CN105203599A - 一种场地污染土的快速诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种场地污染土的快速诊断方法，该方法包含下列步骤：（1）收集场地环境资料确定场地的潜在污染区域和未污染区域；（2）通过场地的地质条件分析确定污染物潜在的污染深度和迁移方向，以确定潜在污染区域中的重点调查区域；（3）在未污染区域中测试电阻率；在潜在污染区域中采用高密度电法进行初步调查区域的土电阻率测试，查明电阻率数据分布异常的范围，从而确定进一步探测的重点调查区域；（4）测试重点调查区域污染土电阻率；（5）根据重点调查区域电阻率相对于非污染区域电阻率的变化率判断重点调查区域受污染程度。本发明的优点是，提升场地环境调查的精度，减少采样工作量与成本，缩短测试周期，实现污染场地的快速诊断。
Description
技术领域
本发明属于环境岩土工程技术领域，具体涉及一种场地污染土的快速诊断方法。
背景技术
随着社会经济的飞速发展，城市化水平得到不断提高，环境污染却日益严重，严重破坏生态系统，影响了人类的生活质量、身体健康和生活活动。在污染场地再开发的过程中，由于土壤与地下水污染而引发的建设场地生态事故和建设工程安全事故时有发生，为预防和控制此类严重影响，全面而准确的场地调查显得十分重要。
目前，场地污染调查主要依靠现场采样与实验室检测分析的方法，采样点位随机性较强、采样扰动造成污染物损失较大、测试周期较长、成本高等不足，无法实现污染范围的快速判别，且易发生污染范围确定偏差导致后期污染治理的效果与成本控制难以保证。
为解决上述问题，就需要选择适用于污染场地的快速测试方法，快速、准确、经济地查明污染的分布范围。
当土体受到污染后，物理、化学特性，如颜色、气味、孔隙率、电阻率等将发生显著变化。通过地质条件分析污染物的赋存与迁移规律，通过物探方法快速原位识别电阻率异常范围，通过表观判断与便携设备快速测试进一步验证可能存在的污染风险，结合室内试验结果与既有规律，最终确认污染类型、浓度、划定污染范围。该方法体系具有高效、原位无损、经济及测试范围广等优点，为有效开展场地的环境调查提供快速有效的手段，正成为污染场地调查技术发展的新途径、新趋势。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种场地污染土的快速诊断方法，该快速诊断方法针对受污染的土壤，利用地质条件分析以及综合物探方法，实现污染土的污染范围和污染程度的快速诊断。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种场地污染土的快速诊断方法，其特征在于，所述快速诊断方法包含下列步骤：（1）收集场地环境资料确定场地的潜在污染区域和未污染区域；（2）通过场地的地质参数确定污染物潜在的污染深度和迁移方向，以确定所述潜在污染区域中的重点调查区域；（3）在所述未污染区域中测试电阻率；在所述潜在污染区域中采用高密度电法进行电阻率测试，查明物探数据分布异常的范围，从而确定进一步探测的重点调查区域；（4）测试步骤（2）和（3）中所述重点调查区域污染土电阻率；（5）根据所述重点调查区域电阻率相对于非污染区域电阻率的变化率判断所述重点调查区域受污染的程度。
所述步骤（2）中确定所述重点调查区域的方法是：A、收集测定场地地质参数，包括土层分层、土层渗透性、土颗粒粒径、土的有机质含量、地下水水位及流向和流速，并确定各参数的背景值；B、搜集环境资料，确定场地污染物类型，从而确定调查深度，其中对于重质非水相液体的污染物则调查深度相应增大至渗透性系数＜10-7cm/s的土层，对于轻质非水溶性有机物的污染物，其调查深度至少应至最深地下水位埋深处；C、确定场地内的重点调查区域：（c1）土层渗透性系数＞10-7cm/s的区域，作为重点调查区域；（c2）有机质含量大于背景值的区域作为重点调查区域；（c3）场地内地下水流向的下游、地下水水位高于背景值的位置且地下水流速大于背景值的区域作为重点调查区域。
所述步骤（3）中，所述未污染区域的电阻率的测定方法为电阻率静力触探法、电阻率测井法、高密度电法、电阻率CT法、室内试验测定法中的一种或多种；采用电阻率静力触探法测试时，其测试探头在贯入至测试深度后静置，在静置不小于1分钟后采集电阻率数据。
所述步骤（3）中，所述查明物探数据分布异常的范围是指：以所述未污染区地层电阻率作为背景值进行对比，排除地下障碍物或建筑垃圾的物理场干扰后，所述潜在污染区域内土体电阻率相较于电阻率背景值的变化率大于等于0.3的区域。
所述步骤（4）中测试所述重点调查区域污染土电阻率方法为：在所述重点调查区域内，选择电阻率静力触探、电阻率测井、电阻率CT的物探测试方法中一种或至少两种的组合进行污染土电阻率测试。
所述步骤（5）中，将所述重点调查区域的电阻率值与所述未污染区域的电阻率值进行对比，判断所述重点调查区域的污染类型。
在所述重点调查区域的土体电阻率大于所述未污染区域的电阻率时，所述重点调查区域受到石油烃、非极性有机物中的一种或两种污染；在所述重点调查区域的土体电阻率小于所述未污染区域的电阻率时，所述重点调查区域受到重金属、极性有机物中的一种或两种污染。
所述步骤（5）中所述重点调查区域电阻率相对于非污染区域电阻率的变化率计算方法为：
其中，为所述重点调查区域相对于所述未污染区域土体的电阻率变化率；为所述潜在污染区域土体电阻率，单位为Ω▪m；为所述未污染区域土体电阻率，单位为Ω▪m。
所述步骤（5）中，所述重点调查区域受污染程度的判断准则为：在所述重点调查区域的土体电阻率相对于所述未污染区域土体电阻率的变化率不小于0.3时，可认定所述重点调查区域的土体遭受污染，且变化率越大，污染程度越重。
根据所述步骤（2）和（3）中所确定的重点调查区域，在所述重点调查区域中进行环境调查布点并采样检测，以确定场地污染范围。
本发明的优点是，通过采样前进行地质条件分析与地球物理勘探快速测试，可有效辨识疑似污染范围与深度，从而避免了随机布点造成的过度采样或漏采现象，有效提升场地环境调查的精度，有效减少采样工作量与成本，缩短了测试周期，具有实施便捷、方法选取灵活等优点，可实现污染场地的快速诊断。
附图说明
图1为本发明中综合物探方法的测试平面布置图；
图2为本发明中高密度电法测试成果图；
图3为本发明中电阻率CT测试成果图；
图4为本发明中利用常规环境取样检测方法的检测成果图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-4，图中标记X1、X2、X3、X4、X5为高密度电法的测试断面；A1、A2、A3、A4为电阻率CT测孔。
实施例：本实施例具体涉及一种场地污染土的快速诊断方法，该快速诊断方法结合某农药厂场地为例进行说明，具体包括如下步骤：
（1）如图1所示，该农药厂场地包括原农药生产车间和原办公区，通过了解到该农药厂场地环境信息并实地踏勘后确定该场地的潜在污染区域和未污染区域，即农药生产车间为潜在污染区域，原办公区为未污染区域；
（2）通过该场地的地质条件分析确定污染物潜在的污染深度和迁移方向，以确定潜在污染区域中的重点调查区域，具体方法为：
A.收集测定该农药厂场地的地质参数，包括土层分层、土层渗透性、土颗粒粒径、土的有机质含量、地下水水位及流向和流速，并确定各参数的背景值；
B.搜集环境资料，确定场地污染物类型，从而确定调查深度，其中对于重质非水相液体的污染物则调查深度相应增大至渗透性系数＜10-7cm/s的土（阻隔）层，对于轻质非水溶性有机物的污染物，其调查深度至少应至最深地下水位埋深处；
C.确定场地内的重点调查区域：（c1）土层渗透性系数＞10-7cm/s的区域，作为重点调查区域；（c2）高有机质含量土层（暗浜）区域（有机质含量大于背景值的区域）作为重点调查区域；（c3）场地内地下水流向的下游、地下水水位高于背景值的位置且地下水流速大于背景值的区域作为重点调查区域；若场地内地下水无明显流速、流向的，则以污染源为中心的外扩区域作为重点调查区域；
（3）
3.1）在未污染区域中测试电阻率；
若未污染区域中浅部垃圾多，则通过电阻率静力触探法、电阻率测井法、电阻率CT法、室内试验测定法中的一种或多种进行测定，采用电阻率静力触探法测试时，其测试探头该在贯入至测试深度后静置，在静置1-2分钟后再测试电阻率数据。静置的原因在于：在测试探头贯入土体指定深度后由于孔隙水压力的消散作用，电阻率测值存在一个趋于稳定的过程，未静置时所采集的电阻率测值与实际值存在较大偏差，而只有静置1-2min后电阻率测值才会趋于稳定；且由于粘性土的孔隙水压力消散作用较慢，其数据采集静置时间应略久于粉性土或砂性土，且不小于2分钟；
若未污染区域中浅部垃圾不多，则采用高密度电法进行测试，即，在未污染区域中设置1-2个测试断面；
由于本实施例中未污染区域为原办公区，浅部垃圾较多，故采用电阻率静力触探法进行电阻率测试；
3.2）在潜在污染区域中采用高密度电法进行电阻率测试，查明物探数据分布异常的范围，从而确定进一步探测的重点调查区域；其中，判别物探数据分布异常的方法是以未污染区地层电阻率作为背景值进行对比，排除地下障碍物/建筑垃圾等物理场干扰后，潜在污染区域中电阻率与背景值的变化率大于等于0.3的地层区域则为异常区域，作为重点调查区域作进一步探测；
如图1所示，在原农药生产车间处先采用高密度电法进行大范围的测试，如图1所示，共布设5个测试断面X1、X2、X3、X4、X5；如图2所示为高密度电法测试断面X1的测试成果图，由图可见：
a.埋深2m以浅，受杂填土分布和易于富集污染物质等因素，局部电阻率显著异常，深度可达4m左右，如图中椭圆框所圈，作为重点调查区域作进一步探测；
b.埋深4-10m范围，局部电阻率有显著异常增大，可能受到有机物污染，如图中方框所圈，作为重点调查区域作进一步探测；
c.深度10m以下：剖面X1在仍有局部电阻率异常增大的现象，存在受污染的可能，作为重点调查区域作进一步探测；
（4）测试步骤（2）和（3）中所确定的重点调查区域的污染土电阻率，在所述重点调查区域内，选择电阻率静力触探、电阻率测井、电阻率CT的物探测试方法中一种或至少两种的组合进行污染土电阻率测试；
本实施例中选择电阻率CT法，即，由于高密度电法测试精度有限，不能准确反映一定深度的土层电阻率，因此对上述疑似污染的重点调查区域，设电阻率CT测孔4个，即A1、A2、A3、A4，并布置电阻率CT剖面数6个，经过数据处理和反演得到电阻率CT 测试成果，如图3所示，根据测试成果可得：
电阻率CT的测试结果发现随深度的增加，土性发生变化，电阻率数值也随之发生改变，且在埋深6-8m，9-16m之间，仍有局部区域电阻率异常增大的现象，其中③层部分测值高于20Ω·m，④层至⑥层深度范围内，取值在4-10Ω·m之间，与野外非污染场地的测试规律比较而言，对应土层的电阻率测值高于规律值（③层12.7Ω·m，④层4.1-5.53Ω·m）；结合污染场地电阻率的变化规律，初步判断该场地受到有机物污染，使得场地电阻率值增加，且依据电阻率的异常深度，判断该场地最大污染深度已至地下10m以下
（5）
5.1）将重点调查区域的电阻率值与未污染区域的电阻率值进行对比，判断重点调查区域的污染类型；
在重点调查区域的土体电阻率大于未污染区域的电阻率时，重点调查区域受到石油烃与非极性有机物污染；在重点调查区域的土体电阻率小于未污染区域的电阻率时，重点调查区域受到重金属与极性有机物污染；
5.2）计算重点调查区域电阻率相对于非污染区域电阻率的变化率，计算公式为：
其中，为重点调查区域相对于未污染区域土体的电阻率变化率；为潜在污染区域土体电阻率，单位为Ω▪m；为未污染区域土体电阻率，单位为Ω▪m；
根据上述计算所得的重点调查区域电阻率相对于非污染区域电阻率的变化率判断重点调查区域受污染的程度，判断准则为：在重点调查区域的土体电阻率相对于未污染区域土体电阻率的变化率不小于0.3时，可认定重点调查区域的土体遭受污染，且变化率越大，污染程度越重；
（6）为进一步验证判断的准确性，本次研究还同步在A1处进行土壤样品环境指标的测试，污染物检测结果如图4所示，得出该快速诊断方法的结论与土壤环境指标测试结果相匹配，污染深度至地下10m。
需要说明的是，如图4所示，目前对场地进行环境调查时常规采用的方法是在场地内全部区域均布取样点位，布点取土后须一一带回实验室内进行分析检测，消耗成本和时间较高。
本实施例的有益效果在于：通过采样前进行地质条件分析与地球物理勘探快速测试，有效辨识疑似污染范围与深度，从而避免了随机布点造成的过度采样或漏采现象，有效提升场地环境调查的精度，有效减少采样工作量与成本，缩短了测试周期（详见下表），具有实施便捷、方法选取灵活等优点，实现污染场地的快速诊断。
表：本实施例中快速诊断方法与常规环境调查对比表
| 工艺 | 测试周期（天） | 成本（万元） | 准确程度 |
| 快速诊断方法 | 7 | 20 | 确定污染范围及深度 |
| 常规环境调查 | 20 | 60 | 确定污染范围及深度 |
| 效率/成本优势 | -65% | -67% | 一致 |
Claims (10)
1.一种场地污染土的快速诊断方法，其特征在于，所述快速诊断方法包含下列步骤：（1）收集场地环境资料确定场地的潜在污染区域和未污染区域；（2）通过场地的地质参数确定污染物潜在的污染深度和迁移方向，以确定所述潜在污染区域中的重点调查区域；（3）在所述未污染区域中测试电阻率；在所述潜在污染区域中采用高密度电法进行电阻率测试，查明物探数据分布异常的范围，从而确定进一步探测的重点调查区域；（4）测试步骤（2）和（3）中所述重点调查区域污染土电阻率；（5）根据所述重点调查区域电阻率相对于非污染区域电阻率的变化率判断所述重点调查区域受污染的程度。
2.根据权利要求1所述的一种场地污染土的快速诊断方法，其特征在于，所述步骤（2）中确定所述重点调查区域的方法是：A、收集测定场地地质参数，包括土层分层、土层渗透性、土颗粒粒径、土的有机质含量、地下水水位及流向和流速，并确定各参数的背景值；B、搜集环境资料，确定场地污染物类型，从而确定调查深度，其中对于重质非水相液体的污染物则调查深度相应增大至渗透性系数＜10-7cm/s的土层，对于轻质非水溶性有机物的污染物，其调查深度至少应至最深地下水位埋深处；C、确定场地内的重点调查区域：（c1）土层渗透性系数＞10-7cm/s的区域，作为重点调查区域；（c2）有机质含量大于背景值的区域作为重点调查区域；（c3）场地内地下水流向的下游、地下水水位高于背景值的位置且地下水流速大于背景值的区域作为重点调查区域。
3.根据权利要求1所述的一种场地污染土的快速诊断方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述未污染区域的电阻率的测定方法为电阻率静力触探法、电阻率测井法、高密度电法、电阻率CT法、室内试验测定法中的一种或多种；采用电阻率静力触探法测试时，其测试探头在贯入至测试深度后静置，在静置不小于1分钟后采集电阻率数据。
4.根据权利要求1所述的一种场地污染土的快速诊断方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述查明物探数据分布异常的范围是指：以所述未污染区地层电阻率作为背景值进行对比，排除地下障碍物或建筑垃圾的物理场干扰后，所述潜在污染区域内土体电阻率相较于电阻率背景值的变化率大于等于0.3的区域。
5.根据权利要求1所述的一种场地污染土的快速诊断方法，其特征在于，所述步骤（4）中测试所述重点调查区域污染土电阻率方法为：在所述重点调查区域内，选择电阻率静力触探、电阻率测井、电阻率CT的物探测试方法中一种或至少两种的组合进行污染土电阻率测试。
6.根据权利要求1所述的一种场地污染土的快速诊断方法，其特征在于，所述步骤（5）中，将所述重点调查区域的电阻率值与所述未污染区域的电阻率值进行对比，判断所述重点调查区域的污染类型。
7.根据权利要求6所述的一种场地污染土的快速诊断方法，其特征在于，在所述重点调查区域的土体电阻率大于所述未污染区域的电阻率时，所述重点调查区域受到石油烃、非极性有机物中的一种或两种污染；在所述重点调查区域的土体电阻率小于所述未污染区域的电阻率时，所述重点调查区域受到重金属、极性有机物中的一种或两种污染。
8.根据权利要求1所述的一种场地污染土的快速诊断方法，其特征在于，所述步骤（5）中所述重点调查区域电阻率相对于非污染区域电阻率的变化率计算方法为：
其中，为所述重点调查区域相对于所述未污染区域土体的电阻率变化率；为所述潜在污染区域土体电阻率，单位为Ω▪m；为所述未污染区域土体电阻率，单位为Ω▪m。
9.根据权利要求1所述的一种场地污染土的快速诊断方法，其特征在于，所述步骤（5）中，所述重点调查区域受污染程度的判断准则为：在所述重点调查区域的土体电阻率相对于所述未污染区域土体电阻率的变化率不小于0.3时，可认定所述重点调查区域的土体遭受污染，且变化率越大，污染程度越重。
10.根据权利要求1所述的一种场地污染土的快速诊断方法，其特征在于，根据所述步骤（2）和（3）中所确定的重点调查区域，在所述重点调查区域中进行环境调查布点并采样检测，以确定场地污染范围。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151230 |