铬污染土壤的导电性、频谱激电性和介电特性的实验结果

研究了铬污染土壤的导电性、激电性和介电性,给出了在不同含水率、不同浓度铬盐污染物的情况下,铬污染土壤样品的电阻率、复电阻率和复介电常数与污染物浓度及含水率变化关系的一些实验观测结果.土样中的观测结果表明,所有污染样品的电阻率、复电阻率幅值均随污染浓度和含水率的增加而减小;但对反映土壤样品容性的复电阻率相位参数而言,则有...     

海滨垃圾填埋场渗滤液污染土壤的复电阻率特性

为了解渗滤液污染土壤的复电阻率特性及其与海水入侵所造成的电特性差异,指导海滨场地的污染探测,设计了黏土和砂土两种土壤,在水饱和情况下通入不同浓度的渗滤液,测量复电阻率的幅值和相位响应;在砂土中通入与渗滤液电阻率相同的模拟海水,对比海水入侵与渗滤液污染所造成的相位差异.结果表明:受渗滤液污染土壤的复电阻率变化明显,0.1 Hz下被2%渗滤液（渗滤液体积占溶液总体积比例为2%）污染的土壤中,与背景值相比,黏土的幅值和相位分别降低了78%和70%,砂土的幅值和相位分别降低了66%和33%,且渗滤液浓度越高,幅值和相位的值就越小;而对于电阻率背景值较低的土壤（如海水入侵场地或地下水-海水交错带区域）,通入渗滤液后,其复电阻率参数没有明显变化.对比海水入侵与渗滤液污染,受渗滤液污染较轻的土壤的相位略高于海水入侵污染土壤,而当渗滤液浓度较高时,二者几乎没有区别.研究显示,正常条件下,复电阻率法对渗滤液污染的反映灵敏,有较好的指示意义,其参数变化主要与孔隙水中金属离子的含量和双电层极化有关;而在天然低电阻率背景条件下,渗滤液污染引起的电阻率变化很小,但相位变化较为明显,这种相位的变化有可能被识别出来.      

铬污染土壤介电性质影响因素研究

为了探讨复介电常数法在铬污染场地进行监测的可行性,通过试验比较了不同铬污染物质量分数、土壤含水率和孔隙比下的土壤介电性质的频散特性.结果表明,污染土壤复介电常数呈较为明显的随着频率升高而降低的频散特征,频率低于50 MHz时,土壤复介电常数的实部和虚部变化较为明显;随着铬污染物质量分数、含水率和孔隙比的增大,土壤复介电常数的实部和虚部均有增大的趋势.通过分析土壤复介电常数和含水率、铬污染物质量分数及孔隙比的变化关系,推导了土壤含水率与介电常数实部、铬污染物质量分数与介电常数虚部的关系模型,并能够对铬污染土壤的铬污染物质量分数及含水率进行分析评价,为介电常数法用于土壤中铬污染物质量分数的快速检测提供了有益的探索.     

时/频域激电参数在铬污染模拟场地探测中的应用

在低供电频率(2-4、2-2、20、22、24 Hz)范围内,利用研发的时/频域测量系统,在室外铬污染模拟场地进行时/频域激电探测,实测视电阻率、视极化率、相角,结合最小二乘反演算法,研究各参数对铬污染低阻异常区域及其对铬浓度(以w计)差的体现. 结果显示,视电阻率和视极化率随着铬浓度差的增加而迅速减小,视电阻率从背景值的80 Ω·m左右减至50 Ω·m以下,视极化率从背景值3.0%~3.8%减至0.6%~2.2%;在不同的供电频率下,相角对含水率和铬浓度差的体现有所差异. 试验数据还显示,当供电频率从2-4 Hz增至24 Hz时,实测相角数值较为平均,但是经过最小二乘反演后,相角上限从6.27°减至1.75°. 研究结果说明,单纯的时域参数(视电阻率和视极化率)很难区分含水率和铬浓度差引起的低阻异常,但供电频率在2-2~20 Hz范围内时,频域参数相角可以区分含水率和铬浓度差引起的低阻异常.      

铬污染土壤复电阻率数学模型参数反演

为使复电阻率探测方法在铬渣污染场地探测领域取得应用,需要建立土壤的复电阻率模型,包括模型选择及参数反演. 矩阵实验室(Matrix Laboratory,Matlab)的优化工具箱提供了基于置信域方法的最小二乘曲线拟合求解算法,为优化方法在工程中的实际应用提供了更方便、更快捷的途径. 在大量土壤样品复电阻率实测数据基础上,采用置信域方法并结合各模型的参数约束,反演了Cole-Cole模型的参数. 结果表明:基于置信域方法的最小二乘曲线拟合求解算法可以准确求取复电阻率模型参数,但前提是必须提供较精确的初始值;与使用复电阻率幅值和相位的联合反演相比,单独考虑幅值或者相位的反演也能够取得相近的效果.      

金属离子污染砂土复电阻率的时变特征及形成机制

为研究不同污染情况下土壤复电阻率的时间变异特征及控制机制,设计了人工砂土和水2种不同的介质作对照,以NaCl、MnCl₂和模拟海水作为污染物分别模拟海水入侵和金属离子污染场景,测量10⁰~10³Hz范围内的相位变化并观测其时变特性.结果显示,无论在纯液相介质中还是在土壤介质中,相位值都随着污染物浓度的增大而减小,随频率的增大而增大.随着污染物浓度的变化,土壤介质中的相位比水相介质中更加敏感.在土壤和水的背景环境下,通入1g/L的NaCl溶液,在1Hz条件下测量,土壤相位下降了约42%,而水相介质几乎看不出相位变化.针对固定频率进行多次测量的结果表明,水相介质中的相位值稳定而土壤介质中的相位值在中高频段（>16Hz）表现出了明显的时变特征,这种时变性也随着污染物浓度的增大而减小.在10²Hz时,测得沙柱背景值的相位浮动范围在-4.05~-11.67mrad,方差达到4.8,而在水相溶液中方差仅为0.09.复电阻率法对金属离子污染土壤的反应很灵敏,有较好的指示意义,其参数变化主要与孔隙水中金属离子含量有关.但由于多相介质的相界面特征以及孔隙结构的复杂性,使得交变电流下电荷载流子在介质中的迁移极化规律混乱,造成相位波动.     

铬污染土壤电阻率特性及其影响因素研究

为了研究电阻率法用于土壤环境监测的可行性,本文采用SoilMillerBox法进行铬污染土壤的电阻率影响因素实验,依据实验数据建立了污染土壤电阻率与三因素（铬污染物含量、含水率、土壤孔隙比）之间的关系模型,并于模拟污染场地中利用电阻率层析成像法对其进行验证.结果表明,根据三因素正交实验得到影响污染土壤电阻率变化的主次因...     

不同影响因素下石油污染土电阻率特征研究

通过室内配制标准样品的方式,利用Miller Soil Box法研究了土壤类型及组成、石油种类、含水饱和度、含油饱和度和孔隙率对石油污染土电阻率的影响,并利用灰色关联度法确定了电性变化主控因素,探讨了石油污染土电阻率公式.结果显示,不同土壤类型及组成的石油污染土电阻率大小存在差异,但影响因素主次顺序均为含水饱和度、含油饱和度、孔隙率;不同石油种类污染土电阻率差异较小;电阻率受土壤初始含水率影响较大,不同初始含水率状态下电阻率变化规律不同.通过引入含油饱和度改进Archie型公式,重新拟合石油污染土电阻率和污染物含量数据后发现,计算值和实测值的变化趋势更接近.     

铬污染土电阻率实验的比较与分析

为了模拟铬污染场地污染土和未污染土的电阻率差异性,通过室内电阻率实验,比较不同含水率下铬污染土和未污染土的电阻率及其斜率的变化;然后通过人工配置铬污染浸出液模拟实际场地低浓度铬污染土,分析低浓度污染土与未污染土的电阻率差异。结果表明:2种土的电阻率随着含水率的增加而减小,但是铬污染土电阻率变化曲线斜率比未污染土小;同一含水率下,铬污染土的电阻率值随浓度增加而减小,但是与未污染土之间仍然有电阻率差异。     

污染土电阻率特性及电阻率法检测的应用研究进展

电阻率法是现今一种新兴的环境污染检测方法。文章简述了国内外利用电阻率法进行污染探测以及工程应用的研究现状及成果,介绍了土壤电阻率的主要影响因素为土壤类型、温度、土壤孔隙率与结构特征、含水率、孔隙水电导率等,结合最新的研究成果,提出了电阻率法对污染场地污染物特性进行监测评价的发展趋势。     

黄河口典型潮沟土壤碳氮分布特征规律

为探究黄河三角洲盐沼土壤碳氮含量在潮沟水系中的时空分布特征,选取黄河口一条典型的潮沟系统,采集一、二、三级潮沟表层土壤,探寻土壤有机碳、总氮与土壤容重、盐度、pH等理化因子的相关关系。结果表明：土壤有机碳和总氮在时空尺度上表现出极大的异质性特征。时间尺度上,土壤有机碳和总氮出现先上升后下降的趋势。空间尺度上,一级潮沟土壤有机碳和总氮平均值（2.9 g·kg^-1、0.36 g·kg^-1）大于二级（1.4 g·kg^-1、0.18 g·kg^-1）、三级（1.6 g·kg^-1、0.21 g·kg^-1）潮沟。相关分析表明,土壤有机碳和总氮与盐度呈显著正相关（P<0.01）,与容重呈显著负相关（P<0.01）。盐沼湿地土壤碳氮含量受土壤水盐条件的影响,而潮沟水系的树状结构对水盐条件的影响是导致土壤碳氮含量时空差异分布的重要因素。     

甘南尕海泥炭沼泽地退化过程土壤特征和水源涵养功能的变化

由于气候变化、过度放牧、沟蚀及修路等人为影响,尕海泥炭沼泽地出现退化现象。为了查明尕海泥炭沼泽地退化过程土壤性质和水源涵养功能的变化趋势,采用空间序列代替时间序列的方法,对该区域4 种不同退化阶段泥炭沼泽地土壤性质和水源涵养功能进行了调查研究。结果表明： 随着尕海泥炭沼泽地退化程度的加剧,0~40 cm层土壤平均容重逐渐增大,总孔隙度逐渐减小,且容重和孔隙度在土壤剖面自然分布规律发生变化;土壤有机质、全氮、速效钾和水解氮含量呈逐渐降低趋势,铵态氮呈增大趋势,全磷、全钾无明显变化规律,但均沿土壤剖面分布呈波动性变化;土壤自然含水量、最小蓄水量和毛管蓄水量均为未退化最大,中度退化最小;方差分析结果表明不同退化阶段泥炭沼泽地土壤容重、总孔隙度、有机质、氨态氮及其土壤蓄水性能均存在显著差异。土壤饱和蓄水量和毛管蓄水量与有机质之间存在显著正相关,并受植被盖度和泥炭层厚度的影响。研究结果表明地下水位、植被盖度、土壤有机质含量及泥炭层厚度的下降是导致尕海泥炭沼泽地退化过程土壤性质和水源涵养功能变化的主要原因。     

非均质含水土层中石油运移的电阻率监测

通过自制三维有机玻璃水槽建立非均质土层,设立浅层和内部两个泄漏点,模拟流动相原油在含水土层中的运移及水位波动条件下的重分布过程,并利用自制高密度电极排及电法仪揭示相应的电阻率响应特征.结果表明：原油在土壤中运移受泄漏源位置、泄漏量及土层结构的影响.同一土层内部泄漏点横向扩散较垂向明显,浅层泄漏点为四周扩散,泄漏量越大污染范围越宽,土层渗透性越高污染深度越深.原油泄漏后存在高阻和低阻异常2种情况,土层结构简单且含油率较高时高阻异常明显;土层组分较复杂尤其是盐分和粘土矿物含量较高,或含水率和含油率较低时,易出现低阻异常.水位升高后土层整体电阻率降低,原油向污染区中心集中;水位下降后电阻率升高,原油向四周分散,水位波动使原油进一步弥散.受内部泄漏点影响,垂向深度上离泄漏点越近（0.08m）污染越重,除此之外泄漏点下部（0.15m）原油含量高于上部（0.04m）,显示内部泄漏点原油下移较上移明显.