2.2.2静力触探法

　　应用于原位探测的静力触探法，可结合其它地球物理探测技术，以更精确的方式计算地层渗透系数，其计算公式为[1415]：

　　k=KDUαγw 4σ’v0KD=1 BqQt

　　式中：k为渗透系数；γw为水的容重；σ’ν0为初始垂向有效应力；U为圆锥贯入率；a为圆锥仪半径；KD为水力传导指数；Bq为孔隙水压力比；Qt为顶尖阻力。

　　尽管触探法探测出的k值范围有限，但通过此技术可以获得高分辨率的垂向渗透系数[16]。目前CPT技术发展主要涉及到两个方面，一方面是对原有的CPT探头进行改进以克服钻进过程中由于机器的原因导致结果偏差，同时增强该技术的探测能力，如CPTu（CPT with Pore Pressure Dissipation Test）可以解决由于压缩作用，人为的造成渗透系数偏低问题；SCPT（CPT with Geophone）通过携带地震检波器，可增强CPT对污染物及地层岩芯的探测能力[17]。Bennett，P等[18]和Gloaguen E等[19]先后使用了CPT及CPTu技术在原位进行渗透系数表征，均获得高分辨率的渗透系数。另一方面是对经验公式的改进，最早的一些研究人员是以钻头尖端角度为90°作为假设条件进行经验公式推算的，因此60°或其他角度的钻头尖端角度不适合该经验公式。Wang等[20]提出了新的计算方法，该方法对任何钻头尖端角度均适用，可更精确的对土壤渗透系数进行计算。

　　2.3有机污染物探测

　　DPT技术可以通过在钻头上安装探测仪，半定量探测地层中污染物的浓度。原位污染探测技术包括：激光诱导荧光技术（Laser Induced Fluorescence，LIF）和薄膜界面探测技术（Membrane Interface Probe，MIP）。

　　2.3.1激光诱导荧光

　　LIF 包括激发源、探测系统两部分。激发源发射的紫外激光经过光纤线到达光纤探头，探头顶端的分子被激活并发出荧光；探测系统根据收集到的不同荧光强度来探测污染物质[2122]。LIF技术可以探测的污染物包括：石油、木馏油、五氯苯酚以及其它能发出荧光的苯酚类[23]。

　　LIF进行污染场地探测案例已有报道。Lee等[24]在实验室使用人工配置的砂、粉土/黏土土柱、多环芳香烃（包括菲和芘）模拟污染场地，并使用激光诱导荧光（LIF）和最小二乘回归分析法（PLS）研究LIF数据与土壤特征之间关系，发现LIF对多环芳香烃探测结果与高效液相色谱法的测定结果具有高度相关性，而且LIF数据与多环芳香烃的荧光波长有关。尽管LIF能较准确半定量地识别有机物，但是LIF还存在以下缺点：不能探测出非水相液体（NAPL）存在的状态（自由相或残留相）；只能对可以发出荧光的物质进行探测；探测信号容易受土层岩心变化、土壤含水量影响，导致污染物探测结果发生偏差。 因此，研发LIF可搭载的探测器（如红外光谱仪）以增强对地层中污染物的探测能力，同时设计更精确的LIF校正方法（去除土壤物质组成及水分含量影响）是未来研究工作的重点。

　　2.3.2薄膜界面探测

　　在直推技术钻机上配备MIP可以实时的半定量地获取场地污染分布特征及范围[25]。其原理见图2。

　　图2膜界面探测原理示意图

　　Fig.2Schematic diagram of membrane interface probe

　　MIP在国外应用已经比较广泛。例如，McAndrews等[26]在对怀俄明州空军基地、田纳西州机密安全生产场三氯乙烯污染羽的探测中使用了薄膜探测技术（MIP），发现相比于DPT取样技术，MIP生成的数据可以更全面地了解地下情况，同时MIP可以减少土壤和地下水取样的数量。但是试验中发现MIP对于较低的污染物存在探测限制，需要进行辅助土壤及地下水室内样品分析。为了精确地了解MIP的探测限度及MIP系统的敏感性，Bronders 等[27]使用携带不同配置探测器的MIP系统在场地及实验室进行试验性研究，结果表明MIP系统探测敏感性受污染物浓度及接触时间影响，对甲苯的探测限度分别为：FID为4 ppm、PID为10 ppm；对于脂肪族氯代烃（CAHs）的探测限度为：FID为10 ppm、PID为4～50 ppm。并提出了当配备2 mL取样环-毛细管柱和吹扫捕集系统-毛细管柱后可以提高检测精度。Jan Bumberger[28]、Gerstner[29]等进行原位实验时发现，MIP探测信号有明显的重叠现象，Jan Bumberger认为由

　　于输出管中挥发性有机物残留所致，并通过对比试验提出使用双探测器及连接可移动质谱仪，可解决信号重叠现象，他还指出使用加热型输出管，可更彻底的解决有机物残留问题。

　　MIP可结合连续取样技术对研究区进行污染羽精确刻画，同时通过结合直推成井技术可进行污染物自然衰减及地下水有机污染修复监测[3032]。Huang W Y等[33]对台湾氯乙烯污染场地调查时，采用MIP结合直推钻进连续取样室内分析，对污染源范围进行圈定。Cooper E等[34]使用MIP结合直推成井及高精度探测技术，对北卡罗来纳州某污染场地进行调查，他指出高精度污染范围的获得，可使修复剂注入量减少了40%，同时减少了35%的修复费用。

　　3结论

　　直接推进钻探技术是污染场地调查的重要手段，具有钻机轻便、推进迅速、灵活方便、对地层干扰小等优点，可在场地进行土层连续取样，探测地层渗透系数，还可以半定量探测地层中的有机污染物。然而DPT技术也存在一些固有的缺点，直接推进所需的驱动力比传统回转钻进要大，钻进过程中会产生土层压缩，探测结果受污染物质浓度、土层岩性、土壤含水量等影响。另外当钻探深度较大时，钻杆与孔壁产生的摩擦力会形成巨大的阻力，因此直接推进的钻探深度较小，这在很大程度上限制了它各项功能的应用。

　　我国东部的东北平原、华北平原、长江中下游平原和珠江三角洲是我国最发达的经济带，也是主要的污染场地分布区。由于这些平原第四系地层厚度大，一些重金属和/或DNAPL污染物在长期的污染历史中可能通过优势通道渗透到较深的地层，DPT钻进技术将很难有效完成该深度的探测工作。因此，在这类场地的调查中，需要将DPT技术与传统回转钻进技术相结合，才能完全刻画污染物的分布。

　　随着我国污染场地的披露，调查过程中DPT结合其它高精度探测技术，可节约成本并能精确刻画污染羽范围，对后续修复技术方案选择，提供有效的数据。但目前使用的DPT钻机均为进口，价格昂贵。随着我国对该类钻机需求量的增加，需要加大自主研制力度，发展较大功率、钻探深度较大、口径较大的DPT钻机。

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