COD、总氮、氨氮、电导率等几种污染项目作为研究对象；为研究不同深度、不同厚度、不同密度土的渗透性能、阻隔能力等以及单位重土对土的污染质的截污能力等，制作了如图6-4所示的系列淋滤试验模型。
试验操作和注意事项：①按原地质矿产部《土工试验规程》，作土工试验，测试土的物理和工程性质等参数；作击实试验，测试击实后土的密度、容重、比重、渗透系数等参数。②根据上述试验结果，分别向图6-4所示的高强度塑料筒（共6个）中按不同的密度装上，在此过程中，为预防土与塑料壁之间接触不良或开裂所造成的影响，我们采用了在装土之前向塑料筒边壁上先涂抹一层凡士林的办法，效果很好。③为真实地模拟垃圾渗滤液在土中的运移及研究粘性土的截污能力，我们采用填埋场渗滤液的原液来作系列淋滤净化试验。④由于土柱上的淋滤液向土中渗滤，再从土柱上的取样孔中取出的水之间存在一个时间差，为避免这个时间差造成的误差，我们在测试从土柱中取出的水的污染组分的同时，也测试土柱之上的淋滤液的相应成分的浓度，通过计算，消除误差。⑤不同密度土的渗透试验采用常规的渗透试验方法。试验时的实验室温度变化范围用空调器控制在4℃以内，以避免由于热胀冷缩过大带来的误差。由于粘性土中孔隙水渗流量特别小，为避免由于干燥产生蒸发对观测流量带来的误差，在实验室安装了加湿器，以保证室内湿度在90%以上。⑥土柱中水样的采集采用真空负压计，保证随时取到水样。土柱中淋滤水的污染组分由中国地质科学院水文地质专业测试中心测试。
图6-4 土体截污能力淋滤试验装置
（三）截污容量的计算方法
计算截污容量，要确定净化率R和截污值S这两个参数。
（1）净化率R。
城市垃圾地质环境影响调查评价方法
C原＝原状渗滤液的浓度，C出＝渗滤液渗过土体后流出水的污染质的浓度。净化率R是一个衡量粘性土对污染质净化能力重要指标。当土对污染质的净化率R=0%时，说明该土已经不再对污染质有净化能力。在实际使用时，为更有效地保护环境，土不再对污染质有净化能力的标准可根据具体情况而定，而不一定要求净化率R=0%，我们认为R可以定在0～25%之间。
（2）截污值S。土的截污值S，指渗滤液经过土体后，留在土中的污染质的量。计算式为：
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V原＝渗滤液的体积为便于在工程实践中的应用，我们引入单位重土截污值SD的概念，即用土的截污值S除以参与截污值S的土的重量W。计算式子为：
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S、SD单位分别为mg、mg/g。
（3）截污容量SDM的确定。单位重土截污值SD表明每单位重的土里截留了多少重量的污染质，就同一种土来说，不一定就是一个定值，它的大小与渗滤液的性质、经过土的时间、土本身的性质等有关。对于同一种土来说，在一定时期内，对污染质的净化作用并非是无限的。换句话说，到一定程度，土中污染质是要达到饱和的，这时，土的截污值为最大截污值或土的饱和截污值SDM，所累积的污染质的总量就是所谓的土的截污容量（用SDM来表示），它是一个主要与土的性质（土的颗粒组成、密实度、矿物成分、有机物成分、渗透性等）和间歇恢复时间有关的参量。
三、有效阻隔层足额厚度的计算
有效阻隔层足额厚度（Hz）的计算，涉及到有效阻隔层的阻隔能力即粘性土的截污容量SDM、填埋场垃圾的种类、填埋垃圾的密实度（孔隙率a）、填埋垃圾的厚度（HL）、垃圾渗滤液中污染物的浓度（C）和垃圾渗滤液量等参数。
一个垃圾填埋场的填埋容量是一定的，其所产生的污染物的总量也是一定的。按照截污容量的定义，当垃圾场下面有效阻隔层的土量一定时，在一定时期内，它对污染物的阻隔能力也是一定的，当垃圾场下面的有效阻隔层截污总量（SMt）大于或等于垃圾填埋场所产生的污染物的总量（SMw），即当SMt≥SMw时，此垃圾场的污染物不会迁移污染含水层中。当SMt=SMw时，计算得到的有效阻隔层厚度为临界有效阻隔层足额厚度。这个临界有效阻隔层足额厚度H：计算推导过程如下：
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式中：Wt＝有效阻隔层土的质量（kg）,SDM＝截污容量（kg/kg）,Dt＝有效阻隔层土的密度（kg/m3）,Vt＝有效阻隔层土的体积（m3）,St＝有效阻隔层土的面积（m2）,Hz＝有效阻隔层足额厚度为（m）。
由于填埋场垃圾中的污染物总量SMw的计算在世界各国都是一个难题，至今还未得到很好的解决。事实上，我们没有必要计算填埋场垃圾中的污染物总量SMw，而只需计算垃圾处置场渗入阻隔层中的污染物总量S'Mw，即可。实际上，填埋场中的垃圾污染物在使用期满封场后，其中的垃圾污染物不断从有机固体物的降解中，进入垃圾渗滤液中来。同时，垃圾渗滤液中的有机污染物又在微生物的作用下不断分解和转化成为非污染物，因而有机污染物浓度随时间的推移逐渐衰减。而其中的无机污染物也在不断的化学反应下转化成非污染物，无机污染物浓度随时间的推移逐渐衰减（图6-5），即填埋场渗滤液中的污染物（不论是有机污染物或是无机污染物）浓度在场地使用的初期往往是最高的。因此，我们在计算垃圾处置场渗入阻隔层中的污染物总量S'Mw时，为使所计算的有效阻隔层足额厚度在使用时放心，采用了非常保守的方法，用填埋场垃圾渗滤液最大浓度C与填埋场垃圾渗滤液体积的积作为垃圾处置场渗入阻隔层中的污染物总量S'Mw，而填埋场垃圾渗滤液体积等于填埋场垃圾的体积VL与垃圾孔隙率a的积。
所以：
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当SMt=S'Mw，时，Hz×St×Dt×SDM=HL×SL×a×C，则
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在上述（6-5）、（6-6）中，VL＝填埋垃圾的体积（m3）,SL＝填埋垃圾的面积（m2）,HL＝垃圾填埋厚度（m）,C＝填埋场垃圾渗滤液最大浓度（kg/m3）,a＝垃圾孔隙率（%），其余同前。
图6-5 某填埋场中污染物浓度随时间的推移逐渐衰减规律
如图6-6所示，设填埋场底下面有效阻隔层足额厚度为Hz，垃圾填埋厚度为HL，在对本区进行垃圾处置场区的选择规划时，在单位面积上，先假定SL=St=1，则（6-6）式变成：
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并且，根据北京市平原区现有负地形的一般深度和我们调查中的现有垃圾场的堆放或填埋厚度及机械挖掘的可能深度，我们可初步认为北京未来的垃圾填埋场填埋垃圾的厚度大约为12m，即HL=12m。
a＝填埋垃圾的孔隙率（%），根据城市垃圾的成分和压实程度，其孔隙率通常取40%～52%。为便于计算，我们取45%。
把a=45%、HL=12m代入（6-7），则（6-7）式变成（6-8）：
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图6-6 有效阻隔层足额厚度Hz的计算示意图
四、粘性土层阻隔能力的实验研究结果
根据前述实验研究结果及相关资料的核查，北京地区的粘性土层的截污容量（SDM）、填埋场垃圾渗滤液的最大浓度C、有效阻隔层土的密度Dt等值及利用（6-8）式对有效阻隔层足额厚度Hz计算结果如表6-1。
五、认识和讨论
归纳总结上述，可以得出下列初步认识：
（1）废物处置场的衬垫层目的从“禁止渗滤液向地下水中渗漏”到“隔离污染物，可允许水进入地下水”的理念的转变，为新的污染物隔离理论创新奠定了基础。新的衬垫隔离理论来源于对地质隔离层中的物理、力学、化学和土壤微生物学性质等的正确认识和利用；由此，使传统的处置场隔离理念得到了更新，垫层理论实现了突破。
表6-1 北京市平原区粘性土对垃圾污染物的阻隔能力
（2）粘性土隔离层既具有防渗作用，又具有截污作用。充分利用其截污作用，通过对隔离层截污容量的试验研究、计算方法的探索，研究出了地质隔离层“截污容量”、“有效隔离层足额厚度”等新的表征阻隔能力和特性的参数。理论推导和实际例子表明，其理论及计算方法是可靠和可行的。
（3）从Hz=5.4C/（Dt×SDM）计算式子看出，有效隔离层足额厚度Hz的计算确定是应用该理论的关键，而计算Hz需要的一个基本参数SD M的准确求取又很重要。本文用隔离层对COD及TDS的截污容量来分别代表有机或无机污染物的截污容量SDM，是在受现有实验条件、测试技术等的限制和垃圾中的污染成分状况出发作出的选择；但有害废物中的有害物质成分十分复杂，不同的隔离层对不同的污染成分的截污作用或截污能力是不一样的，究竟用那种（些）污染成分的截污容量来代表废物污染物的截污容量最合适，还要做大量的探索性研究工作。
（4）从Hz=5.4C/（Dt×SDM）计算式子还可看出，有效隔离层足额厚度与其密度Dt、截污容量SDM成反比，与渗滤液污染物浓度成正比，要使隔离层比较薄的地区能填埋处置废物，有三种办法：一是对垃圾进行分选，尽量减少废物中的污染物；二是对隔离层夯实，增大密度Dt；三是增大隔离层的截污容量SDM。
（5）增加隔离层对垃圾污染物的净化或截留能力即能增大隔离层的“截污容量”SDM的方法，为此，笔者已经作了较成功的系列性探索。这些方法有：①通过在隔离层中加入微生物菌液体，增强土壤微生物对污染物的降解作用；②在隔离层中按一定比例加入强吸附材料膨润土；③在隔离层中按一定比例加入强吸附材料风化煤粉；④利用天然泥炭层作为隔离层。
⑥ 粉质黏土1般可以做哪些土工实验
砂类土＼砂性土＼粉质黏土1般不用，有的地方可以用于90＼93区，黏土用的较多
这几种土体主要从其液塑性、透水性、水稳性去辨别，施工中理应做土工实验肯定
⑦ 什么叫黏土的阳离子交换容量其大小与水化性能有何关系
不同土壤来的阳离子源交换量不同，主要影响因素：a,土壤胶体类型，不同类型的土壤胶体其阳离子交换量差异较大，例如，有机胶体>蒙脱石>水化云母>高岭石>含水氧化铁、铝。b,土壤质地越细，其阳离子交换量越高。c,对于实际的土壤而言，土壤黏土矿物的SiO2/R2O3比率越高，其交换量就越大。d,土壤溶液pH值，因为土壤胶体微粒表面的羟基（OH）的解离受介质pH值的影响，当介质pH值降低时，土壤胶体微粒表面所负电荷也减少，其阳离子交换量也降低；反之就增大。土壤阳离子交换量是影响土壤缓冲能力高低，也是评价土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依据。
⑧ 淋滤实验结果分析
用饱和碳酸水对安顺和遵义剖面各样品柱进行淋滤，淋出液各元素浓度的检测结果见表5-3，并以淋出溶液的元素浓度为纵坐标，以淋滤的次数N为横坐标，作淋出液中元素浓度的变化曲线（图5-3、图5-4）。
1.淋出液中Ca的浓度检测结果分析
由图5-3可见，从白云岩中淋出的Ca较多，并随淋滤次数（时间）的增加而增加。从而可知，白云岩中的主要矿物白云石CaMg（CO3）2在碳酸水的淋滤作用下可较为迅速地溶解。土层中的Ca淋出最少，浓度在20mg/L以下，且随淋滤次数的增加而减小。可见土层中Ca含量很少（见表5-2），能被淋滤的也很小。白云岩溶滤层中Ca 的淋滤程度则在以上两者之间，可见溶滤层中的白云石也在不断分解。从溶滤层的淋滤曲线看，淋滤后期溶滤层中淋出的Ca浓度基本上达到了白云岩的淋滤水平。由此可以推测，在自然条件下，白云岩和溶滤层中的白云石受淋滤而分解的程度差不多，在白云石→溶滤层的过程中主要发生的是矿物粒间的溶蚀作用，因而两者化学成分相近；而在溶滤层→土层的过程中则可能发生溶蚀、充填、交代等作用。
表5-3 淋滤实验淋出液的元素浓度检测结果
续表
续表
图5-3 安顺剖面Ca的淋滤结果曲线
图5-4 遵义剖面Ca 的淋滤结果曲线
由图5-4可见，石灰岩中Ca淋滤出的浓度最大，且随淋滤时间的增加，Ca的浓度不断降低（从最高的256mg/L降到最低的127mg/L），可见方解石在碳酸水的淋滤作用下是容易淋失的。土层中Ca的淋出浓度最小，浓度最高值也只有25mg/L，可见土层中可淋出的Ca含量很少（见表5-3）。溶滤层淋出的Ca浓度明显小于石灰岩，其淋出的浓度也是随时间增长而减小，最后Ca的淋出浓度降低到土层中Ca淋出的水平。可推测在自然条件下石灰岩遭受强烈的淋滤作用，方解石大量分解，从而形成溶滤层，同时在石灰岩→溶滤层的过程中成土物质大量增加，如SiO2、Al2O3、Fe2O3+FeO含量的增加，因而在淋滤后期淋滤层受淋滤的程度与土层相近；石灰岩→溶滤层的形成过程中发生了溶蚀、充填及交代等作用。
将图5-3和图5-4进行比较，即将安顺剖面和遵义剖面淋出液中Ca的浓度变化情况进行比较，可见安顺剖面的土层淋出的Ca浓度总体上比遵义剖面土层中的要少，这可部分反映出安顺剖面土层中的碳酸盐岩矿物含量比遵义剖面的要少。遵义剖面中石灰岩及其溶滤层淋出液中Ca的淋出浓度比安顺剖面中白云岩及其溶滤层中淋出的Ca的浓度要大得多，变化更敏感和强烈。
2.淋出液中Mg浓度检测结果分析
Mg的检测结果如图5-5和图5-6所示。
图5-5 安顺剖面Mg的淋滤结果曲线
图5-6 遵义剖面Mg的淋滤结果曲线
由图5-5可见，安顺剖面中白云岩及其溶滤层的淋出液中Mg的淋滤情况类似于Ca的淋滤情况；而土层中则几乎淋不出Mg，这可能是由两种情况造成的：①白云岩及其溶滤层在遭受淋滤的过程中白云石大量分解淋失，从而使土层中含Mg量极小；②白云岩及其溶滤层淋出的Mg或由水体载入的Mg部分进入其他次生的矿物（如粘土矿物的蒙皂石）的晶格中，且其化学性质较稳定，不易淋失。由图5-6可见，遵义剖面土层中淋出的Mg浓度极低，这一情况的解释同图5-5。石灰岩中淋滤出的Mg浓度开始很高，可达150mg/L左右，随淋滤次数的增加其浓度迅速减小到27mg/L左右。与安顺剖面白云岩中Mg的淋出浓度相比较，石灰岩中Mg开始淋滤出的浓度高得多；而石灰岩溶滤层中几乎淋不出Mg 来。而从表5-2可知白云岩中Mg的含量远大于石灰岩。形成这种情况可能还是与方解石的溶解度明显大于白云石，以及两者由岩石→溶滤层的作用不同相关，即方解石遇到酸性水迅速溶解，晶格中的Mg也随之流失，且石灰岩溶滤层明显出现成土物质，其阻碍淋滤作用的进一步进行；而白云石的溶解度较小，溶解过程相对较为缓慢，所以Mg的淋失是以较为平稳、缓慢的方式进行的。
3.淋出液中Al的浓度检测结果分析
Al的检测结果如图5-7和图5-8所示。
图5-7 安顺剖面Al的淋滤结果曲线
图5-8 遵义剖面Al的淋滤结果曲线
由图5-7和图5-8可见，两个剖面的岩石和溶滤层中Al含量都很低，所以淋出的Al浓度也低。虽然土层中Al含量很高，但是也几乎淋不出Al来。可见碳酸盐岩红色风化壳中Al的化学稳定性极高。土层中Al含量很高的原因是在自然条件下Al本身的溶解度极小，不易迁移，土层中的主要粘土矿物都是由Si—O四面体和Al—O八面体构成的，且Al3+在矿物晶格中置换其他离子的现象很普遍，风化成土过程中次生粘土矿物不断增多，Al不断富集，从而使Al的含量不断增大。
4.淋出液中Si的浓度检测结果分析
Si的检测结果如图5-9和图5-10所示。
图5-9 安顺剖面Si的淋滤曲线
图5-10 遵义剖面Si的淋滤曲线
由图5-9可见，安顺剖面中白云岩与溶滤层的Si淋滤曲线十分接近，且淋滤出的Si浓度并不高，与白云岩及其溶滤层Si的含量较低（表5-2）相对应。土层中Si的淋出浓度也很低，但是从表5-2可以发现安顺剖面中土层Si的含量却很高，说明在碳酸盐岩红色风化壳形成过程中，从母岩（或溶滤层）→土层有富Si作用，这主要是土层中有大量在风化状态下层状硅酸盐粘土矿物以及石英等含Si矿物形成的结果。图5-9显示，遵义剖面土层淋出的Si浓度较大，石灰岩淋出的浓度较小，而石灰岩溶滤层几乎淋不出来。这可能是由于溶滤层已开始向土质转化，Si成为了新生粘土矿物组分，从而使Si的稳定性增强。Si可来自母岩风化分解和上覆土层淋滤下渗以及外来载体（水）带入。两个剖面土层中都有Si淋出，其可能原因是：①非晶质含Si物质的分解淋失；②粘土矿物晶格中的Si4+被其他离子交换出来并被淋滤；③土中少量石英溶解。
比较图5-9和图5-10，遵义剖面中土层和岩层淋出的Si浓度都明显大于安顺剖面的土层和岩层。其原因可能是安顺剖面的风化程度要高于遵义剖面。另外，对于碳酸盐岩红色风化壳的形成一般认为经历了3个过程：①富Si、Al脱Ca、Mg过程；②富Fe、Mn过程；③富Al脱Si过程。因此可以推测，安顺和遵义剖面都处于富Al脱Si过程，但安顺剖面发生脱Si作用比遵义剖面要早，遵义剖面正处于较强的脱Si阶段，而安顺剖面的脱Si作用已由强变缓。
5.淋出液中Fe的浓度检测结果分析
从表5-2看，两个剖面除土层外，溶滤层和岩层中含Fe都极少，红色风化壳在形成过程中有富Fe作用。由表5-3可见，两个剖面中不管是土层、溶滤层还是岩层淋出的Fe都微乎其微。但在遵义剖面中，由石灰岩中淋出的Fe明显高于其溶滤层，而从表5-2看，石灰岩溶滤层Fe的含量又明显高于其母岩，说明Fe是由新生粘土矿物贡献的，稳定性好；而母岩中的Fe则稳定性差，可能以游离态为主，可被淋滤。土中的Fe在氧化条件下基本上呈难溶性的氧化铁或氢氧化铁的状态存在，如针铁矿、纤铁矿、赤铁矿和无定形氢氧化铁等，同时在粘土矿物晶格中也有大量Fe离子，其稳定性也很高。
6.淋出液中Mn的浓度检测结果分析
由表5-2可知，两个剖面的土层、溶滤层及岩层中Mn的含量都极其小，所以图5-11和图5-12中3个柱状样Mn被淋出的浓度都很低。在氧化型风化壳中，氧化锰主要以四价或三价的复杂氧化物形式存在，这些氧化物在水中的溶解度很低，因而土层中几乎淋不出Mn来。在实测剖面中，锰的氧化物在剖面中通常以极难溶的铁锰结核出现在岩土过渡带。由表5-2可知，两个剖面的溶滤层锰的含量都略大于其母岩，这是由于一些含锰物质淀积于溶滤层而造成的。由图5-11和图5-12可见，两溶滤层中可淋出浓度较低的Mn，而两个剖面中的岩石却几乎淋不出来。于天人等（1990）认为，在还原环境中由Fe、Mn形成的物质的溶解度可大大增加，因此可推测，实测剖面中铁锰结核出现的岩土过渡带仍处于氧化环境的状态，而溶滤层极可能处于还原环境状态。
图5-11 安顺剖面Mn的淋滤结果曲线
图5-12 遵义剖面Mn的淋滤结果曲线
7.淋出液中微量元素淋滤结果及分析
除了对以上元素进行分析外，还检测了Zn、Cd、Cu和Pb4种微量元素。测试结果显示，两个剖面的淋出液中除Zn有少量淋出外（表5-3），其余3种元素都检测不到。可见这些微量元素在红色风化壳中的稳定性极好，且土层中的某些矿物质对它们有吸附作用，如氧化铁矿物等。
以上淋滤试验是在常温、常压下进行的，试验水温及室温为24～26℃，淋滤前饱和CO2的水pH=4.12～4.17，淋出液的pH值变化较大，为6.86～8.09，但多在6.99～7.75之间，呈中性到弱碱性。虽然在试验中采用多种方法（如用输液器的滴管）尽量控制淋滤时间和速度，使各试样柱保持均匀渗滤，但仍不理想，这可能是造成淋滤曲线出现异常点以及淋出液pH值变化的原因。