高密度電法在污染場地調(diào)查中的應(yīng)用研究

摘要：通過高密度電法（ERT）進行污染場地的調(diào)查、識別污染物種類及分布范圍等成為環(huán)境工程關(guān)注的熱點。由于高密度電法準確、高效的工作方法和工作方式，其在實驗室的研究和野外污染場地的調(diào)查中都得到了廣泛的應(yīng)用。本文利用高密度電法結(jié)合鉆探取樣研究某石油化工廠局部區(qū)域的土壤中含油污染物的分布情況，取得了良好的效果。結(jié)果顯示：場地內(nèi)6.5 m淺區(qū)域內(nèi)存在不同程度的含油污染物擴散，含油污染物視電阻率值為5～23Ω·m，呈帶狀低阻分布，為污染場地的后續(xù)調(diào)查、整治和修復(fù)提供重要的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高密度電法；污染場地；應(yīng)用研究

中圖分類號：X508 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）07-0025-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.013

Application of high density electrical method in investigation of contaminated sites

Chen Feng

（Shanghai Huanzuan Environmental Protection Technology Co.， Ltd.， Shanghai 201821，China）

Abstract： Investigation of contaminated sites through the use of high-density electrical methods （ERT） has become a focus of attention in environmental engineering. Due to the accurate and efficient working methods and working methods of high-density electrical methods， it has been widely used in laboratory research and investigation of field contamination sites. In this paper， high-density electricity combined with drilling sampling was used to study the distribution of oil contaminants in the soil of a certain petrochemical plant， and good results were obtained. The results showed that there were different degrees of diffusion of oily pollutants in the 6.5 m shallow area of the site. The apparent resistivity of the oily pollutants was 5-23 ohm meters， showing a low-resistance strip distribution， which was the follow-up investigation， remediation and repair of the contaminated sites. Provide important basic support.

Keywords： High-density electrical method； Contaminated sites； Applied research

目前，土壤污染和地下水污染加劇了環(huán)境惡化，關(guān)于污染場地的土壤與地下水的調(diào)查成為研究重點。由于高密度電法準確、高效的工作方法和工作方式，在實驗室研究和野外污染場地的調(diào)查中都得到了廣泛的應(yīng)用。調(diào)查人員根據(jù)結(jié)果結(jié)合場地情況分析后，可初步判斷可能存在的污染類型和范圍，在此基礎(chǔ)上有針對性地進行土壤和地下水檢測點位的布設(shè)。另外該方法可以大致判斷淺層地層的結(jié)構(gòu)，因此可以結(jié)合實驗室檢測數(shù)據(jù)分析污染物在土壤或地下水中的遷移情況。本次利用高密度電法研究某石油化工廠局部區(qū)域的土壤中含油污染物的分布情況，更加直觀地反應(yīng)含油污染物的分布及擴散情況，以期為污染場地的監(jiān)測和修復(fù)提供重要的基礎(chǔ)支撐。

1 高密度電法工作原理

高密度電阻率法是以巖、土的電阻率差異為基礎(chǔ)的一種陣列勘探方法。利用微機工程電測儀技術(shù)和程控電極轉(zhuǎn)換裝置，自動采集不同排列極距的視電阻率值。根據(jù)不同的視電阻率數(shù)據(jù)，進行分析、反演、地質(zhì)解譯，判定污染物的分布、擴散情況等。由于高密度電法準確、高效的工作方法和工作方式，在隧道工程、采空區(qū)、污染場地的調(diào)查中都得到了廣泛的應(yīng)用，是目前國內(nèi)外比較普遍使用的地球物理探測方法。

2 高密度電法應(yīng)用實例

2.1 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(qū)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(qū)和綠化空地，地勢較平坦，一般吳淞系統(tǒng)標(biāo)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(qū)，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產(chǎn)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年后原化工廠上部建筑已全部拆除，場地內(nèi)多處建筑垃圾堆積，無植被覆蓋，場地處于閑置狀態(tài)。廠內(nèi)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(qū)東北面為原生產(chǎn)車間所處位置。初步判斷場地內(nèi)存在石油烴類污染的污染。

2.2 工作依據(jù)

決定土壤導(dǎo)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(dāng)有污染物存在時，土壤的導(dǎo)電特性會發(fā)生變化。含油污染物中的石油類物質(zhì)溶解度較小，在這類污染物滲入土壤之后，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(dǎo)電性。這種影響的程度也跟土壤本身的飽和度有關(guān)，飽和土壤隨著含油污染物的侵入，其電阻率表現(xiàn)為不斷增大直至穩(wěn)定；而不飽和土壤隨著含油污染物的侵入，其電阻率不斷降低，導(dǎo)電性不斷增強直至穩(wěn)定。

上海地區(qū)淺部（15m以淺區(qū)域）以粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粘土為主，含水量為25%～60%之間，呈不飽和狀態(tài)。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，土壤的電阻率隨著隨含油量的增加而呈線性降低。這種顯現(xiàn)主要是由于隨著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(dǎo)致土壤含水飽和度上升，進一步提高了土壤的導(dǎo)電性。與此同時，污染物的含量也會導(dǎo)致土壤中孔隙水的導(dǎo)電性變差，進而降低土壤的導(dǎo)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。

2.3 實施方案

本次探測共布設(shè)3條交叉測線，見圖1，測線編號為CX1～CX3，測線長度分別為100m、80m、100m，電極間距均為2m。供電電壓為36 V直流電。圖1為場地內(nèi)高密度電阻測線和取樣點示意圖。

2.4 地質(zhì)解譯

表中為常見介質(zhì)電阻率范圍。

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(qū)域存在局部高阻異常，主要因淺部磚石、混凝土塊等建筑垃圾引起。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(qū)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(qū)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(qū)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(qū)域。

2.5 取樣結(jié)果

本項目采用Geoprobe鉆機在場地內(nèi)布設(shè)5口地下水監(jiān)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(qū)附近的監(jiān)測井（MW1，MW2，MW3，MW4）液面能明顯看到油花狀液膜。檢測結(jié)果顯示該4口井中TPH超標(biāo)。超標(biāo)的TPH區(qū)段從C9到C36，其中C9以上TPH濃度較高，遠離油污區(qū)域TPH未檢出。該化工廠主要用于生產(chǎn)柴油、燃料油、潤滑油等重組分，油污所處區(qū)域為其原生產(chǎn)和存儲車間。綜合高密度電阻分析結(jié)果，該場地內(nèi)原油罐存儲區(qū)和生產(chǎn)區(qū)存在泄露問題，其他區(qū)域存在污染的可能性較小，在下一步調(diào)查布點可將范圍縮減至測線CX1附近，并加強兩個油污區(qū)的調(diào)查。

3 結(jié)語

高密度電阻率法是場地污染的重要調(diào)查方法，能有效地監(jiān)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(qū)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(huán)境監(jiān)測有重要的學(xué)術(shù)和實踐意義，結(jié)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，場地內(nèi)6.5 m淺區(qū)域內(nèi)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范圍，為污染場地的整治和修復(fù)工作提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（3）場地1.0m淺區(qū)域，存在局部高阻異常，主要因淺部磚石、混凝土塊等建筑垃圾引起。

研究顯示，高密度電法對污染場地的含油污染物擴散的調(diào)查具有很好的適用性和推廣性。另外一方面，由于影響土壤電阻率的因素較多且變化規(guī)律復(fù)雜，加之污染物成分與視電阻率值的對應(yīng)關(guān)系等仍然需要進一步研究，因此關(guān)于高密度電阻率法對于污染場地調(diào)查的實際應(yīng)用仍需不斷探索，以期對場地污染的修復(fù)和評價提供重要的技術(shù)支撐。

參考文獻

[1] 任劍飛.基于高密度電阻率法的地下水污染調(diào)查研究[J]. 水利科技與經(jīng)濟， 2016， 22（5）： 70-72.

[2] 徐子?xùn)|，師學(xué)明，傅慶凱，羅澤嬌.武漢某回填土堆場高密度電法污染調(diào)查研究[J]. 工程地球物理學(xué)報，2011，8（5）： 542-546.

[3] 夏 凡，郝明亮，宋洪偉.高密度電法在河北某垃圾場污染調(diào)查中的應(yīng)用分析[J]. 地下水， 2015， 37（6）： 112-114.

[4] Cassiani G，Binley A，Kemna A，et al.Noninvasive characterization of the Trecate （ Italy ） crude-oil contaminated site： link between contamination and geophysical signals[J].Environmental Science and Pollution research，2014，21（15）： 8914-8931.

[5] 姜振蛟， 卞建民，査恩爽，林年豐，田沃野.高密度電阻率成像法在水文地質(zhì)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2010， 37（2）： 21-26.

收稿日期：2018-05-10

作者簡介：陳峰（1989-），男，碩士，環(huán)境保護（中級職稱），研究方向為污染場地調(diào)查和修復(fù)。