我國近年來污染土工程性質的研究進展

白龍飛 張 璐

（1.內蒙古科技大學，內蒙古 包頭014010；2.核工業二○八大隊，內蒙古 包頭014010）

0 前言

環境巖土的研究是近年來巖土工程的一個新熱點，屬于巖土工程、農業學、生態學、環境工程等學科之間的交叉領域，其中污染土是環境巖土工程學的一個前沿研究領域。尤其是從2008年11月于湖南長沙召開的《第二屆全國環境巖土工程及土工合成材料技術研討會》更是加快了我國科研工作者對于污染土研究進程。相對于之前研究的成果多數是關于生態學，環境保護學，農業土壤等方面，及在巖土工程僅限于工程實例為主的的少數報道［1］，近年來我國學者對于污染土在巖土工程各領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域中污染土工程性質研究這一方向在“污染土的污染來源”、“污染土研究試驗內容”、“場地污染情況評價”三個方面對我國學者自2008年以來的主要研究進展進行簡要的敘述。

1 污染土污染來源的研究進展

1.1 無機物來源的污染土

我國近些年對于污染土工程性質的研究主要是針對工業廠區生產或者搬遷過程中的原料泄漏，違法排放，生產過程廢棄物（如礦渣，污水）所造成場地土體受到酸性、堿性溶液、重金屬為代表的無機物污染腐蝕，引發土性發生變化的污染情況。如韓鵬舉、白曉紅［2］［3］在《國家自然科學資金項目（51078253）》、《高等學校博士學科點專項科研基金（20111402120001）》等項目支持下，對于堿和輕金屬鈉鹽對太原地區粉土的污染情況進行研究。查甫生、儲誠富［4］［5］在《國家自然科學資金項目（41172273,41372281）》中央高校基本科研業務費專項資金資助(JZ2014HGBZ0186)等資金支持下，對于重金屬鹽對合肥市粘性土污染情況的，工程性質及電阻率變化進行研究。伯桐震，黃英［6］［7］，在《國家自然科學基金項目(51168022，51269006)》、《昆明理工大學分析測試基金項目(20130584)》等課題支持下，根據云南地區常見的紅土受電鍍廠、冶煉廠排出廢水污染情況，造成地基基礎失穩的情況進行酸堿及硫酸鹽污染紅土性質變化的研究。以及程博［8］、李玉明［9］、張志紅，李紅艷［10］、王勇，曹麗文［11］等學者均在各自情況下完成對于相應區域無機污染土相應的研究，也均取得了豐厚的成果。

1.2 有機物來源的污染土

在對無機物來源的污染土進行全面研究的同時，我國一部分青年學者也開始進行以柴油、農藥、原油為代表的有機來源污染土相關的試驗及理論研究，比如：童玲［12］、鄭天元、楊俊杰［13］［14］在《國家自然科學基金資助項目(40872150)》、《中國海洋大學本科生研究訓練計劃資助項目資金支持下》，進行石油污染土擊實特性、柴油污染土物理力學性質的研究及淄博地區中砂和壤粘土受輕質原油污染，物理、水理和力學性質變化特征的試驗研究；周杏、蔡奕［15］在《國家自然科學基金(編號:41202192)》、《教育部留學回國人員科研啟動基金(教外司留2013-1792)》、《同濟大學中央高校基本科研業務費專項資金(20132055)》項目支持下，進行上海地區粉質粘土受柴油污染的物理、水理性質變化試驗研究。耿功巧、邊漢亮［16］通過《國家自然科學基金重點項目(41330641)》、《國家自然科學基金項目(41202203)》項目，進行受氯氰菊酯污染的的南京地區粉質粘土強度無側限抗壓強度試驗、滲透試驗研究。

2 污染土研究試驗研究的進展

2.1 引言

我國近些年雖然也存在一些分散的室外現場污染土性質研究，但是取得的進展不是很明顯。相比之下在室內模擬試驗方面卻取得了一定的進步。

2.2 已有試驗方式的改進

相對于我國早期學者對于污染土的室內試驗研究采用原狀土的試驗方法［17］［18］近年來我國學者主要采用重塑土進行試驗的方法，目前發展出：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，在對反應后的土體進行環刀取樣的“拌合-擊實”試驗法［19］［20］”；以及將取得土樣磨碎、過篩擊實，再用環刀取土，于土樣兩端加濾紙并用透水石蓋上，外圍用耐腐細線綁緊，浸泡于污染液中使污染液進入土樣與土進行物理化學反應，待達到需要時間后，土樣取出再進行物理力學等指標測量的試驗的“擊實-浸泡”試驗法［2］［21］；先將土與反應液拌合接觸均勻（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，待達到預設時間將土樣取出進行相應的試驗的“拌合-浸出”試驗法［22］。

2.3 新的試驗內容

當然除了對原有試驗方式的改進，我國一部分學者在研究受污染粘土、粉質粘土、粉土的物理、力學、水理等性質的試驗過程中也引入一些新的試驗內容進行相關研究，如：樊宇航［22］在其試驗中加入不同浸泡時間，環境溫度對酸污染紅土性質變化的內容；陳偉勝［23］】引入砂土受石油污染的直剪試驗研究，并分析對比了相同含量下石油柴油與水對砂土直剪強度的差異性影響。

2.4 微觀結構的分析

我國學者對于污染土的微觀結構分析主要采用電子顯微鏡拍攝照片，再通過對拍攝的照片進行圖像處理，進行定性定量的研究，如：朱春鵬、劉漢龍、張曉璐［24］，通過河海大學基于VC+6.0研制的GeoImage系統對污染圖樣的電鏡圖片進行酸污染淤泥質土“顆粒、孔隙面積”、“分布分維”、“定向度”“微結構歐拉數”等方面進行分析研究；王棟［25］、相興華［3］通過IPP軟件及太原理工大學徐清浩基于VB語言開發數據處理程序［26］，對堿鹽污染粉土“孔隙率”、“孔隙比”、“不同空隙粘圖像面積比率”幾方面進行定量分析；任禮強［27］采用Matlab處理圖片，對堿污染紅土“孔隙率”、“顆粒個數”、“顆粒復雜度”“顆粒平均周長”“土顆粒分布維度”幾個方面進行定量分析；張志紅，李艷紅［10］通過對銅離子污染粘土孔隙率定量研究，分析固結壓力和金屬鹽溶液濃度對于土滲透性影響規律。

3 污染土場地評價的研究進展

我國近年來在學術界主要采用電阻率法進行場地污染程度評判的理論研究，如：董路，葉騰飛［28］應用ERT（Electrical Resistivity Tomography)技術對杭州某受硫酸外泄污染場地進行污染評判。同時在近年來，我國發展出根據《巖土工程勘察規范(GB50021-2009》、《土壤環境監測技術規范》（HJ/T166-2004）的相關內容，將“地基土物理力學性質變化”、“建筑材料腐蝕性評價”、“土壤環境影響程度”三者相結合，共同評判污染場地的新方法，其中比較有代表性的是上海市巖土工程勘察設計研究院有限公司的許麗萍，李韜［29］在《上海市建設技術發展基金項目》的“上海城市污染(受損)土處置與修復技術”研究中的“建設場地污染土的綜合評價”方法。

4 總結

雖然我國學者近來在污染土的“污染土的污染來源”、“污染土研究試驗內容”、“場地污染情況評價”研究方面取得了一定的進展，但仍可以發現很多需要進一步發展的地方，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驗公式”、“確定污染土力學性質變化的定量模型”、“建立土-水-化學耦合本構模型”等方面，根據近年來的實際發展情況，一些具備很大發展空間的方面也開始出現：

（1）有機污染土資金研究方面。相對于無機污染土的工程性質研究有很多知名學者參與、國家級資金項目支持。目前，有機物污染土的研究還主要是一些本科、碩士階段學生進行，除了少部分“本科生創新資金項目外”多數只能分屬于其他的項目，并沒有專項國家及資金對其研究進行支持。

（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、粉質粘土、粘土），而與之對應粉土、砂土等研究明顯不足。

（3）地區性研究。我國目前對于污染土工程性質的研究主要集中于太原、南京、上海、青島、昆明等城市少數高校和機構之中，而我國幅員遼闊，各地土體都有相應的區域性特點，同時很多重工業污染存在大省并沒有相關學者進行污染土工程相關研究，可見現有程度還是不夠。

（4）更簡便污染場地評價儀器和方法。

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