Soil הוא מדיום דינמי ומורכב המשמש כבסיס לחקלאות, תשתיות, ומערכות אקולוגיות טבעיות.התנהגות מכנית שלו - כולל כוח, קשיחות, דחיסות, וכושר - הוא קריטי עבור יכולת רבת עומס, יציבות מדרדרונית, וזרימת מי קרקע.עם זאת, מבוא של contaminants אורגני משפך תעשייתי, פסולת לא נכונה, כימיקלים חקלאיים, וטנקים תת-קרקעיים יכול לשנות באופן דרמטי את התכונות האלה לפיתוח אסטרטגיות סביבתיות, תכנון יעיל של מבנים יציב, תכנון יעיל.

הבנה של קונטמינים אורגניים בסויל

contaminants אורגני כולל מגוון רחב של כימיקלים מבוססי פחמן, הן טבעי ו סינטטי. Common דוגמאות כוללות פחמן (כגון בנזין, דיזל ושמן גולמי), מפלטים כלור (כמו trichloroethyleneן), פוליציקלי הידרופחמימנים ארומטיים (PAHs), חומרי הדברה, עשבי מרפא, ותעשייתיים על ידי מוצרי אחסון כגון טבוליים, כגון יונקים פוליכלולים דו-חמצני, ממאגרים (ממים אלה יכולים להיכנס דרך חומרי גלם) מפחים חשמליים, או ממאגרי מזון, או מפחים חשמליים, חומרים אלה, מפחים חשמליים, מפחים, ממאגרים, ממאגרים, או ממאגרי מזון, מפחמיפים, או מפסולתיקים, מפסולת אדמה, או מפסולת אדמה, או מפסולת אדמה, או מפסולתיקים, או מפסולת, או מפסולת, או ממאגרי מזון תעשייתיים, באמצעות חומרי גלם (מדומים, או מפסולת מגנטיים צמחיים חשמליים, מפלט צמחיים צמחיים, ממאגרי מזון צמחיים חשמליים, מפלט צמחיים, ממאגרי מזון צמחיים, ממאגרי מזון צמחיים חשמליים, ממאגרי מזון צמחיים, מ

פעם באדמה, contaminants אורגני אינטראקציה עם חלקיקים קרקע, נוזלי בשר, ואת הקהילה המיקרוביאלית הילידים.טבע של אינטראקציות אלה תלוי במבנה הכימי של contaminant, תנודתיות, solubility, ואת זיקה לחומר אורגני או משטחים. הידרופובי נוטה sorb על אדמה חומר אורגני או משטחים, בעוד יותר מים נחמה לזיהומים מכניים או לא רק כדי להתמוסס תכונות מכניות של מים.

השפעה על Soil מכני Properties

נוכחותם של contaminants אורגני יכול להוביל לשינויים שונים בהתנהגות מכנית הקרקע.התת הבאה מפרטת כל השפעה גדולה.

כוח Shear

כוח Shear הוא היכולת של הקרקע להתנגד לחיכים לאורך פני השטח הפנימי והוא פרמטר מפתח ביציבות המדרונות, עיצוב בסיס, ואדמה לשמר מבנים.מזהמים אורגניים לעתים קרובות להפחית את עוצמתה של הרדאר באמצעות מנגנונים מרובים. הידרופחמימנים לא קוטביים, למשל, יכולים לחבוש חלקיקים קרקעיים דקים, להפחית את החיכוך הבין-חלקיקי ואת הכפלה.

שינוי Stiffness and Modulus

סטייפיות, בדרך כלל קוונטית על ידי מודלוס או של יאנג, מתאר כיצד אדמה מתפרעת תחת עומס.קונפלציה יכולה להפחית את הנוקשות על ידי שינוי מצב הלחץ האפקטיבי, להחדיר מגעים חלקיקים, או שינוי המבנה הפנימי של הקרקע, למשל, נוכחות של נוזל נמוך-ראייה אורגני בחללים יכול להפחית את הנוקשות של הקרקע הפגומה לעתים קרובות, אבל ירידה משמעותית של דלקות חום-חול, יש השפעה שלילית על פני רמת חום של 40%.

שיפור יכולת

דחיסות מתייחסת לשינוי הנפח המתרחש תחת לחץ יישומי.מתאים אורגניים יכולים להגביר את הדחיסות על ידי משבשת הסדר המבני של הקרקע.Ins, זיהום עם נוזלים אורגניים יכול לגרום לאדמה להתנהג יותר כמו סלורי, המוביל להתנחלויות גדולות יותר תחת עומס.נוכחות של מולקולות אורגניות יכול גם להפחית את הלחץ האפקטיבי עקב השפעות סמוטיות, וכתוצאה מכך התנגשויות נוספות של נפט גולמי על ידי תצפיות חמורות על פני השטח.

שינויים ב Permeability

אחריות שולטת ביכולת של נוזלים לזרום דרך אדמה.מזהמים אורגניים יכולים להפחית או להגדיל את ההקצנה בהתאם לנכסים שלהם. Dense, מולקוליום הידרוקרבן יכול לכווץ צווארי צוואר הרחם, להפחית את מוליכות הידראולית. לדוגמה, שמן גולמי כבד או bitumen יכול להפחית באופן דרסטי את יכולת הנשימה באדמה חול.

מכניזם של אינטראקציה

ההשפעות המתוארות לעיל נובעות ממספר מנגנונים פיזיו-כימיים הפועלים בקנה מידה החלקיקים והפוד.

מודעות וקידוד

רבים של contaminants אורגני הם פני השטח ומודעות חזק על פני השטח מינרלים הקרקע, במיוחד חימר ו תחמוצת ברזל. ציפוי אורגני זה להפחית את הקשר הישיר בין חלקיקים מינרלים, הורדת חיכוך ו cohesion. בחלק מינרלים חימר, מודעות של cations אורגני יכול לגרום הרחבה בין שכבות, הגדלת הפלסטיות והדחיסות של הקרקע.

כימיה פואר פלויד ודיאלקטרי קבוע

תכונות מכניות Soil רגישים לכימיה של נוזל הפוד.מים טהורים יש קבוע דיאלקטרי גבוה (-80), המאפשר לו אינטראקציה חזקה עם משטחים של חימר טעונים, שמירה על שכבת כפול diffuse וכוחות רטימאליים הקשורים.כאשר מים נפוחים מוחלפים חלקית על ידי נוזל אורגני לא קוטבי (קבועים חשמליים -2-5), השכבות הכפולות, מה שגורם לחלקיקים זה יכול גם להיות מנפח באופן חלקי, אך עשוי לגרום למזג אווירי, אך גם להפחתה מסוימת של חומר פלסטי, אך עשוי לגרום להפחתה מסוימת, אך עשוי לגרום להפחתה מסוימת, אך גם להפחתה מסוימת, אך עשוי לגרום למזג אוויריתול, אך עשוי לגרום להפחתה מסוימת, אך עשוי לגרום להפחתה מסוימת של התנהגות פלסטיק, אך גם להפחתה מסוימת, אך גם להפחתה מסוימת, אך גם לתפקוד באופן חלקי, אך באופן חלקי, אך ורק של חומר, אך עשוי לגרום לעצימה, אך עשוי לגרום להפחתה מסוימת, אך באופן כללי, אך עשוי לגרום להפחתה מסוימת, אך עשוי לגרום להפחתה מסוימת של חומר, אך עשוי לגרום להפחתה מסוימת, אך עשוי לגרום להפחתה מסוימת של חומר, אך עשוי לגרום להפחתה מסוימת של חומר מינרלי, אך עשוי לגרום להפחתה מסוימת של חומר,

שינויים ביו-גיאוגוכימיקליים

ההשפלה המיקרוביאלית של contaminants אורגני יכול לייצר מוצרים מטבוליים כגון חומצות אורגניות, אלכוהול וחומרים פולימרים חוץ סלולריים (EPS) תרכובות אלה לשנות כימיה נוזלית ועלולות להמיס שלבים מינרלים, ובכך להגדיל את הנפיחות ולהחליש את הקרקע שלדים.בתנאים אנירוביים, biodegradation יכול להוביל לדור מתאן, אשר אם לכוד, להפחית את הלחץ יעיל ולהוביל לרקמות מסוימות, עלולות להיות מתחרות על פני השטח.

סוגים של קונטמינים אורגניים והשפעותיהם

כיתות שונות של contaminants אורגניות משפיעות על תכונות מכניות קרקע בדרכים נפרדות.השולחן הבא מסכם מאפיינים מרכזיים (הוצגו כרשימה בלתי מסודרת עבור תאימות ל-HTML):

  • (FLT:0Petroleum hydrocarbons (גזול, דיזל, שמן גולמי): irLT:1 להפחית כוח רציפות; עלייה דחיסות; ירידה ברווחה עבור שבריריות כבדות אבל עשוי להגדיל את הכדאיות עבור שבריר אור בשל פירוק של חומר אורגני: שפך, דליפות טנקים, זיכוך.
  • (FLT:0) פותרים (TCE, PCE, DCE): DCE): Dense non-aqueous-aqueous-שלב נוזלי (DNAPLs) שחדור עמוק לתוך פרופיל הקרקע; יכול לגרום לירידה משמעותית בכוח השריעה וליצור שברים עקב זרימת הצפיפות.
  • (FLT:0) פחמימנים ארומטיים (PAHs): FLT:1 Sorb חזק לחומר אורגני; יכול להגדיל את ה הידרופוביות הקרקע, צמצום חדירה מים ולשנות מתח יעיל.
  • (FLT:0) חומרי הדברה אורגנוכלורין ו- PCBs:03s:03: 1:1 אלה אבקות אורגניות מתמשך יש חצאי חיים באדמה.הם נוטים לקשור לחומר אורגני, בהדרגה להפחית את המרחב המפוח בין-גדיפות ונוקשות הקרקע אך גם עושים את הקרקע יותר מתפתלת.
  • (FLT:0) חומרים וממחמאות: אנדרט ( 1:1) משמש לעתים קרובות בשיקום, תרכובות אלה מתח פני השטח התחתון, הגדלת הניידות של אחרים contaminants.הם יכולים גם לפזר חלקיקים חימר, להפחית באופן דרמטי את עוצמת ה-Shear ואת הכדאיות הגוברת.

מחקרים ותצפיות שדה

תקריות בעולם האמיתי ממחישות את החשיבות המעשית של השפעות אלה.לאחר שפך שמן גולמי באזור החוף של ניגריה, החוקרים מדדו ירידה של 45% בקיבולת של הקרקעות החימר הבסיסית.השפיעה היגרה דרך אזור הדלוז ושינו את מדד הפלסטיות של הקרקע, מה שהופך אותו לדחוס יותר.

דוגמה נוספת היא אתר תעשייתי לשעבר בארצות הברית שבו trichloroethylene (TCE) הודלף במשך עשרות שנים. חקירות גיאוטכניות לפיתוח מחדש גילה כי זיהום TCE הפחית את העוצמה הבלתי מוזנחת של החימר על ידי 30% בהשוואה לאזורים שאינם מחוסנים.הזיהום גם יצר זרימה מועדפת לאורך תעלות שירות ישנות, המוביל לכדי יכולת אנטרופית הדורשת של מחלות מעומקות, אך מסובכות של אוכלוסיות מתוחכמות, אך מסובכות, אך ממושכות יותר, אך הן דורשות של אוכלוסיות מתוחכמות של אוכלוסיות מעוגלמות, אך מסובכות, אך ממושכות יותר, אך ממושכות יותר, אך ממושכות יותר, אך הן נטיות של אוכלוסיות מסובכות, אך מסובכות, אך הן נטיות של אוכלוסיות.

במקרים אלה מדגישים את הצורך באפיון גיאוגרפי וגיאו-טכני יסודי לפני כל בנייה על אדמה מזוהמת פוטנציאלית. סוכנויות רגולטוריות כמו FLT:0U.S. Environmental Protection Agency (EPA)BuildFLT:1 ו-FLT:2 European Environment Agency (EEA)FLT 3:FLT 3 לספק הנחיות להערכת האתר, אך בדיקות ספציפיות באתר נשאר חיוני.

שיטות בדיקה ואפיון

בדיקות גיאוטכניות לאמנת כגון Shear ישיר, דחיסה משולשת, וקונסוליה ניתן להתאים כדי להעריך את ההשפעה של contaminants אורגני.עם זאת, תשומת לב זהירה יש לשלם כדי למנוע אובדן של תרכובות תנודתיות.

  • (ב) ניסויים בזיהום: ⁇ 1 (FLT:1 ), אדמה נקייה מעורבת עם כמויות ידועות של מטרה מתכנסת ומחוספסת לתקופה מוגדרת לפני הבדיקה.זה מאפשר בידוד של אפקט contaminant ממשתנים אחרים.
  • (FLT:0) בדיקות דגימה ובדיקות ב- in-ituposition:FLT:1 Cone חדירת בדיקות (CPT) ו- vane Shear ניתן לבצע ישירות באזורים מזוהמים, עם זאת, נוכחות של contaminants עשויה להשפיע על קוראי חיישן; דחיסה חוצה-היקף עם תוצאות מעבדה מומלץ.
  • ניתוח מבנה:0Microstructural Analysis: FLT:1ir לסרוק מיקרוסקופ אלקטרוני (SEM) וכספית vasimetry intrusion porosimetry יכולים לחשוף שינויים בסידור חלקיקים וגיאומטריה נפוחה.
  • ניתוח:0Chemical analysis: FLT:1 Total Organic Carbon (TOC) ו- ספקטרום גז-mass spectrometry (GC-MS) הגדירו רמות זיהום וזיהוי תרכובות ספציפיות, סיוע בתיאום עם התנהגות מכנית.

החוקרים גם פיתחו הליכים מיוחדים, כגון השימוש במהירות הדופק לא הרסנית כדי לפקח על שינויים קשיחות לאורך זמן כמו ריכוז contaminant משתנה.עבור סקירה מקיפה של פרוטוקולי בדיקה, ה-FLT:0ASTM InternationalearFLT:1 סטנדרטיים על גיאוגרפיקה סביבתית לספק הדרכה רלוונטית.

אסטרטגיות תיווך והשפעתם הגיאו-טכנית

תיווך של זיהום אורגני אינו רק בעיה כימית; יש לו השלכות גיאוטכניות ישירות.טכניקות תיווך משותף כוללות:

  • (FLT:0) Bioremediation: FLT:1 מעורב מיקרואורגניזמים מעוררים מיקרואורגניזמים כדי לזלזל במזהמים.התהליך יכול לייצר EPS וגזים (למשל, CO2, מתאן) שמשנים את מרק הקרקע ואת הלחץ האפקטיבי. Post-remediation, הקרקע עשויה להיות תכונות מכניות שונות מאשר מקורי.
  • (FLT:0) שטיפת Soil: FLT:1 השתמש בגולשים או פותרים כדי לחלץ contaminants.זה יכול להסיר קנסות ולשנות את חלוקת גודל החלקיקים, פוטנציאל להגביר את יכולת הדחיסה.
  • (הופנה מהדף [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[[[[[[[1924]]]] [[[[1924]]]]]]]] [[[[[[[[[[19[[19
  • (FLT:0Chemical oxidation: FIRLT:1) זרקה של חמצון (למשל מימן persulfate) כדי degrade contaminants.התגובות יכולות לייצר חום וגזים, שינוי לחץ נקבובי וגורם פוטנציאלי למכסה מקומית.

מהנדסים חייבים לשלב שיקולים גיאוטכניים בעיצוב תיווך.לדוגמה, אם טיפול תרמי נבחר, טמפרטורת היעד צריכה להיות מוגבלת כדי להימנע מנזקי אדמה מופרזים. בדומה לכך, ביו-התיווך עשוי לדרוש זריקה של חומרים מזינים וחמצן, אשר יכול להפריע למבנה הקרקע.

הנדסה גיאוטכנית Implications

התכונות המכאניות השונות של אדמה מזוהמת יש השלכות ישירות על עיצוב בסיס, יציבות מדרדר, וערכי אדמה.

  • (ב) ,0) ,הכוח המגביל את האפר עשוי לדרוש הולכי רגל גדולים יותר, יסודות עמוקים יותר, או שיפור קרקע (למשל, קומפקטיות, עמודות אבן).
  • (ב) ⁇ :0) דחיסות מוגברת מובילה להתנחלויות הכוללות והבדליות יותר.לטעון או ניקוז אנכי עשוי להיות נדרש כדי להאיץ את ההתערבות לפני הבנייה.
  • יציבות:0 (Slope יציבות: 1FLT) 1 Contamination לאורך פני השטח של חלקלקים פוטנציאליים יכול להוריד את הגורם של בטיחות. חתכים זמניים או מדרונות קבועים באזורים מזוהמים דורשים ניתוח זהיר ואולי ייצוב עם גיאוסינתזה או ציפורניים אדמה.
  • (FLT:0Ground שיפור: FLT:1) שיטות מסורתיות כמו קומפקטיות דינמיות עשוי להיות לא יעיל אם contaminants להפחית את כוח הקרקע; שיטות חלופיות כגון אדמה עמוקה ערבוב עם כוויות מלטניות משמשים לעתים קרובות, אבל אינטראקציה בין כושרים לבין חומר אורגני חייב להיות מוערך כדי להבטיח ריפוי תקין.
  • (FLT:0) עמידות לטווח ארוך: FLT:1 , residual contaminants או את ההשפלה שלהם על ידי מוצרים עשוי להמשיך להשפיע על התנהגות הקרקע במשך עשרות שנים, הדורש ניטור ותחזוקה.

מהנדסים גיאוטכניים הפועלים באתרי חומים צריכים לשתף פעולה הדוק עם מדענים סביבתיים וסוכנויות רגולטוריות כדי לפתח הבנה מקיפה של פרופיל זיהום והשלכות מכניות שלה.פרקטיקה סטנדרטית עכשיו כוללת אופי אתר גיאוגרפית של האתר, כפי שממליץ על ידי ארגונים כמו FLT:0Geological Society of AmericaFLT:1 ו-F:2American Society of Civil Engineers (CEBA) 3.

כיוונים עתידיים למחקר

בעוד התקדמות משמעותית נעשתה בהבנה כיצד מכשפים אורגניים משנים את מכניקת הקרקע, מספר פערים נותרו.

  • (FLT:0) אינטראקציות בין-על-חושניות: ⁇ 1) רוב המחקרים בודקים contaminants יחיד, אך אתרים אמיתיים לעיתים קרובות יש תערובת. Synergistic או antagonistic אפקטים על תכונות מכניות זקוקים לחקירה שיטתית.
  • (FLT:0) אפקטים של הזדקנות לטווח ארוך: 1FLT:1, תכונות אדמה מזוהמת יכול להתפתח לאורך שנים בשל מזג אוויר, ביומדציה, וניכויים. [+] מחקרים לטווח ארוך נדרשים כדי לאמת תחזיות מעבדה.
  • (FLT:0Microbial Geo-chemo-mechanical הפיכה:FLT:1 לפתח מודלים חיזוי כי זוג קינטיקה ביומדן עם שינויים בלחץ לחץ יעיל יהיה לשפר את הערכת הסיכון.
  • (FLT:0) שינויים בנכסים המושרה: FIRLT:1) מחקר נוסף נדרש על כמה טכניקות תיווך שונות לשנות את השלמות המכנית של הקרקע, במיוחד עבור שיטות מתפתחות כגון התחדשות אלקטרוקית וננו בקנה מידה אפס ברזל.
  • (FLT:0) שיקולי שינוי האקלים: 1) שינויים בדפוסי טמפרטורה ומשקעים עשויים להשפיע על התחבורה והעקשנות של זיהום אורגני, כמו גם על ההשפעה המכנית שלהם. אירועים קיצוניים כמו שיטפונות יכולים לשגשג מחדש של contaminants ולשנות את בד הקרקע.

ככל שהביקוש לפיתוח מחדש של אדמות מזוהמות גדל, השילוב של הנדסה סביבתית וגיאו-טכנית יהיה אפילו יותר קריטי.על ידי קידום ההבנה שלנו של ההשפעה של contaminants אורגניים על נכסים מכניים קרקעיים, אנו יכולים לעצב פתרונות בטוחים יותר, בר קיימא יותר לתשתיות ולשיקום סביבתי.