基于环境地球物理技术的地下水铬污染场地精细刻画研究

作     者：闫子晗 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨悦锁

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：地下水污染 六价铬 Archie公式 环境地球物理 污染场地 

摘      要：环境地球物理学作为新兴的一门学科,相比较于传统的环境钻探方法,具有高效、便捷、成本低、数据量大且连续等显著优势,吸引着研究者和生产单位的兴趣。我国大批的污染场地缺乏有效且高效的精细表征的技术,而新兴的环境地球物理方法为这一困境提供了解决思路。本研究以铬场地污染为例通过对电阻率和污染物浓度及介质的相关室内研究,构建相关关系,并开展了实际场地勘探。以高密度电法（ERT）为主要探测技术,辅以探地雷达（GPR）,结合实验室研究,取得主要研究成果如下:1.使用偶极装置、斯隆贝格装置和温纳装置进行室内试验测试,结果表明接地方式、不锈钢针的埋藏和溶液流向对电阻率的影响均未对结果有显著影响,可以忽略不计,而流速的增大会导致电阻率增大。通过实验证明在细砂内分别添加粉砂和黏土都会导致土壤介质电阻率呈乘幂函数形式降低,主要是由于其增加了介质内部单位面积电荷量。对不同温度下介质电阻率进行了测量,借鉴已有公式,以试验结果进行验证,有助于环境地球物探技术在不同场景下的应用。2.以Archie公式为基础,采用三种不同装置对不同土壤颗粒、饱和度和溶液浓度进行试验。分别得出了了土壤颗粒与电阻率、饱和度与电阻率和细砂介质条件下的Cr（Ⅵ）溶液浓度与介质电阻率的关系式。通过对三部分公式的组合,得到了不同装置条件下土壤介质与电阻率的关系:（?）3.在室内进行了一维砂柱和二维砂槽试验,采用三种装置对流动过程进行监测,以取样测试结果作为对照,以判定拟合公式的适用性。根据一维砂柱结果,提出公式使用必须在长期稳定环境中。二维砂槽的试验结果则证明了温纳装置更为出色的稳定性,以及公式在实际应用中存在的问题,为下一步的研究提供了基础。4.对场地进行了实际的勘探,根据分析结果对场地的Cr（Ⅵ）分布进行了初步绘制。在场地内完成了 12条ERT剖面,确定了 Cr（Ⅵ）的迁移优势流通道。对电阻率数据进行了公式计算,并通过插值建立三维浓度分布,与水样实测值进行比较分析,进一步修正了函数。通过对场地内地下水井进行GPR探测,进一步佐证了 ERT的探测结果,同时也证明了多种环境地球物探技术联合运用的互补性与合理性。