Detección de peligros geológicos y contaminación subterránea
Cheng Yexun
(Universidad China de Geociencias (Beijing))
La palabra "medio ambiente" se originó en el siglo XVIII y gradualmente ha sido ampliamente citada para incluir el entorno natural y el entorno social, el entorno económico, etc. Sin embargo, la categoría ambiental de la investigación contemporánea en ciencias ambientales se refiere principalmente a las condiciones externas para la supervivencia humana y el desarrollo sostenible. Por lo tanto, la "Ley de Protección Ambiental de la República Popular China" establece claramente: "El medio ambiente a que se refiere esta ley se refiere a la totalidad de diversos factores naturales y artificialmente modificados para la supervivencia y el desarrollo humanos, incluidos la atmósfera, el agua, los océanos, tierra, depósitos minerales, bosques, pastizales, vida silvestre, reliquias naturales, reservas naturales, lugares escénicos, ciudades y pueblos, etc. "La geofísica estudia principalmente las interacciones que ocurren en la litosfera, la hidrosfera, la atmósfera y el espacio terrestre. Cambios ambientales y condiciones de suministro. tienen un impacto importante en la supervivencia y el desarrollo humanos. Por tanto, en cierto sentido, la geofísica ha sido una ciencia que estudia el entorno de supervivencia y desarrollo humano desde el día de su nacimiento.
Trescientos años de industrialización en Occidente han consumido las reservas de recursos de la Tierra durante cientos de millones de años, y esto ha ido aumentando día a día, lo que ha provocado escasez de recursos y deterioro ambiental. El 25 de octubre de 2007, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) publicó el informe completo "Perspectivas del Medio Ambiente Mundial" (GE0-4), escrito por la sabiduría de 1.400 científicos. Señalaba que en los 30 años transcurridos desde 1978, los seres humanos han consumido. La humanidad se ha puesto en una situación precaria hasta ahora, ha superado la capacidad de carga ecológica de la Tierra en casi un tercio. 75.000 personas mueren cada año a causa de desastres naturales y el medio ambiente en más de la mitad de las ciudades del mundo supera los estándares de contaminación establecidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS).
La litosfera (incluido el suelo), la hidrosfera (incluidas las aguas subterráneas), la atmósfera y la biosfera constituyen todo el ciclo material de la Tierra y son componentes indispensables para la supervivencia humana. El subsuelo (suelo y formaciones rocosas) siempre ha sido un lugar donde los humanos eliminamos desechos y basura. Cuando se excede la capacidad de autopurificación (degradación) del suelo, incluida la lluvia atmosférica, se constituirá contaminación del suelo, especialmente sustancias tóxicas que son difíciles de degradar mediante la biodegradación del suelo. También se extenderán al mundo con la evaporación del agua. y circulación atmosférica (llamado efecto saltamontes). Esto nos dice que para las sustancias tóxicas que son difíciles de degradar, la tierra es un ecosistema cerrado. Estos contaminantes tóxicos sólo pueden transferirse pero no desaparecerán. Incluso a miles de kilómetros de distancia de la fuente de contaminación, se puede detectar la presencia de contaminantes persistentes (COP) en los cuerpos de los inuit que viven en el Océano Ártico.
En las décadas de 1930 y 1940, Estados Unidos comenzó a inyectar desechos industriales, agua corriente y petróleo sucio en el suelo. Veinte o treinta años después, debido a cambios en el entorno geológico subterráneo, algunos de estos materiales originalmente enterrados en los valles de los ríos (valles) experimentaron corrosión de los contenedores, se extendieron debido a la erosión por inundaciones y las aguas residuales del riego profundo surgieron, causando contaminación por fugas. Para una mayor prevención y control, se deben encontrar métodos geofísicos como último recurso para detectar la distribución de la contaminación subterránea causada nuevamente. Este fue también el comienzo del establecimiento de la rama de geofísica ambiental.
1 Estudio de desastres geológicos naturales
La zona montañosa de la Tierra representa una cuarta parte de la superficie terrestre total, la población residente representa el 10% del total y el total El kilometraje de la carretera representa el 30%. Es un desastre natural causado por deslizamientos de tierra, las principales áreas de distribución de desastres naturales como deslizamientos de tierra y derrumbes. Nuestro país está ubicado en el Cinturón del Anillo del Pacífico y el Mar Mediterráneo hasta el Himalaya, donde se concentran los desastres geológicos naturales. Se ha convertido en uno de los países propensos a sufrir terremotos y diversos desastres geológicos. Según los informes, hay 229.200 lugares con riesgo de desastres geológicos en todo el país, lo que amenaza la seguridad de 35 millones de personas, propiedades que superan el billón de yuanes y la seguridad de grandes proyectos, ciudades y aldeas. El 23 de noviembre de 1965 se produjo un enorme deslizamiento de tierra en una zanja de lodo volcánico en el condado de Luquan, provincia de Yunnan. El volumen total de tierra alcanzó los 390 millones de m3 y la velocidad del flujo del deslizamiento fue de 5 a 6 km. Rápidamente se acumuló en el río. y creció hasta convertirse en una presa de 1100 m y 167 m de altura, formando un lago de barrera con 50.000 m3 de almacenamiento de agua. Pronto la presa colapsó, inundando rápidamente cinco aldeas. El 9 de julio de 1981, unas fuertes lluvias provocaron un flujo de escombros en la zanja de Liziyida en el ferrocarril Chengdu-Kunming, lo que provocó que una roca de 400 toneladas se precipitara hacia la boca de la zanja, empujando varios trenes hacia el río Dadu y rápidamente amontonándose. en una presa, formando un remanso de 5 km, un lago barrera con 290.000 m3 de agua.
La peligrosa masa rocosa de Lianziya de las Tres Gargantas del río Yangtze está ubicada en la ciudad de Xintan, condado de Zigui, en la orilla sur del río Yangtze, a la salida de la garganta de Bingshu Baojian, y es un área de riesgo potencial de colapso en la garganta de Xiling. Históricamente, se han registrado 14 derrumbes y deslizamientos de tierra en esta zona que provocaron grandes desastres destructivos en el entorno natural. Entre ellos, un deslizamiento de tierra se derrumbó en 1030 y bloqueó el río Yangtze durante 21 años. En 1452, un deslizamiento de tierra bloqueó el río Yangtze durante 82 años. El 12 de junio de 1985, un gran deslizamiento de tierra duró 35 minutos de 3:45 a 4:20. por la mañana, matando a un total de más de 30 millones de personas. El metro cúbico de depósitos colapsados se deslizó en su conjunto, y la tierra y las rocas que cayeron a gran velocidad destruyeron por completo la ciudad de Xintan ubicada en la orilla del río, provocando un desplome de 54 metros de altura. ola en el río y arrastró los edificios de la orilla hacia el río. El espesor y la extensión del deslizamiento de tierra se determinaron principalmente mediante sondeos electromagnéticos y mediciones sísmicas superficiales hace unos años. En 1977 se inició un seguimiento continuo, se hicieron previsiones oportunas y precisas y la evacuación fue decisiva. En la zona del deslizamiento había 457 hogares y 1.371 personas, sin víctimas y sólo se interrumpió el envío durante 12 días. La predicción exitosa, oportuna y precisa de un deslizamiento de tierra de tan gran escala es poco común en el país y en el extranjero, y se conoce como un milagro mundial. [1]
Hay muchas montañas en nuestro país, y las áreas de distribución de desastres geológicos como deslizamientos de tierra, flujos de escombros y colapsos representan el 65% de la superficie terrestre total. Con los cambios naturales y los desastres provocados por el hombre, varios desastres geológicos aumentan año tras año. Según las estadísticas de la provincia de Sichuan, hubo 14 condados y ciudades afectados por el flujo de escombros en los años 1930; 76 en los años 1950 y 1960; 135 en 1981; Antes de la década de 1970, el hundimiento del suelo, el hundimiento del suelo y la intrusión de agua de mar eran sólo algunas áreas. En los últimos años, debido a la sobreexplotación de las aguas subterráneas, más de 70 ciudades habían experimentado hundimientos del suelo en 2008, con una superficie total de 64.000 km2. , incluidas Shanghai, Tianjin, Xi'an y otras ciudades, algunas han caído hasta 2 m, incluidos 3,1 m en Tanggu, Tianjin hay más de 3.000 hundimientos de terreno, con una superficie total de más de 300 km2; El área de intrusión de agua de mar alcanza los 1.000 km2.
La ocurrencia de diversos desastres geológicos es el resultado de cambios en el entorno geológico que desencadenan cambios en la estructura interna del macizo rocoso causante del desastre y dañan su estabilidad. Por lo tanto, el propósito del estudio de desastres geológicos naturales es identificar el entorno geológico y la estructura interna del macizo rocoso (suelo) que causa el desastre, estudiar la variación estructural y el estado estable del macizo rocoso que causa el desastre, delinear el alcance del desastre. -Maso rocoso causante, y evaluar la ocurrencia y tendencia de desarrollo. En la investigación de desastres geológicos como deslizamientos de tierra, colapsos, flujos de escombros, hundimientos del suelo e intrusión de agua de mar [2], la aplicación de la investigación geofísica es principalmente para identificar las condiciones geológicas que causan desastres y proporcionar una base para la prevención o predicción.
Tabla 1 Lista de tareas principales y métodos técnicos disponibles de exploración geofísica de desastres geológicos naturales
Con el fin de ilustrar aún más el papel de la exploración geofísica en la prevención y el control de desastres geológicos naturales A continuación se enumeran tres ejemplos.
1.1 Estudio del cuerpo del deslizamiento y de su superficie
La tarea principal del estudio de deslizamiento es determinar la profundidad y el alcance del cuerpo del deslizamiento, así como la profundidad y la forma de la superficie de deslizamiento. [3].
La región del Cáucaso a lo largo de la costa del Mar Negro es una de las zonas donde se desarrollan deslizamientos de tierra. El terreno donde se localizó el deslizamiento de tierra tiene entre 20 y 25 m de altura. El cuerpo del deslizamiento está compuesto principalmente de arcilla arenosa y grava, con una corteza de lutita subyacente. Se utilizó el método de resistividad y levantamiento sísmico superficial. Los resultados de la medición de resistividad se muestran en la Figura 1.
Figura 1 Resistividad y clasificación sísmica de cuerpos y lechos de deslizamientos
Se puede dividir en tres capas: La resistividad de la capa superficial ρ1=13~29Ω●m, que equivale a la cuerpo deslizante. La resistividad de la capa intermedia es ρ2=2~4Ω●m, que es roca erosionada y puede considerarse equivalente a una zona de deslizamiento. La resistividad de la capa más baja es ρ3=8~12Ω·m, que es lutita no erosionada y es el lecho deslizante del deslizamiento de tierra. La interpretación de los datos sísmicos superficiales se puede dividir en capas superior e inferior: la velocidad de onda longitudinal de la capa superior VP=. 340~360m/s, que puede ser Se considera un cuerpo deslizante y una zona de deslizamiento. La capa inferior: VP=1360~1400m/s es lutita dura e intemperada. La interfaz de salto de velocidad y la interfaz eléctrica obtenida mediante mediciones sísmicas y de resistividad en la parte superior de la lutita no erosionada son relativamente consistentes en profundidad (la diferencia es de 1 a 1,5 m), y la zona de transición resultante (zona débil) puede formar la superficie de deslizamiento. del deslizamiento de tierra.
1.2 Investigación sobre monitoreo y predicción de deslizamientos de tierra
Las áreas montañosas representan una cuarta parte de la superficie terrestre total de la Tierra. Junto con las pendientes artificiales causadas por la minería, los deslizamientos de tierra causan pérdidas económicas. y pérdidas humanas cada año. Las bajas fueron enormes.
Ha llamado la atención el seguimiento y predicción de deslizamientos de tierra [3]. A las 3:45 am del 12 de junio de 1985, se predijo con éxito un gran deslizamiento de tierra en la ciudad de Xintan, las Tres Gargantas del río Yangtze. El trabajo geológico, geofísico y de topografía en su trabajo de monitoreo comenzó en 1962. Una vez completado el trabajo de topografía básica, en 1977 se establecieron cuatro líneas de visión para observar continuamente el desplazamiento horizontal del cuerpo de acumulación de deslizamientos de tierra. 23 años de investigación previa y posterior al seguimiento. A lo largo de los años, se han realizado numerosos estudios que han previsto principalmente el uso de métodos geofísicos para predecir deslizamientos de tierra. Entre ellos, se propuso el estudio del deslizamiento de taludes en la minería de mineral de hierro a cielo abierto en el sur de Ucrania, basado en un estudio conjunto de observaciones de resistividad aparente (ρs) y mediciones de la mina. El sitio del deslizamiento de tierra se muestra en la Figura 2 (a). Para la observación de la resistividad aparente (ρs), se colocan dispositivos cuadrupolares simétricos con diferentes distancias de los polos de suministro de energía en el cuerpo deslizante al mismo tiempo que se mide la mina del punto de nivelación. Las curvas de resistividad aparente de las distancias de tres polos obtenidas a través de la observación continua se muestran en la Figura 2 (b). Las curvas de relación de resistividad aparente ρs * / ρso-t de las distancias de dos polos reflejan que los cambios de la sección geoeléctrica son muy sensibles. En la Figura 2, la resistividad aparente parece anormal en t1, t2 y t3, lo que refleja la formación de microfisuras en la roca del talud en t1 y el deslizamiento de la roca del talud en t3.
Figura 2 Observaciones dinámicas sobre deslizamientos de tierra en minas a cielo abierto inclinadas
1.3 Exploración de la intrusión de agua de mar
En los últimos años, debido a la sobreexplotación de las aguas subterráneas, se han formado más de 100 embudos subterráneos con una superficie de 150.000 km2; el hundimiento del terreno en más de 70 ciudades alcanzó los 64.000 km2; la intrusión de agua de mar en las ciudades costeras alcanzó más de 1.000 km2; La bahía de Laizhou y la península de Liaodong siempre han sido las zonas más graves. El Instituto de Geofísica de la Academia de Ciencias de China llevó a cabo estudios en esta área mediante levantamientos eléctricos [4]. Se estudió la relación entre la intrusión de agua de mar y la resistividad (Tabla 2). Se trazó un plan de intrusión de agua de mar basado en la distribución de resistividad (Fig. 3). La intrusión de agua de mar en esta área se puede dividir en área de invasión grave (ρ1=2~17Ω·m); área leve (ρ1=17~30Ω·m); y área afectada por invasión (ρ1=30~100Ω·m); Hay dos áreas de embudos subterráneos en las áreas de Wanghe y Zhuqiaohe, con niveles de agua subterránea de –15 m y –10 m respectivamente. Esta área tiene la mayor área de intrusión de agua de mar, lo que hace que 500.000 acres de tierra cultivada no puedan ser irrigadas con agua subterránea.
Tabla 2 Relación entre el grado de intrusión de agua de mar y la resistividad
Figura 3 Mapa de distribución de intrusión de agua de mar en el tramo inferior del río Sanhe en Laizhou, Shandong
2 Exploración de contaminantes subterráneos
En los últimos 30 años, con el rápido crecimiento de la economía y la población urbana, la descarga de residuos contaminantes ha aumentado año tras año: en 1999, la descarga de residuos industriales fue de 780 millones de toneladas, alcanzando 1,76 mil millones de toneladas en 2007, con una tasa de crecimiento de 15, a partir de 2009 La acumulación anual de desechos ha alcanzado los 8 mil millones de toneladas, la cantidad total de desechos domésticos urbanos fue de 140 millones de toneladas en 2000, 195 millones de toneladas en 2005, y alcanzará 200 millones de toneladas en 2010 [5]. Según una encuesta, 2/3 de las 668 ciudades grandes y medianas del país están inundadas de basura y 1/4 de las ciudades no tienen espacio para almacenarlas. Hay casi 100 millones de automóviles en funcionamiento en todo el país y hay muchas gasolineras. Según una encuesta realizada en más de 1.000 gasolineras en Beijing, la mitad tienen fugas de petróleo.
El destino final de todos los contaminantes vertidos, ya sean gaseosos, líquidos o sólidos, es el suelo y las masas de agua (superficiales y subterráneas). A finales del siglo XX, la superficie cultivada con suelo contaminado de mi país había alcanzado los 20 millones de hectáreas, lo que representa aproximadamente una quinta parte de la superficie total cultivada. Cada año, la producción de alimentos se redujo en 10 millones de toneladas debido a la contaminación. La contaminación del agua es aún más prominente: "La calidad del agua se deterioró en la década de 1970, los peces y los camarones desaparecieron en la década de 1980 y se produjeron daños físicos y mentales en la década de 1990. Esto se ha convertido en un verdadero retrato de la contaminación del agua". Las aguas subterráneas poco profundas de 600 ciudades grandes y medianas están contaminadas en distintos grados y la mitad de ellas ya no son potables. Ya 360 millones de personas en zonas rurales no tienen acceso a agua potable que cumpla con las normas.
La contaminación subterránea suele ser difícil de detectar a tiempo hasta que pone en peligro la producción y la vida. Por ejemplo, los lixiviados de los vertederos de desechos industriales en Jilin se filtraron al suelo, lo que provocó la contaminación y el desguace de 1.800 pozos de agua en decenas de kilómetros cuadrados. Los 1,4 millones de toneladas de residuos industriales y domésticos vertidos en Jiamusi contaminaron las aguas subterráneas con ácido nítrico y provocaron que seis plantas de tratamiento de agua pararan su producción.
Beijing Tiantongyuan era un vertedero de basura en las décadas de 1960 y 1970. Fue enterrado después de ser desmantelado y reconstruido en una zona residencial. En 2008, un trabajador ecológico fue envenenado y se desmayó cuando bajó a un pozo (fuera del piso 22 del distrito). 3) para conectar una tubería de agua. Otro bajó para rescatarlo. Él también cayó al pozo y resultó envenenado con sulfuro de hidrógeno. Este es el "efecto bomba de tiempo" causado por el entierro en vertederos. Tres trabajadores del metro en Songjiazhuang cavaron un pozo exploratorio (28 de abril de 2009). Olieron un olor desagradable cuando tenía 3 m de profundidad y se sintieron incómodos cuando tenía 5 m de profundidad. Una persona vomitó y a los tres les diagnosticaron envenenamiento en el hospital. Se descubrió que en los años 70 el lugar era un hotel. En las fábricas de pesticidas no se realizaba ningún tratamiento contra la contaminación del suelo y se acumulaban gases venenosos en el suelo.
La vista humana es limitada y es imposible ver con claridad la contaminación subterránea. El estudio geofísico tiene como objetivo ayudar a las personas a comprender de inmediato la existencia espacial y el estado migratorio de la contaminación subterránea. En la década de 1940, Estados Unidos comenzó a depositar desechos industriales en varios valles fluviales y valles. Unas décadas más tarde, estos desechos, que en ese momento se consideraban seguros para su eliminación, comenzaron a filtrarse. Era necesario tratarlos, pero hasta el día de hoy, la contaminación subterránea. La ubicación espacial de los objetos y su rango reológico de contaminación no estaban claras, por lo que la ubicación espacial de los contaminantes subterráneos se redefinió mediante estudios geofísicos.
Aplicar métodos de detección geofísica para detectar y monitorear contaminantes subterráneos para prevenir la propagación de la contaminación y proteger el medio ambiente. En resumen, actualmente se utiliza principalmente en los siguientes aspectos:
(1) Se utiliza para la investigación de selección de vertederos de residuos[6]. Los desechos industriales y los desechos domésticos no sólo son grandes en cantidad sino también de composición compleja. Entre ellos se mezclan sustancias tóxicas y nocivas. Los lixiviados producidos por el agua de lluvia se filtran al subsuelo y contaminan el suelo y las fuentes de agua subterránea. Por lo tanto, es importante elegir una capa de roca (suelo) densa e impermeable alejada del agua subterránea como sitio de vertedero. Los principales utilizados son el método de resistividad, el método electromagnético transitorio, el radar de penetración terrestre, la sísmica de refracción y el registro radiactivo. El propósito es descubrir bajo tierra: ①La forma de la superficie del lecho rocoso; ②La estructura de la capa de arcilla superficial; ③El rango de distribución de los niveles de agua subterránea y los acuíferos y la dirección del flujo de agua subterránea; ④La estructura del lecho rocoso; ríos y canales.
(2) Algunos países desarrollados suelen utilizar el monitoreo geofísico como datos de archivo para vertederos y vertederos de desechos. El monitoreo continuó durante 30 años desde el momento del vertedero (apilamiento) hasta que se cerró el vertedero. El monitoreo de seguimiento mostró que la degradación de los residuos sólidos fue muy lenta, tomando como ejemplo la cantidad total de sólidos disueltos (TDS) de los residuos sólidos. los primeros 10 años 1/2 se degrada, 1/5 queda después de 20 años, y 1/10 queda después de 30 años. Los iones cloruro, sulfatos, etc. solo se degradan 1/10 después de 30 años; Una vez que se descubre una fuga y existe riesgo de propagación, se debe abordar de inmediato. Los métodos de detección utilizados son principalmente el método de resistividad y el método electromagnético transitorio. El método de polarización inducida también da buenos resultados. Nuestro país aún no ha establecido un sistema de seguimiento.
(3) Rastrear la fuente de contaminación. Según el modelo de flujo y migración de contaminantes en el ambiente subterráneo y la diferencia en la permeabilidad de la formación, o la existencia de antiguos canales subterráneos, fracturas y fisuras, el agua subterránea y los contaminantes forman una determinada trayectoria de migración subterránea. Cuando se encuentra contaminación en una determinada ubicación de un pozo o a lo largo de un río o costa, se pueden utilizar métodos geofísicos para rastrear y detectar la ruta de migración, averiguar la ubicación de la fuente de contaminación y proporcionar datos para la prevención y el control de la contaminación. El método de resistividad. se utiliza principalmente.
(4) Detectar la ubicación de agujeros en la película plástica subyacente al vertedero. Debido a la presión, la carga y otras razones, aparecen agujeros en el sustrato de plástico, lo que provoca fugas del vertedero. Para reparar la vulnerabilidad, es necesario encontrar la ubicación de la vulnerabilidad a tiempo. Se utiliza principalmente el método de resistividad CC.
(5) Investigación de residuos subterráneos. Por lo tanto, los antiguos vertederos de residuos y basura se han depositado en vertederos durante muchos años y ahora se utilizan para otros fines. Para poder reprocesarlos, es necesario conocer su área de distribución y determinar su profundidad. Se utilizan principalmente el método de resistividad, método de radar sísmico, etc.
(6) Seguimiento de la contaminación de suelos y aguas subterráneas en vertederos de residuos. Se monitorean los desechos de minas, procesamiento de minerales y metalúrgicos, plantas químicas y farmacéuticas y otros vertederos que pueden convertirse en fuentes de contaminación. Se utilizan principalmente el método eléctrico, el método magnético y el método de medición del radón del suelo.
(7) Detección de fugas en tanques subterráneos de almacenamiento de petróleo y oleoductos. Hay muchas gasolineras en todo el mundo, más de 1.100 sólo en Beijing. Las inspecciones estadounidenses han confirmado que casi todas las gasolineras construidas antes de los años 1970 tienen fugas. Por lo tanto, las gasolineras son una de las principales fuentes de contaminación del suelo y las aguas subterráneas, y es necesario un seguimiento rutinario de las gasolineras.
Los métodos de detección comúnmente utilizados incluyen el potencial natural, el método de resistencia y el método de gas volátil (CH4). Las mediciones de radón en el suelo también dan buenos resultados. Nuestro país también ha realizado trabajos experimentales de seguimiento.
(8) Monitoreo de sitios de tratamiento de líquidos residuales profundamente enterrados. A medida que cambian las estructuras geológicas regionales y los niveles de las aguas subterráneas, los líquidos residuales pueden migrar y derramarse, por lo que es necesario realizar un seguimiento. Generalmente, se utiliza el método del potencial natural para delimitar el alcance de la contaminación secundaria.
(9) Las centrales nucleares tienen dos tipos de sitios de eliminación de desechos nucleares: entierro profundo y entierro superficial, con diferentes requisitos y métodos de selección del sitio. El entierro superficial es similar al emplazamiento de vertederos. La selección del sitio para el entierro profundo es permanente y requiere un estudio de selección profundo. La selección del sitio es un trabajo de estudio geológico extremadamente cuidadoso. Al seleccionar un sitio para un entierro profundo, generalmente es necesario seleccionar una capa de roca con estratos regionales estables, sin grietas ni fallas y con un coeficiente de permeabilidad muy pequeño. Se utilizan principalmente métodos gravitacionales, magnéticos y electromagnéticos para exploración profunda y métodos sísmicos.
A continuación se ofrecen dos ejemplos de aplicación.
2.1 Investigación del vertedero de basura subterráneo de Hancun en Baoding
El vertedero de basura de Hancun en Baoding cubre un área de 200 m × 200 m. Posteriormente, se añadió una capa de suelo original de 1,5 m. para enterrar el basurero Con el paso de los años, se ha convertido en un terreno llano. Hay edificios alrededor. Existe una necesidad urgente de identificar las áreas contaminadas de los vertederos de basura subterráneos para facilitar la remediación (Yang Jin, Liu Zhaoping, 2006) [7].
Para lograr buenos resultados, el trabajo de detección se basa principalmente en el método de resistividad de alta densidad y el radar de penetración terrestre. Se utilizaron cinco métodos de detección, con tres líneas de reconocimiento en dirección este-oeste y cuatro en dirección norte-sur, distribuidas uniformemente, con una longitud de cada línea de reconocimiento de 200 m.
2.1.1 Método de resistividad de alta densidad
7 líneas de estudio a lo largo del área de estudio: 4 de norte a sur (HCH.1.4.7.10), 3 de este a oeste (HCH.11.12) .13) Realizar mediciones del perfil. Utilice el electrodo 64 con una separación entre puntos de 3 m. Con base en los datos de resistividad medidos del lixiviado de tres vertederos, incluido Beishenshu en Beijing, y comparando las características eléctricas del suelo en esta área, cada perfil se puede dividir en cuatro capas eléctricas. Los valores comparativos se enumeran en la Tabla 3. Se puede observar que el área con resistividad aparente menor a 15Ω·m es el área de basura y contaminación. El diagrama de zonificación de los antiguos montones de basura enterrados en esta zona y las zonas de contaminación formadas se muestra en la Figura 4.
Tabla 3 División de anomalías de las zonas de contaminación en el área de trabajo
2.1.2 Método de radar de penetración terrestre
*** Se midieron 6 perfiles, 4 en el dirección norte-sur Hay 2 líneas este-oeste, las cuales se realizan simultáneamente con el método de resistividad de alta densidad. Usando instrumento SIR-3000, antena de 100MHz. La profundidad de detección es de 10 a 15 m. La señal de onda electromagnética en la sección transversal está claramente dividida. Se hicieron comparaciones basadas en las características eléctricas de esta área de estudio. Se puede considerar que la resistividad aparente es de 1~10Ω·m, la constante dieléctrica correspondiente es de 5~100 y la velocidad de propagación de la onda electromagnética es de 0,047~0,13m/ns. Por esta razón, se encuentra que la profundidad de entierro del área contaminada con basura en esta área de medición es inferior a 2,5 ~ 3,5 m, como se muestra en la Figura 5, que es el resultado de la interpretación de los datos.
Después de detectar el vertedero de basura subterráneo de Hancun que ha estado enterrado durante muchos años, se verificó basándose en el área anormal y el método de excavación y pala de Luoyang. Se demostró que se encontró basura a una profundidad de 1,5. m, lo que indica que los resultados de la detección fueron confiables.
Figura 4 Mapa de zonificación de anomalías de contaminación del perfil de la línea HCH.1.4.7.10 en el área de estudio de Hancun
Figura 5 Interpretación de los datos de radar de la línea HCH.1.4.7.10 en el área de estudio de Hancun
2.2 Detección de fugas y contaminación en la gasolinera nº 3 del distrito de Anjialou
Se descubrió una fuga en la gasolinera nº 3 del distrito de Anjialou, distrito de Chaoyang, Beijing en el primavera de 1995, provocando que la planta de agua ubicada en el sureste parara parcialmente su producción. En julio, un instituto de prospección geofísica y geoquímica realizó al mismo tiempo un estudio de la zona utilizando el método del potencial redox, la susceptibilidad magnética y los métodos de medición de hidrocarburos gaseosos (CH4 y C2H4). Dado que está rodeado de carreteras y edificios, las líneas topográficas se distribuyen básicamente a ambos lados de la carretera, en el estacionamiento de la Compañía Zhuzong No. 3 y en las áreas abiertas del Centro de Reparación de BMW.
El potencial redox, el equipo es liviano y es conveniente trabajar en áreas urbanas con peatones abarrotados. El gráfico de contorno (intervalo de 5 mV) de los resultados de la medición se muestra en la Figura 6. En la figura se puede ver que la distribución de las fugas de petróleo subterráneas es consistente con la dirección del flujo de agua subterránea en el área (dirección sureste).
La distribución de la contaminación por petróleo medida por el método de susceptibilidad magnética del suelo y el método de hidrocarburos gaseosos del suelo es muy consistente con los resultados de la medición del potencial redox, y las tendencias en la dirección de distribución también son básicamente consistentes.
Los hidrocarburos ligeros (CH4) y los hidrocarburos pesados (C2H4) son el resultado de mediciones de CH4 (metano) y C2H6 (etano) extraídos directamente del suelo, y sus diagramas planos equivalentes también son completamente consistentes con los potencial redox.
Tras la verificación en la gasolinera se fugaron 78 toneladas de gasóleo. Excavar para limpiar y reemplazar el suelo contaminado. Esto demuestra que el gasoil se filtra gradualmente hacia la zona vadosa subterránea y la capa freática, y su distribución subterránea es completamente consistente con los resultados de la detección.
Figura 6 Diagrama equivalente del potencial de oxidación-reducción de la contaminación por fuga de petróleo en una gasolinera en Chaoyang, Beijing
La Universidad Brigham Young de Estados Unidos utilizó un radar de penetración terrestre para detectar suelo contaminado por fuga de petróleo de tanques de gasolina en Tuba City, Arizona y aguas subterráneas. En primer lugar, se utiliza un radar de penetración terrestre para rodear el área contaminada por el derrame de petróleo. En segundo lugar, se toman muestras del pozo para analizar el contenido de petróleo y se utilizan orificios de monitoreo para determinar el nivel del agua subterránea y la dirección del flujo. El tercer paso es comparar la detección del radar. resultados con muestras de suelo de pozo y resultados de análisis de agua. Determinación final del alcance y profundidad de la contaminación causada por el derrame de petróleo. Los estudios creen que debido a que parte de la contaminación por petróleo aparece sobre la superficie del agua y la otra parte fluye hacia la zona saturada debajo de la superficie del agua poco profunda, el reflejo de las ondas electromagnéticas se vuelve borroso. Por lo tanto, la parte de reflexión mejorada de la señal del radar en la Figura 7 corresponde a la ubicación de la fuga de aceite. Frecuencia de antena de 80 MHz para radar de penetración terrestre.
Figura 7 Registros de radar de penetración terrestre en el área de fuga del tanque de petróleo (frecuencia central 80MHz)
Referencias principales
[1] Señales de deslizamiento de tierra de Lu Xintan Periódico. y monitoreo y pronóstico exitosos [J]. Boletín de conservación de suelos y agua, 1985, (5): 1～8.
[2] Guo Jianqiang. Manual de tecnología geofísica de exploración de peligros geológicos [M]. Editorial Geología, 2003.
[3] Cheng Yexun, Yang Jin. Introducción a la geofísica ambiental [M]. Beijing: Geology Press, 2005.
[4] Jiang Hongyao, Cheng Yexun. Medio ambiente y geofísica, Antología de ciencia popular de geofísica (Volumen 3) [M]. Beijing: Earthquake Press, 1997.
[5] Sociedad China de Ciencias Ambientales y Desarrollo de Ciencias Ambientales 2008-2009. Informe de disciplinas tecnológicas [M]. Beijing: China Science and Technology Press, 2009.
[6] Compilado por Yu Tiaomei y Zhu Baili. Diseño de vertederos de residuos [M Shanghai: Tongji University Press, 1999].
[7] Liu Zhaoping. Investigación sobre la aplicación de métodos geofísicos en vertederos [D Beijing: Universidad de Geociencias de China (Beijing), 2010.