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發布時間:2019-06-06

高密度電法應用實例

場地物性特征

研究場地為上海某已廢棄的石油化工廠,其所在地區地層為海陸交互相沉積,地形從吳淞口起向東南展開略呈三角形,被第四紀疏松地層所掩覆。場地周圍主要為居民住宅區和綠化空地,地勢較平坦,一般吳淞系統标高在1.8~6.6 m,平均海拔4.499 m(吳淞零點)。場地為古河道沉積區,地基土主要由飽和黏性土、粉土、砂性土組成,其中表層夾雜少量碎石及碎磚塊。該場地自1993 年起,一直為石油化工廠,其南、北兩面靠近兩條公路交叉口,場地東、西測為河道。該化工廠主要用于生産柴油、燃料油、潤滑油、汽油、溶劑油、苯、潤滑脂、石蠟、丙烯酸、丁脂重組分、樹脂等石油化工原料。2016 年後原化工廠上部建築已全部拆除,場地内多處建築垃圾堆積,無植被覆蓋,場地處于閑置狀态。廠内北面原有的儲罐已被運走,原儲罐位置由于降雨積水已形成一個面積約為80 m2 的水塘,廠區東北面為原生産車間所處位置。初步判斷場地内存在石油烴類污染的污染。

工作依據

決定土壤導電性的因素主要有土壤類型、含水量、孔隙率和飽和度幾個方面,這幾個因素之中,影響較大的是含水量的變化。當有污染物存在時,土壤的導電特性會發生變化。含油污染物中的石油類物質溶解度較小,在這類污染物滲入土壤之後,會和土壤中的孔隙水相互作用,提高土壤的飽和度,進而影響土壤的導電性。這種影響的程度也跟土壤本身的飽和度有關,飽和土壤随着含油污染物的侵入,其電阻率表現為不斷增大直至穩定;而不飽和土壤随着含油污染物的侵入,其電阻率不斷降低,導電性不斷增強直至穩定。

上海地區淺部(15m 以淺區域)以粉質粘土和淤泥質粘土為主,含水量為25% 60% 之間,呈不飽和狀态。含油污水的滲入,會增加土壤的孔隙水含量提高其飽和度,在這一過程中,土壤的電阻率随着随含油量的增加而呈線性降低。這種顯現主要是由于随着含油污染物的不斷深入土壤之中,進一步提高了土壤中的孔隙水含量,導緻土壤含水飽和度上升,進一步提高了土壤的導電性。與此同時,污染物的含量也會導緻土壤中孔隙水的導電性變差,進而降低土壤的導電性,但與提高的含水飽和度相比,這些可以忽略不計。因此,通過探測土壤的電阻率變化,能夠判斷出地下水中含油污染物的分布情況。

實施方案

本次探測共布設3 條交叉測線,見圖1,測線編号為CX1 CX3,測線長度分别為100m80m100m,電極間距均為2m。供電電壓為36V 直流電。圖1 為場地内高密度電阻測線和取樣點示意圖。


地質解譯

表中為常見介質電阻率範圍。



從各測線高密度電法反演模型電阻率斷面上可以看出,1.0m 淺區域存在局部高阻異常,主要因淺部磚石、混凝土塊等建築垃圾引起。從圖2 測線CX1 高密度電法反演模型可知,在地表14 46m、深約0.5 4.5m 處的地方有2 個明顯局部的低阻異常區域,視電阻率約在5 20Ω·m 之間,整體呈帶狀低阻分布,疑似為主要含油污染區域;從圖3 測線CX2 高密度電法反演模型可知,在地表28 80m、深約0.5 5.0m 處的地方有1 個明顯局部的低阻異常區域,視電阻率約在10 22Ω·m 之間,整體呈帶狀低阻分布,疑似為主要含油污染區域。


取樣結果

本項目采用Geoprobe 鑽機在場地内布設5 口地下水監測井,采集地下水水樣,檢測樣品中的TPH 濃度。取樣過程中地表油污區附近的監測井(MW1MW2MW3MW4)液面能明顯看到油花狀液膜。檢測結果顯示該4 口井中TPH 超标。超标的TPH 區段從C9 C36,其中C9 以上TPH 濃度較高,遠離油污區域TPH 未檢出。該化工廠主要用于生産柴油、燃料油、潤滑油等重組分,油污所處區域為其原生産和存儲車間。綜合高密度電阻分析結果,該場地内原油罐存儲區和生産區存在洩露問題,其他區域存在污染的可能性較小,在下一步調查布點可将範圍縮減至測線CX1 附近,并加強兩個油污區的調查。


結語

      高密度電阻率法是場地污染的重要調查方法,能有效地監測污染物種類和分布情況。本文采用高密度電阻率法對某石油化工廠局部區域的土壤中含油污染物的分布情況,取得了較好的效果,對于環境監測有重要的學術和實踐意義,結論如下:(1)場地通過3 條高密度電阻率法測量工作,含油污染物視電阻率值為5 23Ω·m,呈帶狀低阻分布,場地内6.5 m 淺區域内存在不同程度的含油污染物擴散。(2)研究表明含油污染物具有明顯的低阻電性特征,可以用來劃定土壤污染空間分布範圍,為污染場地的整治和修複工作提供了基礎數據。(3)場地1.0m淺區域,存在局部高阻異常,主要因淺部磚石、混凝土塊等建築垃圾引起。研究顯示,高密度電法對污染場地的含油污染物擴散的調查具有很好的适用性和推廣性。另外一方面,由于影響土壤電阻率的因素較多且變化規律複雜,加之污染物成分與視電阻率值的對應關系等仍然需要進一步研究,因此關于高密度電阻率法對于污染場地調查的實際應用仍需不斷探索,以期對場地污染的修複和評價提供重要的技術支撐。


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