人工冻结是绿色有效的治理重金属污染土壤的方法,但其受高成本的限制很难被大范围运用于实际治理工程;而我国多年冻土区和季节冻土区的丰富自然冷能资源为冻结创造了条件,因此本文以重金属锌污染土壤为研究对象,提出利用自然冷能主动对其冻结净化的修复方法。通过理论分析和模拟试验,对冻结净化的机理、影响因素、净化效果及其改善措施等进行详细的研究。首先,基于土体冻结条件下的水-热-盐迁移规律和方程得出利用自然冷能冻结净化的机理及净化方程,明确土体内部因素和外部冻结温度是影响净化率的主要因素,并表明本文重点研究的因素为:污染物浓度、黏粒含量、受冷面积。其次,利用自行设计的多功能冻结试验系统,进行上述三个因素的正交试验,分析水-热-盐场的试验结果,最终得到净化的最佳组合:浓度20g/L、黏粒含量0%、受冷面积4πcm~2;同时采用单因素试验分析了三个因素对净化的影响机理,并进一步证明得到的最佳组合。再者,依据土壤环境质量标准和内梅罗指数法,从最大净化率、有效净化高度、有效净化点位数量及净化后的土壤污染层级等对自然冷能一次冻结净化进行评价,并与人工水平冻结进行对比,明确其净化效果的局限性,并提出上覆土层的改善措施。最后,进行上覆土层的净化试验,分析其对水-热-盐场的影响,而污染土壤净化后各点位的浓度重分布、冻结速率以及净化率,均充分说明利用天然冷能可以通过覆盖保温层的办法来调节污染土层冻结速率从而达到更好的净化效果。论文有图95幅,表28个,参考文献100篇。