Question

固体废物污染的检测

Answer 1

许多原有的固体废料处理场地，后来停止使用，就地掩埋。现在从环境调查和治理的角度，需要了解其确切范围和污染状况。还有一些已关闭的工矿企业，它们的地下废弃物，尤其是一些有害、有毒废弃物，都需要加以清理，如果当地准备建新的工程，更需要查明地下废弃物的情况。这里地球物理工作的任务包括:第一，确定废料堆的平面和深度范围;第二，圈定废料堆中的较大型物体，如空罐、盛废料的容器等;第三，测定污染的范围和控制污染的地质构造或人工构筑物;第四，评价地下水的状况。常用的地球物理方法有电(磁)法、磁法、探地雷达等。不同方法的用途不同，见表9.2。

图9.10固体废物的分类体系

表9.2探测固体废料埋藏场地的地球物理方法的选择

注:+表示适用;*表示用途有限;－表示不适用。

下面简要介绍各种方法在探测固体废料埋藏中的应用。

9.2.2.1 磁法

生活垃圾和工业废料中往往含有铁磁性物质，许多工业废料又常常装在铁质容器中埋藏，这是使用磁法探测地下固体废料的前提。例如在爱尔兰的基尔代尔郡有一个有毒废料处理场，据估计有180000m³废料，含有氰化物、砷、汞、钾、铅、磷等，大多数废料装在金属筒中。利用磁测结果，根据变化剧烈的高频磁场特征圈出金属筒，其异常超过3000nT，而两侧的背景值变化很小。

9.2.2.2 直流电法

研究表明，固体生活垃圾的电阻率在n～n×10Ω·m范围内，而其淋滤液的电阻率则常小于10Ω·m。因此，用电剖面法圈定生活垃圾时，垃圾堆一般表现为低电阻率，而且最低值在中心部位，朝边缘则不断增大。尽管生活垃圾成分非常复杂，但电阻率的发布却往往是渐变的，这可能是因为单个的导电物体太小，不足以形成单独的异常。它们的电场形成一个总体上均匀的异常场，几乎所有的生活垃圾堆都具有这样的特征。

一般认为，不仅是生活垃圾中的固体组分使电阻率降低，而且淋滤液和渗入液也起到同样的作用，这可能是生活垃圾中含有盐分所致。因此，电剖面法可以成为圈定垃圾场地横向范围的手段。垂向电测深可以作为电剖面法的补充，通过电阻率的垂向分布查明废料场地的地质断面、废料层的深度和厚度。

9.2.2.3 电磁法

电磁法的结果与直流电法近似，然而电磁法工作效率更高、成本更低。从原理上讲，电磁法也是记录由废料或地质构造引起的电阻率差异，然而它的优点是横向分辨率更高，尤其是针对陡倾、延伸大的小构造。电磁法易于圈定废料堆、非铁金属和含盐淋滤液。其穿透深度取决于频率，最适用的频率为800～7000Hz，超过15kHz的频率难以穿过粘土质的屏蔽层。其中可以应用的方法有探地雷达和瞬变电磁法。

9.2.2.4 应用实例

(1)河北保定一垃圾场检测

探地雷达各测线上异常明显，相邻剖面上有较好的异常对应关系。剖面上波形均匀平稳，同相轴连续的区域为未被污染区，反之波形变化较大，电磁波反射强烈的区域为污染区。异常反映越强，污染越严重。根据垃圾场电性特征，被污染的垃圾电阻率为1～10Ω·m，相对介电常数约为5～40，电磁波传播速度在0.047～0.13m/ns。在本测区垃圾渗漏液污染较为严重，电阻率值较低(小于10Ω·m)，故电磁波传播速度约为0.078m/ns，这样探地雷达探测的污染区最大深度约为15m，并用波浪线区分污染与未污染区域(见附图33a)。

高密度电阻率法剖面上，自上而下视电阻率异常从低到高，从5Ω·m变化到25Ω·m，且逐渐过渡。15Ω·m的视电阻率等值线指出了垃圾渗漏污染的界线，大于15Ω·m的等值线为临界区，小于15Ω·m的等值线为污染区(见附图33b)。为了了解测区内地下的污染状况，在定性分析的基础上给出垃圾渗漏液污染分区，指出了严重污染区、污染区、临界区和未污染区。

(2)新废料场的选址

废料场的选址主要考虑废料的淋滤液是否会污染地下水，所以要了解废料场和含水层之间是否存在水力通道。常用的场地评价方法是地质填图和抽水试验，测量通过岩石的流量，以了解淋滤液运移的可能性。这种方法的缺点是只能获得有限面积上的少量信息，而对周围的情况了解不够。虽然许多废料场具有防渗衬砌，但随着时间的推移，衬砌也会渗漏和损坏，所以防止污染液体的运移仍然是很重要的。在废料场选址工作中可以采用地球物理的方法，如磁测、直流电法、电磁法、地震法和井中地球物理方法等。

(3)有害废料熔融治理中的电阻率法

美国某国家实验室对埋藏放射性和有害废料采取了一种就地熔融的治理方法，它是在污染土壤的周围按方格网布置四个电极，将土壤和废料熔化为化学上均匀的、耐久的玻璃———微晶质物体，使之不易淋滤。在高温下(1300～2200℃)产生的气体和微粒则被导入废气处理系统。这种方法的问题在于熔化的过程不易掌握，供电要足够长使所有废料都能熔化才行，因此需要一种遥测方法来监测熔化的范围。采用了井间电阻率层析技术，测试结果共得到了三套数据:熔化前的背景值，熔化电源刚刚切断后的熔化值(熔化体可保持液体数日)，熔化过去数月后恢复到室温后所取的值。该方法清楚地反映出熔化过程及熔化过后的“熔融带”状况。熔融过程中的温度分布很不均匀，高导熔融体外包着一层薄而高阻的晕圈，是由土壤完全脱水造成的。高阻层外又围着中等导电程度区，那里的土壤温度还不到100℃。电阻率层析虽不能给出熔融体内的详细结构，但确定熔融体的横向和深度范围是相当有效的，而且成本很低。研究还表明，最好采用频率几十至几百千赫的电磁法来代替直流电法，以便克服高阻晕圈的屏蔽。