发布时间：2019-06-06
高密度电法应用实例
场地物性特征
研究场地为上海某已废弃的石油化工厂，其所在地区地层为海陆交互相沉积，地形从吴淞口起向东南展开略呈三角形，被第四纪疏松地层所掩覆。场地周围主要为居民住宅区和绿化空地，地势较平坦，一般吴淞系统标高在1.8~6.6 m，平均海拔4.499 m（吴淞零点）。场地为古河道沉积区，地基土主要由饱和黏性土、粉土、砂性土组成，其中表层夹杂少量碎石及碎砖块。该场地自1993 年起，一直为石油化工厂，其南、北两面靠近两条公路交叉口，场地东、西测为河道。该化工厂主要用于生产柴油、燃料油、润滑油、汽油、溶剂油、苯、润滑脂、石蜡、丙烯酸、丁脂重组分、树脂等石油化工原料。2016 年后原化工厂上部建筑已全部拆除，场地内多处建筑垃圾堆积，无植被覆盖，场地处于闲置状态。厂内北面原有的储罐已被运走，原储罐位置由于降雨积水已形成一个面积约为80 m2 的水塘，厂区东北面为原生产车间所处位置。初步判断场地内存在石油烃类污染的污染。
工作依据
决定土壤导电性的因素主要有土壤类型、含水量、孔隙率和饱和度几个方面，这几个因素之中，影响较大的是含水量的变化。当有污染物存在时，土壤的导电特性会发生变化。含油污染物中的石油类物质溶解度较小，在这类污染物渗入土壤之后，会和土壤中的孔隙水相互作用，提高土壤的饱和度，进而影响土壤的导电性。这种影响的程度也跟土壤本身的饱和度有关，饱和土壤随着含油污染物的侵入，其电阻率表现为不断增大直至稳定；而不饱和土壤随着含油污染物的侵入，其电阻率不断降低，导电性不断增强直至稳定。
上海地区浅部（15m 以浅区域）以粉质粘土和淤泥质粘土为主，含水量为25% ～ 60% 之间，呈不饱和状态。含油污水的渗入，会增加土壤的孔隙水含量提高其饱和度，在这一过程中，土壤的电阻率随着随含油量的增加而呈线性降低。这种显现主要是由于随着含油污染物的不断深入土壤之中，进一步提高了土壤中的孔隙水含量，导致土壤含水饱和度上升，进一步提高了土壤的导电性。与此同时，污染物的含量也会导致土壤中孔隙水的导电性变差，进而降低土壤的导电性，但与提高的含水饱和度相比，这些可以忽略不计。因此，通过探测土壤的电阻率变化，能够判断出地下水中含油污染物的分布情况。
实施方案
本次探测共布设3 条交叉测线，见图1，测线编号为CX1 ～ CX3，测线长度分别为100m、80m、100m，电极间距均为2m。供电电压为36V 直流电。图1 为场地内高密度电阻测线和取样点示意图。
地质解译
表中为常见介质电阻率范围。
从各测线高密度电法反演模型电阻率断面上可以看出，1.0m 浅区域存在局部高阻异常，主要因浅部砖石、混凝土块等建筑垃圾引起。从图2 测线CX1 高密度电法反演模型可知，在地表14 ～ 46m、深约0.5 ～ 4.5m 处的地方有2 个明显局部的低阻异常区域，视电阻率约在5 ～ 20Ω·m 之间，整体呈带状低阻分布，疑似为主要含油污染区域；从图3 测线CX2 高密度电法反演模型可知，在地表28 ～ 80m、深约0.5 ～5.0m 处的地方有1 个明显局部的低阻异常区域，视电阻率约在10 ～ 22Ω·m 之间，整体呈带状低阻分布，疑似为主要含油污染区域。
取样结果
本项目采用Geoprobe 钻机在场地内布设5 口地下水监测井，采集地下水水样，检测样品中的TPH 浓度。取样过程中地表油污区附近的监测井（MW1，MW2，MW3，MW4）液面能明显看到油花状液膜。检测结果显示该4 口井中TPH 超标。超标的TPH 区段从C9 到C36，其中C9 以上TPH 浓度较高，远离油污区域TPH 未检出。该化工厂主要用于生产柴油、燃料油、润滑油等重组分，油污所处区域为其原生产和存储车间。综合高密度电阻分析结果，该场地内原油罐存储区和生产区存在泄露问题，其他区域存在污染的可能性较小，在下一步调查布点可将范围缩减至测线CX1 附近，并加强两个油污区的调查。
结语
高密度电阻率法是场地污染的重要调查方法，能有效地监测污染物种类和分布情况。本文采用高密度电阻率法对某石油化工厂局部区域的土壤中含油污染物的分布情况，取得了较好的效果，对于环境监测有重要的学术和实践意义，结论如下：（1）场地通过3 条高密度电阻率法测量工作，含油污染物视电阻率值为5 ～ 23Ω·m，呈带状低阻分布，场地内6.5 m 浅区域内存在不同程度的含油污染物扩散。（2）研究表明含油污染物具有明显的低阻电性特征，可以用来划定土壤污染空间分布范围，为污染场地的整治和修复工作提供了基础数据。（3）场地1.0m浅区域，存在局部高阻异常，主要因浅部砖石、混凝土块等建筑垃圾引起。研究显示，高密度电法对污染场地的含油污染物扩散的调查具有很好的适用性和推广性。另外一方面，由于影响土壤电阻率的因素较多且变化规律复杂，加之污染物成分与视电阻率值的对应关系等仍然需要进一步研究，因此关于高密度电阻率法对于污染场地调查的实际应用仍需不断探索，以期对场地污染的修复和评价提供重要的技术支撑。
