人工污染土电阻率特性及影响因素初步研究

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近年来,原位测试技术在污染场地的监测与评价中得到了较快发展。原位测试技术是通过电法或者其他土工测试法来监测评价土壤的污染范围及程度。其中电阻率法经济、效率高、不破坏土体、探测范围广,能准确反映污染场地的污染物分布范围及治理效果。但是土壤电阻率特性易受到多种因素的影响,如:含水率、孔隙率、污染物以及治理污染场地所用的固化剂等。为了明确不同因素对测试结果的影响,本文以人工配制污染土(源土为某校园表层粉土)和标准砂为研究对象,对土壤电阻率特性的影响因素进行了室内试验研究,将为后期电阻率法应用于污染场地固化修复的监测与评价提供理论基础。主要研究结论如下:(1)通过系统的室内试验得出,当测试频率为1~10 KHz,电阻率随着测试频率增大而缓慢减小;当测试频率达到100 KHz时,电阻率减小幅度增大。因此,宜采用低频率(1~10 KHz)测电阻率。土壤电阻率随着含水率、孔隙率、重金属浓度的升高而降低,直至趋于平稳。当土样含水率在5~15%时,土壤电阻率急剧降低,当含水率达到20~30%时,土壤电阻率减小速度降低,在含水率达到30%及以上,土壤的电阻率保持稳定状态。土壤电阻率随着孔隙率的增大呈现幂函数式减小的现象。重金属(Cu、Cr、Cd)离子掺量在1000 mg/kg以下时,土样电阻率急剧降低;在1000~3000 mg/kg时,电阻率缓慢降低;超过3000 mg/kg后,电阻率保持稳定。在相同的重金属掺量下,不同种类的重金属污染土电阻率大小表现为:铜>镉>铬。(2)在水泥固化剂掺入量为5~15%时,固化修复土的电阻率随着水泥掺入量和养护龄期的增加而不断增大。在固化剂掺量和养护龄期一定时,重金属铜离子浓度增加到3000 mg/kg~5000 mg/kg时,固化修复污染土的电阻率增加速度减小,表明高浓度的重金属离子抑制了固化土的导电特性,证实了电阻率法用于评价重金属污染土具有可行性。采用扫描电镜分析不同固化修复污染土的微观结构,查明了过量污染源对导电性影响的机理。(3)根据室内试验测试结果及已有研究基础,对影响土样电阻率的因素进行了鉴别,给出了关于不同影响因素的土壤电阻率模型,为采用电阻率法评价污染土固化效果提供了参考。
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