Soil, tarım, altyapı ve doğal ekosistemler için temel olarak hizmet eden dinamik ve karmaşık bir ortamdır - güç, sertlik, sıkıştırılabilirlik ve permeability dahil - yük taşıma kapasitesi, eğim stabilitesi ve yeraltı kirliliğinin tanıtılması için kritiktir. Ancak, organik kirleticilerin endüstriyel dökülmesi, uygunsuz atık tarım, kimyasalları ve yeraltı depolama tankları bu özellikleri dramatik şekilde değiştirebilir.

Soil'deki Organik Kirminantları Anlamak

Organik kirleticiler, geniş bir karbon bazlı kimyasalları, hem doğal hem de sentetik. Yaygın örnekler petrol hidrokarbonları (örneğin benzin, dizel ve ham petrol gibi), kloratlı çözücüler (örneğin, trikozenfeksiyonlar gibi), poli Çevrimsel aromatik hidrokarbonlar (PAHs), pestisitler, onunbisitler ve endüstriyel poliklorinated biphenyller (PCBs) gibi ürünler.

Toprakta organik kirleticiler toprak parçacıklarıyla etkileşime girdiğinde, pore sıvıları ve yerli mikrobiyal topluluk.Bu etkileşimlerin doğası, kirleticinin kimyasal yapısına, volücuksiyonuna ve organik madde veya mineral yüzeylere bağlı olarak değişebilir. Hidrofobik bileşikler için bağımlılık, toprak matrisleri veya çamur yüzeyleri üzerine şeytani maddelere eğilimlidir, ancak daha fazla su çözünen kirleticiler, su akışının içine girebilir veya yeraltı suyuyla göç edebilir.

Soil Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi

Organik kirleticilerin varlığı toprak mekanik davranışında birkaç farklı değişikliğe yol açabilir. Aşağıdaki alt bölümler her büyük etki.

Azaltılmış Shear Strength

Shear gücü, iç yüzeyler boyunca kayarlığa direnme yeteneğidir ve eğim stabilitesinde anahtar bir parametredir, temel tasarım ve toprak yapıları korur. Organik kirleticiler genellikle birden çok mekanizmayla hear gücünü azaltır. Örneğin, su geçirmez olmayan hidrokarbonlar, yağ ile% 30 azaltılabilir.

Alternatif Stiffness ve Modulusulus

Stiffness, tipik olarak elastik modulus veya Young'ın modeulusalasyonu tarafından ölçüldü, bir toprak boşluğunun altında bir toprak kaymasının nasıl azaltılabileceğini açıklar.Sürekli kesme işlemi,% 40'a kadar azaltıcı veya iç yapı değiştirme, örneğin, iç ağ içindeki düşük ücretli organik sıvının varlığı geçici olarak, bu da toprağa bağlı olarak azalır.

Artan Uyumluluk

Kondisyon, uygulanan stres altında meydana gelen hacim değişikliğine işaret eder. Organik kirleticiler toprak yapısal düzenlemesine yol açan, organik sıvılarla kirlenmeye neden olabilir, topraktan daha fazla hareket etmeye yol açabilir, daha büyük bir miktarlar, organik moleküllerin varlığı da bu tür topraklar için etkili bir şekilde bir risk altında inşa edebilir, özellikle de atıkların tahrip edici sitelerdeki arazilerin tahrip edilmesiyle ilgili arazilerin tahrip edilmesi durumunda, özellikle de su kirliliğini azaltılabilir.

Permeability'de Değişiklikler

Permeability, toprak yoluyla akış için sıvıların yeteneğini yönetir. Organik kirleticiler ya da mülklerine bağlı olarak permeability artırabilir veya artırılabilirlik sağlayabilir. Dense, vius Hidrokarbonlar, log pore boğazları azaltır, hidrolik iletkenliği azaltır. Örneğin, ağır ham petrol veya bitimsizliğin kumdan daha yüksek bir yoğunlukta olduğunu anlar ve toprağın organik maddelerini tasarlayabilir veya yeniden tahmin edebilir.

Etkileşimli İlişkiler

Yukarıda açıklanan etkiler, parçacık ve pore ölçeğinde çalışan birkaç fizyko-kimyasal mekanizmadan ortaya çıkar.

Bağlanma ve Kaplama

Birçok organik kirleticiler yüzeysel ve reklamlarorb toprak yüzeylerine güçlü bir şekilde, özellikle de killere ve demir oksitlere karşı.Bu organik kaplama, mineral parçacıkları arasındaki doğrudan teması azaltır, daha düşük sürtünme ve kohesion. Bazı çamur minerallerinde, organik casyonların adsorbuluşu, toprak plato genişlemesine ve sıkıştırılabilirliği artırabilir.

Pore Akışkanları Kimya ve Dielektrik Sürekli

Soil mekanik özellikleri, pore sıvısının kimyasına karşı hassastır. Saf su yüksek bir dielektrik sabiti vardır (~80, ki bu, şarj edilebilir kil yüzeylerle güçlü bir şekilde etkileşime girebilmeli, diffüz iki tabakada ve ilişkili repülsif kuvvetlerde bir artış sağlar.

Biyodegradasyon ve Biyogeokimyasal Değişiklikler

Organik kirleticilerin mikrobiysel bozulması, organik asitler, alkoller ve ekstracellu polimerik maddeler (EPS) gibi metabolik ürünler üretebilir ve böylece toprak iskeletlerini güçlendirebilir ve enerjilerini zayıflatır.Bu sayede biyodegradasyon, kapanmışsa, etkili stresleri azaltır ve ani başarısızlıklara neden olabilir.Diğer yandan, bazı bakterilerde, bazı bakteriler, toprak parçalarını birbirine bağlar, potansiyel olarak birlikte artan kohesiyonlar üretmelidir.

Organik Kireçlerin Türleri ve Etkileri

Organik kirleticilerin farklı sınıfları, toprak mekanik özelliklerini farklı şekillerde etkiler. Aşağıdaki tablo anahtar özellikleri özetliyor (resmi olmayan bir liste olarak HTML uyumluluğu için):

  • [FONT:0)Petroleum hidrokarbonları (gazoline, dizel, ham petrol): Hear gücünü ve sertliklerini azaltır; ağır kesilebilirlik için düşüklüğü azaltır, ancak organik maddeden dolayı ışık parçaları için permeability artırabilir.
  • [FONT=0)Chlorinated Diesels (TCE, PCE, DCE):), Dişsiz olmayan faz sıvıları (DNAPLs) toprak profiline derinleşen, oar gücünde önemli azalmaya ve yoğunluklara yol açan akışlar nedeniyle sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık karışır.
  • [FONT=0)Poly Çevrimsel aromatik hidrokarbonlar (PAHs):[Dönetici maddeye güçlü bir şekilde zarar verebilir; toprak Hidrofobikliğini artırabilir, su sızmasını azaltabilir ve etkili strese etkisi azaltır, ancak PAHs bir şekilde artar.
  • [FONT:0)Organochlorine pestisitleri ve PCBler:[Döneticiler) Bu kalıcı organik kirleticiler toprakta uzun yarı hayattalar var.
  • [FONT:0]Surfactants ve emulsifier:[Dönetici: 1 ) Genellikle remediasyonda kullanılır, bu bileşikler daha düşük yüzey gerilimi, diğer kirleticilerin hareketliliğini artırmak, ayrıca çamur parçacıkları dağıtabilir ve sürekli olarak oar gücü azaltır ve permeability artırabilir.

Vaka Çalışmaları ve Alan Gözlemleri

Gerçek dünya olayları bu etkilerin pratik önemini göstermektedir. Nijerya sahil bölgesinde ham petrol kirliliğinin ardından araştırmacılar, alt zeminlerin kapasitesinde% 45 azaltımı ölçtü.

Bir başka örnek, ABD'de trikozenfeksiyonu (TCE) on yıllardır sızdırılmış olan eski bir endüstriyel sitedir. TCE kirliliğinin, toprak buharının ve biyostimülasyonun bir kombinasyonunu azalttığını ortaya koydu, ancak kalın temel plakalar ve daha derin bir yük yolları da yarattı.

Bu vakalar, potansiyel olarak kontraseptif arazi üzerinde herhangi bir inşaattan önce kapsamlı geokimya ve geoteknik karakterizasyon ihtiyacını işaret ediyor.Üye özgü testler site değerlendirme için kılavuzlar veriyor, ancak siteye özgü test önemlidir.

Test ve Karakterizasyon Yöntemleri

Doğrudan shear, tri aksi haldeki sıkıştırma ve konsolidasyon gibi Konvansiyonel geoteknik testler organik kirleticilerin etkisini değerlendirmek için uyarlanabilir. Bununla birlikte, dikkatli dikkat, uçucu bileşiklerin kaybından kaçınmak için numune koruma ve kullanım için ödenmesi gerekir.

  • [FONT:0)Kongre kirliliği deneyleri: [Döntilmiş bir süre önce belirlenmiş bir süre için kullanılan bir hedef kirletici ve tedavi edilen miktarlarla temiz toprak karıştırılır. Bu, kirleticinin diğer değişkenlerden etkilenmesine izin verir.
  • [FONT:0]Field örnekleme ve in-situ testleri: Cone penetrasyon testi (CPT) ve vane hear testleri, doğrudan kontraseptif bölgelerde yapılabilir, gerçek zamanlı veriler sağlar. Ancak, kirleticilerin varlığı sensör okumalarını etkileyebilir; laboratuvar sonuçları ile çapraz-kalibrasyon önerilir.
  • [FONT:0)Mikrostructural analiz:[Dönetici:[Dönetici:0) Mikroskop (SEM) ve paracury inpost porosimetri, parçacık düzenlemesi ve pore geometrisinde değişiklikler ortaya çıkarabilir.Bu teknikler makrooskopik mekanik değişiklikleri açıklamaya yardımcı olur.
  • [FONT=0)Chemical analizi: [Dönetici: [Dönetici: 0,4] Total organik karbon (TOC) ve gaz kromatografi-mass sptrometri (GC-MS) kirletici seviyelerini ölçmek ve belirli bileşikleri tanımlamak, mekanik davranışlarla korelasyona yardımcı olmak.

Araştırmacılar ayrıca, çevresel geoteknikler üzerinde yapılan kirletici konsantrasyonlar gibi zaman içinde sertlik değişiklikleri izlemek için tahrip edici olmayan ultrasonik pul hızının kullanılması gibi özel prosedürler geliştirdiler.Test protokollerinin kapsamlı bir incelemesi için, [[0ConASTM International standartları)

Remediation Strategies ve onların Geoteknik Etki

Organik kirliliğin düzeltilmesi sadece kimyasal bir konudur; doğrudan geoteknik sonuçlar vardır: Ortak remediasyon teknikleri şunları içerir:

  • [FONT:0)Bior tarafından yönlendirildi:[Döneticileri teşvik eden mikroorganizmalar, beton ve gazlar üretebilir (örneğin, CO2, methane) toprağı değiştirme ve etkili stres.
  • [FONT:0)Soil çamaşır:[Döneticileri veya çözücüleri kirleticileri kirleticileri tüketerek, parçacığın boyut dağılımını kaldırabilir ve değiştirir, potansiyel olarak daha sıkıştırılabilirlik.
  • [FONT:0) ⁇ tedavisi:[DÜDÜT:1) Organik kirleticileri buharlaştırmak için toprağı ısıtın (örneğin, toprak buharı veya in-situ termal dehidrasyon) Isıtma, çamur minerallerinde geri dönüşümlü değişikliklere neden olabilir (kuruluş, çatlaklar, mineral dönüşümü) ya da azaltılabilir (eğer desiclik artarsa).
  • [FONT:0)Chemical oxidasyon: İnjektif oksit oksitler (örneğin, hidrojen peroksit, persulfate) ısı ve gazlar üretebilir, reaktif likfaksiyonu değiştirebilir ve potansiyel olarak lokalize edebilir.

Mühendisler geoteknik düşünceleri yeniden aracılık tasarımına entegre etmelidirler. Örneğin, termal tedavi seçilirse, hedef ısı aşırı toprak hasarlarından kaçınmak için sınırlı olmalıdır. Benzer şekilde, biyoremediasyon, toprak yapısını rahatsız edebilir. A detailedurFLT:0Stratestate Technology & Regulationy Council (ITRC)).

Geoteknik Mühendislik Implikasyonları

Kirlenmiş toprakların değişen mekanik özellikleri temel tasarım, eğim stabilitesi ve dünya işleri için doğrudan etkilere sahiptir. Anahtar düşünceler şunlardır:

  • [FONT:0]Foundation having kapasite:[Dönetici] Az önce, daha büyük ayaklamalar, daha derin temeller veya toprak iyileştirmeleri (örneğin, kompaktlaştırma, taş sütunları).
  • [FONT:0]Settlement:[Dönetici:[Dönetici) Artan sıkıştırılabilirlik toplam ve diferansiyel yerleşimlere yol açabilir.
  • [FONT:0]Slope istikrar:[Dönetici:[Döneticileri) Potansiyel kayma yüzeyleri boyunca kesintiler güvenlik faktörünü azaltabilir. Geçici kesimler veya kontraseptif bölgelerdeki kalıcı eğimler dikkatli analiz gerektirir ve muhtemelen geostezler veya toprak tırnakları ile stabilizasyon gerektirir.
  • [FONT:0)Ground iyileştirme:[Dönetici kompaktlaştırma gibi geleneksel yöntemler toprak gücünü azaltırsa etkisiz olabilir; çimentolu bağlayıcılarla karıştıran derin topraklar gibi alternatif yöntemler genellikle kullanılır, ancak bağlayıcılar ve organik madde arasındaki etkileşim doğru tedaviyi sağlamak için değerlendirilmelidir.
  • [FONT:0]Uzun vadeli dayanıklılık: [Dönemli kirleticiler veya ürünlerin bozulması on yıllar boyunca toprak davranışını etkilemeye devam edebilir, izleme ve bakım gerektiren mikrobik aktivite, gaz üretebilir, oave veya güç kaybına neden olabilir.

Geoteknik mühendisler kahverengi tarlalarda çalışan mühendisler, çevre bilim adamları ve düzenleyici ajanslarla işbirliği içinde olmalıdırlar ve bu da, hem de iç mekan mühendislerinin (AS) gibi organizasyonlar tarafından önerilen geoenvironmental site karakterizasyonu içerir.

Future Research

Organik kirleticilerin toprak mekaniklerini nasıl değiştirdiğini anlamakta önemli ilerlemeler kaydedilmiş olsa da, birkaç boşluk devam etmektedir. Future çalışmaları odaklanmalıdır:

  • [FONT:0) Çok-kontaminant etkileşimleri:) Çoğu araştırma tek kirleticileri inceler, ancak gerçek siteler genellikle mekanik özellikler üzerinde enerjik veya antagonistik etkiler sistematik bir araştırmaya ihtiyaç duyar.
  • [FONT:0]Uzun vadeli yaşlanma etkileri:[Dönetici:[Döntilmiş toprak özellikleri, hava durumu, biyodegradasyon ve leaching. Long-term alan izleme çalışmaları laboratuvar tahminlerini doğrulamak için gereklidir.
  • [FONT:0)Mikrobial geo-chemo-mechanical coupling:[Dönetici: 1) Farklı biyodegradasyon kinetiği, pore basıncındaki değişikliklerle ve etkili stresle ilgili tahmin modelleri geliştirmek risk değerlendirmelerini sağlayacaktır.
  • [FONT:0)R tarafından yönetilen mülk değişiklikleri: Daha fazla araştırma, toprağın mekanik bütünlüğüni nasıl değiştirir, özellikle de elektrokintik remediasyon ve nano-scale sıfır-valent demir enjeksiyonu gibi gelişmekte olan yöntemler için gereklidir.
  • [FONT:0]Climate değişimleri: Sıcaklık ve yağış desenlerindeki değişiklikler organik kirleticilerin taşınmasını ve sürekliliğini etkileyebilir ve selseçleri gibi aşırı olaylar kirleticileri yeniden hareket edebilir ve toprak kumaşlarını değiştirebilir.

Konsüle edilmiş toprakların yeniden geliştirilmesi talebi büyüdükçe, çevresel ve geoteknik mühendisliğin entegrasyonu daha da kritik hale gelecektir. Toprak mekanik özellikleri üzerindeki organik kirleticilerin etkisini ilerleterek, altyapı ve çevresel restorasyon için daha güvenli, daha sürdürülebilir çözümler tasarlayabiliriz.