我國(guó)近年來(lái)污染土工程性質(zhì)的研究進(jìn)展

白龍飛 張 璐

（1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古 包頭014010；2.核工業(yè)二○八大隊(duì)，內(nèi)蒙古 包頭014010）

0 前言

環(huán)境巖土的研究是近年來(lái)巖土工程的一個(gè)新熱點(diǎn)，屬于巖土工程、農(nóng)業(yè)學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境工程等學(xué)科之間的交叉領(lǐng)域，其中污染土是環(huán)境巖土工程學(xué)的一個(gè)前沿研究領(lǐng)域。尤其是從2008年11月于湖南長(zhǎng)沙召開(kāi)的《第二屆全國(guó)環(huán)境巖土工程及土工合成材料技術(shù)研討會(huì)》更是加快了我國(guó)科研工作者對(duì)于污染土研究進(jìn)程。相對(duì)于之前研究的成果多數(shù)是關(guān)于生態(tài)學(xué)，環(huán)境保護(hù)學(xué)，農(nóng)業(yè)土壤等方面，及在巖土工程僅限于工程實(shí)例為主的的少數(shù)報(bào)道［1］，近年來(lái)我國(guó)學(xué)者對(duì)于污染土在巖土工程各領(lǐng)域的研究都取得了一定的成果。所以本文選取污染土研究領(lǐng)域中污染土工程性質(zhì)研究這一方向在“污染土的污染來(lái)源”、“污染土研究試驗(yàn)內(nèi)容”、“場(chǎng)地污染情況評(píng)價(jià)”三個(gè)方面對(duì)我國(guó)學(xué)者自2008年以來(lái)的主要研究進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要的敘述。

1 污染土污染來(lái)源的研究進(jìn)展

1.1 無(wú)機(jī)物來(lái)源的污染土

我國(guó)近些年對(duì)于污染土工程性質(zhì)的研究主要是針對(duì)工業(yè)廠區(qū)生產(chǎn)或者搬遷過(guò)程中的原料泄漏，違法排放，生產(chǎn)過(guò)程廢棄物（如礦渣，污水）所造成場(chǎng)地土體受到酸性、堿性溶液、重金屬為代表的無(wú)機(jī)物污染腐蝕，引發(fā)土性發(fā)生變化的污染情況。如韓鵬舉、白曉紅［2］［3］在《國(guó)家自然科學(xué)資金項(xiàng)目（51078253）》、《高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（20111402120001）》等項(xiàng)目支持下，對(duì)于堿和輕金屬鈉鹽對(duì)太原地區(qū)粉土的污染情況進(jìn)行研究。查甫生、儲(chǔ)誠(chéng)富［4］［5］在《國(guó)家自然科學(xué)資金項(xiàng)目（41172273,41372281）》中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(JZ2014HGBZ0186)等資金支持下，對(duì)于重金屬鹽對(duì)合肥市粘性土污染情況的，工程性質(zhì)及電阻率變化進(jìn)行研究。伯桐震，黃英［6］［7］，在《國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51168022，51269006)》、《昆明理工大學(xué)分析測(cè)試基金項(xiàng)目(20130584)》等課題支持下，根據(jù)云南地區(qū)常見(jiàn)的紅土受電鍍廠、冶煉廠排出廢水污染情況，造成地基基礎(chǔ)失穩(wěn)的情況進(jìn)行酸堿及硫酸鹽污染紅土性質(zhì)變化的研究。以及程博［8］、李玉明［9］、張志紅，李紅艷［10］、王勇，曹麗文［11］等學(xué)者均在各自情況下完成對(duì)于相應(yīng)區(qū)域無(wú)機(jī)污染土相應(yīng)的研究，也均取得了豐厚的成果。

1.2 有機(jī)物來(lái)源的污染土

在對(duì)無(wú)機(jī)物來(lái)源的污染土進(jìn)行全面研究的同時(shí)，我國(guó)一部分青年學(xué)者也開(kāi)始進(jìn)行以柴油、農(nóng)藥、原油為代表的有機(jī)來(lái)源污染土相關(guān)的試驗(yàn)及理論研究，比如：童玲［12］、鄭天元、楊俊杰［13］［14］在《國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40872150)》、《中國(guó)海洋大學(xué)本科生研究訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目資金支持下》，進(jìn)行石油污染土擊實(shí)特性、柴油污染土物理力學(xué)性質(zhì)的研究及淄博地區(qū)中砂和壤粘土受輕質(zhì)原油污染，物理、水理和力學(xué)性質(zhì)變化特征的試驗(yàn)研究；周杏、蔡奕［15］在《國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào):41202192)》、《教育部留學(xué)回國(guó)人員科研啟動(dòng)基金(教外司留2013-1792)》、《同濟(jì)大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(20132055)》項(xiàng)目支持下，進(jìn)行上海地區(qū)粉質(zhì)粘土受柴油污染的物理、水理性質(zhì)變化試驗(yàn)研究。耿功巧、邊漢亮［16］通過(guò)《國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(41330641)》、《國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41202203)》項(xiàng)目，進(jìn)行受氯氰菊酯污染的的南京地區(qū)粉質(zhì)粘土強(qiáng)度無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)研究。

2 污染土研究試驗(yàn)研究的進(jìn)展

2.1 引言

我國(guó)近些年雖然也存在一些分散的室外現(xiàn)場(chǎng)污染土性質(zhì)研究，但是取得的進(jìn)展不是很明顯。相比之下在室內(nèi)模擬試驗(yàn)方面卻取得了一定的進(jìn)步。

2.2 已有試驗(yàn)方式的改進(jìn)

相對(duì)于我國(guó)早期學(xué)者對(duì)于污染土的室內(nèi)試驗(yàn)研究采用原狀土的試驗(yàn)方法［17］［18］近年來(lái)我國(guó)學(xué)者主要采用重塑土進(jìn)行試驗(yàn)的方法，目前發(fā)展出：先將取得土體與污染液拌合均勻（或污染液在土表面噴灑）反應(yīng)，在對(duì)反應(yīng)后的土體進(jìn)行環(huán)刀取樣的“拌合-擊實(shí)”試驗(yàn)法［19］［20］”；以及將取得土樣磨碎、過(guò)篩擊實(shí)，再用環(huán)刀取土，于土樣兩端加濾紙并用透水石蓋上，外圍用耐腐細(xì)線綁緊，浸泡于污染液中使污染液進(jìn)入土樣與土進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)，待達(dá)到需要時(shí)間后，土樣取出再進(jìn)行物理力學(xué)等指標(biāo)測(cè)量的試驗(yàn)的“擊實(shí)-浸泡”試驗(yàn)法［2］［21］；先將土與反應(yīng)液拌合接觸均勻（或污染液在土表面噴灑），用擊樣法制備污染土，隨后兩端加濾紙并用透水石蓋上，用耐腐細(xì)線綁住，隨后將綁好試樣浸泡于清水中，使污染土土樣中污染液泡出土樣，待達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間將土樣取出進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)的“拌合-浸出”試驗(yàn)法［22］。

2.3 新的試驗(yàn)內(nèi)容

當(dāng)然除了對(duì)原有試驗(yàn)方式的改進(jìn)，我國(guó)一部分學(xué)者在研究受污染粘土、粉質(zhì)粘土、粉土的物理、力學(xué)、水理等性質(zhì)的試驗(yàn)過(guò)程中也引入一些新的試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)研究，如：樊宇航［22］在其試驗(yàn)中加入不同浸泡時(shí)間，環(huán)境溫度對(duì)酸污染紅土性質(zhì)變化的內(nèi)容；陳偉勝［23］】引入砂土受石油污染的直剪試驗(yàn)研究，并分析對(duì)比了相同含量下石油柴油與水對(duì)砂土直剪強(qiáng)度的差異性影響。

2.4 微觀結(jié)構(gòu)的分析

我國(guó)學(xué)者對(duì)于污染土的微觀結(jié)構(gòu)分析主要采用電子顯微鏡拍攝照片，再通過(guò)對(duì)拍攝的照片進(jìn)行圖像處理，進(jìn)行定性定量的研究，如：朱春鵬、劉漢龍、張曉璐［24］，通過(guò)河海大學(xué)基于VC+6.0研制的GeoImage系統(tǒng)對(duì)污染圖樣的電鏡圖片進(jìn)行酸污染淤泥質(zhì)土“顆粒、孔隙面積”、“分布分維”、“定向度”“微結(jié)構(gòu)歐拉數(shù)”等方面進(jìn)行分析研究；王棟［25］、相興華［3］通過(guò)IPP軟件及太原理工大學(xué)徐清浩基于VB語(yǔ)言開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)處理程序［26］，對(duì)堿鹽污染粉土“孔隙率”、“孔隙比”、“不同空隙粘圖像面積比率”幾方面進(jìn)行定量分析；任禮強(qiáng)［27］采用Matlab處理圖片，對(duì)堿污染紅土“孔隙率”、“顆粒個(gè)數(shù)”、“顆粒復(fù)雜度”“顆粒平均周長(zhǎng)”“土顆粒分布維度”幾個(gè)方面進(jìn)行定量分析；張志紅，李艷紅［10］通過(guò)對(duì)銅離子污染粘土孔隙率定量研究，分析固結(jié)壓力和金屬鹽溶液濃度對(duì)于土滲透性影響規(guī)律。

3 污染土場(chǎng)地評(píng)價(jià)的研究進(jìn)展

我國(guó)近年來(lái)在學(xué)術(shù)界主要采用電阻率法進(jìn)行場(chǎng)地污染程度評(píng)判的理論研究，如：董路，葉騰飛［28］應(yīng)用ERT（Electrical Resistivity Tomography)技術(shù)對(duì)杭州某受硫酸外泄污染場(chǎng)地進(jìn)行污染評(píng)判。同時(shí)在近年來(lái)，我國(guó)發(fā)展出根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2009》、《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T166-2004）的相關(guān)內(nèi)容，將“地基土物理力學(xué)性質(zhì)變化”、“建筑材料腐蝕性評(píng)價(jià)”、“土壤環(huán)境影響程度”三者相結(jié)合，共同評(píng)判污染場(chǎng)地的新方法，其中比較有代表性的是上海市巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司的許麗萍，李韜［29］在《上海市建設(shè)技術(shù)發(fā)展基金項(xiàng)目》的“上海城市污染(受損)土處置與修復(fù)技術(shù)”研究中的“建設(shè)場(chǎng)地污染土的綜合評(píng)價(jià)”方法。

4 總結(jié)

雖然我國(guó)學(xué)者近來(lái)在污染土的“污染土的污染來(lái)源”、“污染土研究試驗(yàn)內(nèi)容”、“場(chǎng)地污染情況評(píng)價(jià)”研究方面取得了一定的進(jìn)展，但仍可以發(fā)現(xiàn)很多需要進(jìn)一步發(fā)展的地方，除了以朱春鵬、劉漢龍【30】為代表的前人提到的“確定污染土承載力變化半經(jīng)驗(yàn)公式”、“確定污染土力學(xué)性質(zhì)變化的定量模型”、“建立土-水-化學(xué)耦合本構(gòu)模型”等方面，根據(jù)近年來(lái)的實(shí)際發(fā)展情況，一些具備很大發(fā)展空間的方面也開(kāi)始出現(xiàn)：

（1）有機(jī)污染土資金研究方面。相對(duì)于無(wú)機(jī)污染土的工程性質(zhì)研究有很多知名學(xué)者參與、國(guó)家級(jí)資金項(xiàng)目支持。目前，有機(jī)物污染土的研究還主要是一些本科、碩士階段學(xué)生進(jìn)行，除了少部分“本科生創(chuàng)新資金項(xiàng)目外”多數(shù)只能分屬于其他的項(xiàng)目，并沒(méi)有專項(xiàng)國(guó)家及資金對(duì)其研究進(jìn)行支持。

（2）土的種類。目前受污染土體的主要種類為粘性土（包括：紅土、粉質(zhì)粘土、粘土），而與之對(duì)應(yīng)粉土、砂土等研究明顯不足。

（3）地區(qū)性研究。我國(guó)目前對(duì)于污染土工程性質(zhì)的研究主要集中于太原、南京、上海、青島、昆明等城市少數(shù)高校和機(jī)構(gòu)之中，而我國(guó)幅員遼闊，各地土體都有相應(yīng)的區(qū)域性特點(diǎn)，同時(shí)很多重工業(yè)污染存在大省并沒(méi)有相關(guān)學(xué)者進(jìn)行污染土工程相關(guān)研究，可見(jiàn)現(xiàn)有程度還是不夠。

（4）更簡(jiǎn)便污染場(chǎng)地評(píng)價(jià)儀器和方法。

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