电解锰渣一般为露天堆存处置,在雨水冲刷和地表径流等自然因素作用下,形成电解锰渣渗滤液,污染渣库周围生态环境。本文首先对国内某电解锰渣库进行了现场调研,并对渣场中电解锰渣的基本理化性质和浸出毒性进行了分析,根据测试结果,配置模拟电解锰渣渗滤液。通过室内模拟土壤污染试验,探究电解锰渣库渗滤液对土壤理化性质、微观结构和机械性能的影响。通过室内碳酸盐岩溶蚀实验,探讨在不同水动力和不同溶蚀期龄条件下,电解锰渣库渗滤液对碳酸盐岩的理化性质及力学性能的影响。基于模糊层次综合评价法,建立电解锰渣库的环境风险评估模型。本文的主要研究结论如下:(1)电解锰渣的化学成分以S、Si、Ca、Al、Fe、Mn、Mg为主,包含石英和石膏等矿物相,主要来源于电解金属锰原矿和电解金属锰工艺副产物。依据电解锰渣浸出毒性测试结果,确定模拟电解锰渣渗滤液的主要成分为Mn²⁺,NH₄⁺-N,Mg²⁺,Ca²⁺,SO₄^2-。(2)随着电解锰渣渗滤液浓度升高,受污染土壤的p H逐渐降低,电导率逐渐上升,阳离子交换量和有机质含量呈先增加后降低的趋势,并在50%污染浓度处达到峰值。随着污染时间延长,受污染土壤的p H呈先增大后减小趋势,电导率逐渐降低,阳离子交换量和有机质含量呈逐渐上升趋势。受污染土壤XRD结果表明,受污染土壤中铝硅酸盐矿物均受到不同程度的溶蚀。受污染土壤微观结构分析表明,土壤胶结物被腐蚀,土壤颗粒连接力减弱,大颗粒向更小的管状和球状颗粒转化,但由于有机质随时间积累,土壤中颗粒之间连接力上升,土壤结构更加致密,已分解的小颗粒又重聚并形成絮状物。在有机胶结作用、电解质对双电层的压缩作用以及H⁺的溶蚀作用的调控下,土壤的抗剪强度呈先增大后趋于平缓的趋势。(3)电解锰渣渗滤液与碳酸盐岩发生水岩相互作用,导致岩样表面表面孔隙依次向小孔洞,缝洞型孔隙,大孔洞,贯穿裂隙转化。红棕色沉淀物(水锰矿)在第三个月大面积沉积,黄色粉末沉淀物(溶蚀后的碳酸盐岩)在第五个月富集。随着溶蚀时间延长,碳酸盐岩的质量、孔隙率、波速整体呈下降趋势,但由于第三个月水锰矿富集在碳酸盐岩表面,导致碳酸盐岩质量在第三个月出现突增。在H⁺酸蚀作用、盐效应、同离子效应和离子对作用的调控下,碳酸盐岩进入去白云石化和白云石化循环。在电解锰渣渗滤液的化学作用下,碳酸盐岩结构面增加,颗粒连接力下降,导致碳酸盐岩单轴抗压强度随时间推移均呈下降趋势。水动力的冲刷作用可加速电解锰渣渗滤液对碳酸盐岩的溶蚀作用。(4)基于现有文献和资料,结合电解锰渣库的特点,基于模糊层次综合评价法,以环境污染、地质环境破坏和生态环境破坏等三个指标作为准则层,以水环境污染、大气环境污染、土壤环境污染、塌陷、裂隙、崩塌、滑坡、生物种类数量、植被覆盖率以及人体健康情况等10个指标组成指标层,建立了电解锰渣库的环境风险评估指标体系,确立了各种定量和定性指标的取值标准,设定了从低风险到重大风险的4级评价标准。采用所建环境风险评估模型对研究区域电解锰渣库的环境风险进行评估,结果表明,研究区域电解锰渣库的风险等级为一般风险。