WŁAŚCIWOŚCI GEOLOGICZNO-INŻYNIERSKIE I MIKROSTRUKTURALNE GLIN LODOWCOWYCH ZANIECZYSZCZONYCH SUBSTANCJAMI ROPOPOCHODNYMI

(1)

W£AŒCIWOŒCI GEOLOGICZNO-IN¯YNIERSKIE I MIKROSTRUKTURALNE

GLIN LODOWCOWYCH ZANIECZYSZCZONYCH SUBSTANCJAMI ROPOPOCHODNYMI

ENGINEERING-GEOLOGICAL AND MICROSTRUCTURAL PROPERTIES OF GLACIAL TILLS POLLUTED WITH PETROLEUM SUBSTANCES

DOROTAIZDEBSKA-MUCHA¹, CECYLIASZYSZKO¹, JERZYTRZCIÑSKI¹

Abstrakt. Badania przeprowadzono na terenie bazy paliwowej po³o¿onej w pó³nocno-wschodniej Polsce, gdzie poziomy gliny lodowco- wej zosta³y zanieczyszczone olejem napêdowym w obrêbie pola podziemnych zbiorników. W artykule przedstawiono charakterystykê mi- krostruktury gruntu niezanieczyszczonego (NS) oraz gruntu zanieczyszczonego (SR) in situ olejem napêdowym (ON). Dokonano równie¿

analizy zmian parametrów geologiczno-in¿ynierskich: uziarnienia, gêstoœci w³aœciwej szkieletu gruntowego, granic konsystencji oraz wskaŸ- nika plastycznoœci w zale¿noœci od stopnia zanieczyszczenia ON past gruntowych sporz¹dzonych z gruntu NS. Badania mikrostrukturalne przeprowadzono na próbkach NNS, natomiast do badañ parametrów geologiczno-in¿ynierskich przygotowano seriê past zawieraj¹cych 0, 2, 4, 8, 12, 16% wag. ON w stosunku do suchej masy gruntu. Pomiary uziarnienia przeprowadzone metod¹ pipetow¹ i mikroagregatow¹ wykaza³y, ¿e wraz ze wzrostem zanieczyszczenia zwiêksza siê zawartoœæ frakcji piaskowej, a spada zawartoœæ frakcji py³owej i i³owej. Wiêkszy zakres zmian uziarnienia uzyskano z badañ metod¹ mikroagregatow¹. Wartoœci granicy skurczalnoœci, plastycznoœci i p³ynnoœci oraz wskaŸ- nika plastycznoœci wzros³y, a gêstoœci w³aœciwej szkieletu gruntowego zmala³y wraz ze wzrostem zawartoœci ON. Spadek wartoœci gêstoœci w³aœciwej szkieletu gruntowego jest zwi¹zany z adsorpcj¹ wêglowodorów na ziarnach i cz¹stkach mineralnych. Badania mikrostrukturalne wykonane z zastosowaniem skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) oraz programu komputerowego STIMAN wykaza³y zwiêk- szenie porowatoœci, liczby mezoporów, œrednich i maksymalnych wartoœci obwodu, powierzchni i œrednicy porów w gruncie SR. Mikro- struktura gruntu SR sta³a siê bardziej izotropowa, na co wskazuj¹ spadek wartoœci wskaŸnika anizotropii mikrostruktury i liczby porów szczelinowatych oraz wzrost œredniej wartoœci wspó³czynnika formy porów.

S³owa kluczowe: mikrostruktura, glina lodowcowa, zanieczyszczenia ropopochodne, uziarnienie, granice konsystencji.

Abstract. In this paper the microstructural characteristic of glacial till polluted in situ with diesel oil (ON) is presented as well as the analysis of: particle size distribution, Atterberg limits, plasticity index and particle density in relation to the degree of the soil pollution.

The microstructural study was conducted on undisturbed soil samples, while the engineering-geological parameters were tested on soil pastes containing 0, 2, 4, 8, 12, 16% of ON. The obtained results showed that as the pollution degree increases the content of silt and clay decreases and the content of sand increases. It was observed in polluted samples that the values of Atterberg limits and plasticity index increased, while the particle density values decreased due to adsorption of hydrocarbons on soil particles. Microsturctural analysis was conducted using Scanning Electron Microscope (SEM) and STIMAN software. The analysis revealed an increase of values in such morphological parameters as: total porosity, number of mesopores, pore diameter, pore area and pore perimeter. The microstructure converted to more isotropic, which was supported by decrease in coefficient of anisotropy and number of fissure pores.

Key words: microstructure, glacial till, petroleum pollution, particle size distribution, Atterberg limits.

1Uniwersytet Warszawski, Wydzia³ Geologii, Instytut Hydrogeologii i Geologii In¿ynierskiej, ul. ¯wirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa;

dim@uw.edu. pl; jerzy.trzcinski@uw.edu. pl

(2)

z 2008 r. Nr 25, poz. 150, z póŸn. zm.; ustawa z dnia 16 kwietnia 2004 r. o ochronie przyrody – Dz.U. z 2009 r. Nr 151, poz. 1220, z póŸn. zm.; ustawa z dnia 3 lutego 1995 r.

o ochronie gruntów rolnych i leœnych – Dz.U. z 2004 r. Nr 121, poz. 1266, z póŸn. zm.; ustawa z dnia 30 kwietnia 2007 r.

o zapobieganiu szkodom w œrodowisku i ich naprawie – Dz.U.

Nr 75, poz. 493, z póŸn. zm.; ustawa z dnia 4 lutego 1994 r. – Prawo geologiczne i górnicze – Dz.U. z 2005 r. Nr 228, poz.

1947, z póŸn. zm.; rozporz¹dzenie Ministra Œrodowiska z dnia 9 wrzeœnia 2002 r. w sprawie standardów jakoœci gleby oraz standardów jakoœci ziemi – Dz.U. 2002 r. Nr 165, poz. 1359).

W latach 70. rozpoczêto w Polsce prace nad rozpozna- niem i likwidacj¹ zanieczyszczeñ ropopochodnych w pod³o¿u wodno-gruntowym (Koœcielniak i in., 2000), jednak¿e ros- n¹ce wydobycie, transport, przeróbka i u¿ytkowanie produk- tów naftowych stwarzaj¹ potencjalne zagro¿enie zanieczyszczenia œrodowiska naturalnego. Zarówno w zakresie plano- wania robót remediacyjnych, jak i oceny wp³ywu zanieczyszczenia na istniej¹ce lub planowane konstrukcje budow-

Fang, 2000; Herzig, 2001; Korzeniowska-Rejmer, Izdeb- ska-Mucha, 2006; Moavenian, Yasrobi, 2008; Izdebska-Mu- cha, Korzeniowska-Rejmer, 2009; Singh i in., 2009) oraz pa- rametrach mechanicznych gruntu (np. Barañski, 2000; Ko- rzeniowska-Rejmer, 2001; Khamehchiyan i in., 2007). Zna- jomoœæ tych zagadnieñ w zakresie mechanizmu zmian, oceny iloœciowej w zale¿noœci od jakoœci i zawartoœci zanie- czyszczeñ czy rodzaju gruntu nie jest jednak wystarczaj¹ca, aby móc kompleksowo oceniæ stopieñ zagro¿enia i zakres przekszta³ceñ w pod³o¿u gruntowym w przypadku jego zanieczyszczenia zwi¹zkami ropopochodnymi.

W artykule przedstawiono charakterystykê mikrostruk- tury gliny lodowcowej zanieczyszczonej in situ olejem napê- dowym oraz analizê zmian jej wybranych w³aœciwoœci, m.in.

uziarnienia, gêstoœci w³aœciwej szkieletu gruntowego i para- metrów konsystencji w zale¿noœci od stopnia zanieczyszczenia. S¹ to podstawowe w³aœciwoœci gruntu, maj¹ce kluczowe znaczenie przy jego ocenie jako pod³o¿a budowlanego lub materia³u do budowy barier izolacyjnych.

METODYKA BADAÑ

Próbki gruntu zosta³y pobrane na terenie bazy paliwowej po³o¿onej w pó³nocno-wschodniej Polsce. Zanieczyszczenie olejem napêdowym nast¹pi³o w obrêbie pola podziemnych zbiorników z paliwem, gdzie w wyniku awarii dosz³o do przepe³nienia jednego z nich i powierzchniowego rozlania oleju napêdowego (fig. 1, 2). Na obszarze, gdzie mia³y miejsce sp³yw i stagnacja oleju, nast¹pi³a pionowa migracja sub- stancji ropopochodnych w pod³o¿u gruntowym. Próbki gruntu do badañ laboratoryjnych zosta³y pobrane na terenie nie objêtym ska¿eniem (grunt niezanieczyszczony – NS) oraz na obszarze zanieczyszczonym (grunt zanieczyszczony – SR).

W profilu pionowym 2-metrowych szurfów stwierdzono wystêpowanie dwóch poziomów gliny lodowcowej (Izdeb- ska-Mucha, Trzciñski, 2007, 2008). Próbki gruntu pobrano z g³êbokoœci 1,5–1,7 m.

Badania mikrostrukturalne wykonano na próbkach o nie- naruszonej strukturze (NNS), natomiast badania uziarnienia, parametrów konsystencji oraz gêstoœci w³aœciwej przeprowadzono na pastach gruntu zanieczyszczonego w warunkach laboratoryjnych. Przygotowanie past gruntowych polega³o na

usuniêciu g³azików, wstêpnym rozdrobnieniu oraz wysusze- niu gruntu w temperaturze 105–110ºC. Nastêpnym etapem by³o roztarcie i przesianie gruntu przez sito o wymiarze oczek 2 mm. Tak przygotowany grunt zosta³ podzielony na 6 czêœci, z których ka¿da zosta³a zanieczyszczona olejem napêdowym (ON) w taki sposób, aby zawartoœæ oleju wynosi³a 0, 2, 4, 8, 12, 16% wag. w stosunku do suchej masy gruntu.

Badania sk³adu granulometrycznego przeprowadzono metod¹ pipetow¹ wg PN-88/B-04481 oraz metod¹ mikroagregatow¹ wg Myœliñskiej (2010). Analizy sedymentacyjne uzu- pe³niono analiz¹ sitow¹. Oznaczenie granicy plastycznoœci (wP) wykonano metod¹ wa³eczkowania wg PN-88/B-04481, a granicy p³ynnoœci (wL) metod¹ penetrometru sto¿kowego firmy Ele (UK) wg BS1377: Part 2: 1990: 4.3. Granicê skur- czalnoœci (wS) obliczono wg wzoru Krabbego z 1958 r. (za Schultze, Muhs, 1967): wS= wL– 1,25 IP, gdzie: wS– wilgot- noœæ granicy skurczalnoœci [%], wL – wilgotnoœæ granicy p³ynnoœci [%], IP– wskaŸnik plastycznoœci [%]. Badania gês- toœci w³aœciwej szkieletu gruntowego (rs) wykonano przy u¿yciu piknometru helowego firmy Micromeritics (USA).

(3)

Do badañ mikrostrukturalnych wykorzystano metodykê analizy mikrostrukturalnej z zastosowaniem skaningowego mikroskopu elektronowego SEM (Trzciñski, 1998, 2003, 2004; Izdebska-Mucha, Trzciñski, 2007, 2008). Przeprowa- dzono analizê jakoœciow¹ szkieletu i przestrzeni porowej oraz analizê iloœciow¹ parametrów morfometrycznych i geometrycznych przestrzeni porowej. Charakterystykê jakoœciow¹ wykonano na podstawie dokumentacji fotograficznej, a pro-

cedurê iloœciow¹ przeprowadzono z pomoc¹ oprogramowania STIMAN (Sokolov i in., 2002). Zastosowano klasyfikacjê mikrostruktur i przestrzeni porowej wg Grabowskiej-Olsze- wskiej i in. (1984). Badania wykonano z zastosowaniem mikroskopu firmy Jeol, model JSM 6380LA w Laboratorium Skaningowej Mikroskopii Elektronowej i Mikroanalizy Wy- dzia³u Geologii Uniwersytetu Warszawskiego.

WYNIKI BADAÑ

Badany grunt to glina górnego stadia³u zlodowacenia wis³y (Rabek, Œwierszcz, 2003). Zawartoœæ wêglowodorów w glinie z terenu ska¿onego wynosi³a 5394,8 mg/kg s.m., w tym 1456,6 mg/kg s.m. stanowi³y benzyny, a 3938,2 mg/kg s.m. oleje. Analiza rentgenostrukturalna wykaza³a, ¿e glina sk³ada siê z illitu, kaolinitu, smektytu i kwarcu. Na podstawie badañ w³aœciwoœci sorpcyjnych metod¹ b³êkitu metyle-

nowego (PN-88/B-04481, Piaskowski, 1984) okreœlono war- toœci powierzchni w³aœciwej – 24 m²/g oraz pojemnoœci wy- miany kationowej CEC – 3,09 meq/100 g.

Sk³ad granulometryczny. Rezultaty badañ sk³adu gra- nulometrycznego past gruntowych przedstawiono wtabeli 1 i nafigurze 3. Analiza porównawcza otrzymanych wyników wykaza³a znaczne ró¿nice w zawartoœci poszczególnych frak- Fig. 1. Fragment pola podziemnych zbiorników z paliwem.

Œcie¿ka przep³ywu oleju napêdowego zaznacza siê brakiem roœlinnoœci

Underground fuel tank field. The damage of grass shows the diesel oil flowing path

Fig. 2. Miejsce stagnacji oleju napêdowego

The site of diesel oil stagnation

T a b e l a 1 Wyniki badañ sk³adu granulometrycznego metod¹ analizy pipetowej i mikroagregatowej

Particle size distribution results from pipette method and microaggregate analysis

Zawartoœæ oleju napêdowego ON

[%]

Analiza pipetowa Analiza mikroagregatowa

frakcja piaskowa fp

[%]

frakcja py³owa f_p

[%]

frakcja i³owa fi

[%]

nazwa i symbol

gruntu

frakcja piaskowa fp

[%]

frakcja py³owa f_p

[%]

frakcja i³owa fi

[%]

nazwa i symbol

gruntu

0 51 30 19

Glina piaszczysta Gp

16 80 4

Py³p

2 52,5 30 17,5 15 81,5 3,5

4 54,5 28 17,5 15 83 2

8 55,5 27 17,5 22,5 75 2,5

12 56,5 26 17,5 21 75 4

16 58,5 26 15,5 27 70 3

(4)

cji uziarnienia. Wed³ug metody pipetowej wszystkie próbki okreœlone zosta³y jako glina piaszczysta (Gp), natomiast wed³ug metody mikroagregatowej jako py³ (p). Otrzymane wyniki pozwalaj¹ równie¿ zaobserwowaæ wp³yw zanieczyszczenia olejem napêdowym na sk³ad granulometryczny gruntu. Zarówno w analizie pipetowej, jak i mikroagregatowej stwierdzono wzrost zawartoœæ frakcji piaskowej, a spadek zawartoœci frakcji py³owej wraz ze wzrostem zanieczyszczenia gruntu. Zawartoœæ frakcji i³owej wg metody

mikroagregatowej jest bardzo niska i nie ró¿ni siê istotnie dla poszczególnych próbek (od 2 do 4%), natomiast wg analizy pipetowej maleje z 19 do 15,5%. Obserwuje siê, ¿e w analizie mikroagregatowej zmiany zawartoœci frakcji piaskowej i py³owej s¹ znacznie wiêksze ni¿ w analizie pipetowej.

Granice konsystencji i wskaŸnik plastycznoœci. Rezul- taty badañ granicy skurczalnoœci (wS), granicy plastycznoœci (wP) i granicy p³ynnoœci (wL) oraz wskaŸnika plastycznoœci Fig. 3. Krzywe uziarnienia past gliny lodowcowej zanieczyszczonej olejem napêdowym

p0 do p16 – wyniki badañ metod¹ pipetow¹ dla past zawieraj¹cych od 0 do 16% ON; m0 do m16 – wyniki badañ metod¹ mikroagregatow¹ dla past zawieraj¹cych od 0 do 16% ON

Grain size distribution of glacial till polluted with diesel oil

p0 to p16 – results from pipette method for samples containing from 0 to 16% of ON; m0 to m16 – results from microaggreagate analysis for samples containing from 0 to 16% of ON

T a b e l a 2 Wyniki badañ gêstoœci w³aœciwej szkieletu gruntowego, granic konsystencji

i wskaŸnika plastycznoœci

Particle density, Atterberg limits and plasticity index results

Zanieczyszczenie olejem napêdowym

[%]

Gêstoœæ w³aœciwar^s

[Mg/m³]

Granica skurczalnoœci wS

[%]

Granica plastycznoœci wP

[%]

Granica p³ynnoœci wL

[%]

WskaŸnik plastycznoœci IP

[%]

0 2,68 8,69 12,35 27,0 14,65

2 2,67 10,46 13,97 28,0 14,03

4 2,65 11,19 14,85 29,5 14,65

8 2,64 11,76 15,71 31,5 15,79

12 2,59 11,96 15,97 32,0 16,03

16 2,51 13,33 17,36 33,5 16,14

(5)

(IP) przedstawiono wtabeli 2oraz nafigurach 4i5. Wartoœci wszystkich granic konsystencji zwiêkszaj¹ siê wraz ze wzrostem zawartoœci oleju napêdowego ON zanieczyszczaj¹cego grunt. Wzrost ten jest prawie sta³y i wynosi oko³o 5,0–6,5%

dla ka¿dej z granic (najwiêkszy dla granicy p³ynnoœci).

Równie¿ zanotowano wzrost wskaŸnika plastycznoœci, ale ju¿ nie tak znaczny, niespe³na dwuprocentowy. Wykresy zale¿noœci granic konsystencji od zawartoœci oleju napêdo- wego wykazuj¹ wysoki wskaŸnik dopasowania, R²wynosi od 0,81 do 0,96.

Pomiary gêstoœci w³aœciwej szkieletu gruntowego (rs) wykaza³y, ¿e wraz ze wzrostem zanieczyszczenia olejem napêdowym wartoœci tego parametru malej¹ (fig. 6, tab. 2).

Stwierdzono spadek wartoœci z 2,68 Mg/m³ dla gliny NS (0% ON) do 2,51, Mg/m³dla gliny SR zawieraj¹cej 16%

ON. Zmiana ta wynika prawdopodobnie z obecnoœci wê- glowodorów frakcji olejowych (>C12) zaadsorbowanych na szkielecie mineralnym gruntu. Zwi¹zki te maj¹ mniejsz¹ gêstoœæ ani¿eli minera³y buduj¹ce szkielet oraz nie ulegaj¹ ca³kowitemu odparowaniu podczas suszenia w temperaturze 105°C.

Fig. 4. Wyniki badañ granicy p³ynnoœciwLmetod¹ penetrometru sto¿kowego (wg BS1377: Part 2:1990:4.3) Liquid limit results wLfrom cone penetrometer test (BS1377: Part 2:1990:4.3)

Fig. 5. Zale¿noœæ granic konsystencji od zawartoœci oleju napêdowego

Relationship between Atterberg limits and diesel oil content

Fig. 6. Zale¿noœæ gêstoœci w³aœciwej od zawartoœci oleju napêdowego

Relationship between particle density and diesel oil content

(6)

Iloœcioweparametrymikrostrukturygruntuniezanieczyszczonego(NS)izanieczyszczonego(SR) olejemnapêdowym Quantitativeparametersofthemicrostructureofunpollutedsoil(NS)andsoilpollutedwithdieseloil(SR) Parametrymikrostrukturalne GlinaniezanieczyszczonaNS1Glinazanieczyszczona minmaxœredniaodchylenie standardowe

wspó³czynnik zmiennoœci [%]

minmax Porowatoœæn[%]19,230,824,94,641921,526,8 LiczbaporówN×103 178150373045662265752 Ca³kowitapowierzchniaporówSt×103[mm2]4462866210288242197925302276 MaksymalnapowierzchniaporówSmax[mm2]935613056592301486975343782375622140862 MinimalnapowierzchniaporówSmin[mm2 ]0,070,070,070,0000,070,07 ŒredniapowierzchniaporówSav[mm2]1,914,653,150,96303,368,99 Ca³kowityobwódporówPt×103 [mm]110579324027229857224042672689 MaksymalnyobwódporówPmax[mm]232015131990045544680892782715032 MinimalnyobwódporówPmin[mm]1,231,411,370,085,521,321,58 ŒredniobwódporówPav[mm]5,286,535,730,5395,688,52 MaksymalnaœrednicaporówDmax[mm]10940832611836236692 MinimalnaœrednicaporówDmin[mm]0,300,300,300,000,300,30 ŒredniaœrednicaporówDav[mm]0,700,920,800,08100,81,13 Mikropory0,1<Æ<10mm[%]24,646,931,69,22917,330,8 Mezopory10<Æ<1000mm[%]53,175,468,59,21369,282,7 Maksymalnywspó³czynnikformyporówKfmax[–]0,9220,9810,9500,0222,360,9080,982 Minimalnywspó³czynnikformyporówKfmin[–]00,0460,0080,01924500,023 Œredniwspó³czynnikformyporówKfav[–]0,340,4290,3980,0328,120,3990,458 Poryizometrycznea/b<1,5[%]10,813,212,21,08,49,517,4 Poryanizometryczne1,5<a/b<10[%]84,888,385,91,31,4880,888,9 Poryszczelinowatea/b>10[%]0,63,02,01,0510,22,7 WskaŸnikanizotropiimikrostrukturyKa[%]0,7820,811,27,6682,211,7 1 liczbaanaliz6/numberofanalysis 2 liczbaanaliz5/numberofanalysis Æœrednicazastêpczaporów/equivalentporediameter a/bstosuneknajwiêkszegodonajmniejszegowymiaruporu/theratioofthelargesttothesmallestporedimension

(7)

Mikrostruktura gruntu

Charakterystyka jakoœciowa. Glinê lodowcow¹ cechu- je mikrostruktura matrycowa (wg klasyfikacji Grabowskiej- -Olszewskiej i in., 1984), która zbudowana jest z matrycy ilastej i tkwi¹cych w niej ziaren piaszczystych i pylastych (fig. 7, A1, A2 – cienkie, d³ugie strza³ki). Powierzchnia ziaren czêsto pokryta jest otoczkami ilastymi (A1 – cienka, lewa d³uga strza³ka, A2 – cienka, d³uga dolna strza³ka).

Glina niezanieczyszczona (NS). Matryca jest silnie zagregowana. Ilaste elementy strukturalne s¹ œciœle upakowane oraz ciasno i równolegle przylegaj¹ do siebie. Otoczki ilaste œciœle zwi¹zane s¹ z powierzchni¹ ziaren. Pomiêdzy mikroagregatami ilastymi przewa¿aj¹ kontakty typu p³aszczyzna- -p³aszczyzna (F-F) i krawêdŸ-krawêdŸ (E-E) – B1 cienkie, d³ugie strza³ki. Przestrzeñ porowa sk³ada siê z du¿ych porów miêdzyagregatowych (A1 – grube strza³ki) i miêdzymikro- agregatowych (B1 – grube strza³ki).

Glina zanieczyszczona (SR). Matryca ilasta zagregowana jest znacznie s³abiej. Cz¹stki ilaste buduj¹ce agregaty i mikroagregaty upakowane s¹ luŸniej, a niektóre mikroagregaty rozpad³y siê. Otoczki ilaste s¹ luŸno zwi¹zane z powierzchni¹ ziaren. Pomiêdzy mikroagregatami ilastymi przewa¿aj¹ kontakty typu p³aszczyzna-krawêdŸ (F-E) – B2 cienkie, d³ugie strza³ki. Przestrzeñ porow¹ buduj¹ g³ównie pory miêdzymikroagregatowe (A2 – cienkie, krótkie strza³ki, B2 – grube strza³ki) oraz wewn¹trzmikroagregatowe (B2 – cienkie, krótkie strza³ki).

Charakterystyka parametrów iloœciowych. Stwierdzono wyraŸne ró¿nice w wartoœci parametrów morfometrycznych i geometrycznych przestrzeni porowej pomiêdzy glin¹ NS i SR (tab. 3). Œrednia wartoœæ porowatoœci nie uleg³a zmianie, ale wspó³czynnik zmiennoœci jest wiêkszy dla gliny NS, a wartoœæ minimalna wy¿sza dla gliny SR. Liczba porów zmniejszy³a siê w glinie SR, a wartoœæ maksymalna jest du¿o wy¿sza w glinie NS. Analiza parametrów morfometrycznych wykaza³a, ¿e ca³kowita powierzchnia porów w glinie SR nie zmieni³a siê znacz¹co, natomiast wyraŸne przesu- niêcie w kierunku wy¿szych wartoœci wykaza³y parametry maksymalnej i œredniej powierzchni porów. Wartoœæ minimalnej powierzchni nie uleg³a zmianie. Ca³kowity obwód porów jest mniejszy, natomiast maksymalna, minimalna i œre- dnia wartoœæ tego parametru s¹ wiêksze w glinie SR. Para- metry maksymalnej i œredniej œrednicy porów wzros³y w glinie SR, a wartoœæ minimalnej œrednicy porów pozosta³a bez zmian. Istotne zmiany zasz³y w rozk³adzie wielkoœci porów.

W glinie SR znacznie zmniejszy³a siê liczba mikroporów, a wzros³a mezoporów. Ponadto nast¹pi³y zmiany parame- trów geometrycznych. W glinie SR wzros³a œrednia wartoœæ wspó³czynnika formy porów. Analiza kszta³tu porów wykaza³a, ¿e w glinie SR nast¹pi³ spadek zawartoœci porów szczelinowatych, a wzrós³ udzia³ porów anizometrycznych i izo- metrycznych. Istotnie zmniejszy³a siê tak¿e wartoœæ wskaŸ- nika anizotropii mikrostruktury.

Fig. 7. Mikrostruktura gruntu niezanieczyszczonego (NS) i zanieczyszczonego (SR) olejem napêdowym

A1, B1 – grunt niezanieczyszczony, A2, B2 – grunt zanieczyszczony. Powiêkszenie: A1, A2 – 400x, B1, B2 – 3300x. Szczegó³owy opis mikrostruktur w tekœcie

Microstructure of unpolluted (NS) and soil polluted with diesel oil (SR)

A1 and B1 – unpolluted soil, A2 and B2 – polluted soil. Magnification: A1, A2 – 400x, B1, B2 – 3300x. Detailed description of the microstructures in the text

(8)

gruntu.

3. Wartoœci wszystkich granic konsystencji oraz wskaŸni- ka plastycznoœci zwiêkszy³y siê wraz ze wzrostem zawartoœci oleju napêdowego, natomiast wartoœci gêstoœci w³aœciwej szkieletu gruntowego zmala³y z 2,68 Mg/m³ (0% ON) do 2,51, Mg/m³(16% ON).

4. Glina lodowcowa charakteryzuje siê mikrostruktur¹ ma- trycow¹. W glinie niezanieczyszczonej (NS) matryca ilasta jest silnie zagregowana, pomiêdzy mikroagregatami ilastymi przewa¿aj¹ kontakty typu p³aszczyzna-p³aszczyzna (F-F) i kra-

wartoœci obwodu, powierzchni i œrednicy porów w glinie SR. Nast¹pi³ równie¿ spadek wartoœci wskaŸnika anizotropii mikrostruktury i liczby porów szczelinowatych oraz wzrost œredniej wartoœci wspó³czynnika formy porów. Mikrostruk- tura gliny SR sta³a siê bardziej izotropowa.

7. Zmiany w³aœciwoœci geologiczno-in¿ynierskich grun- tu wynikaj¹ g³ównie z przebudowy jakoœciowej jego mikrostruktury oraz iloœciowych zmian parametrów szkieletu gruntu i przestrzeni porowej.

LITERATURA

BARAÑSKI M., 2000 — Wytrzyma³oœæ i odkszta³calnoœæ glin lodowcowych zanieczyszczanych ropopochodnym benzenem na terenie Petrochemii P³ock S.A. Rozprawa doktorska. Arch.

Wydzia³u Geologii UW, Warszawa.

BOWDERS J.J., DANIEL D.E., 1987 — Hydraulic conductivity of compacted clay to dilute organic chemicals. J. Geotechn. Engi- neer., ASCE, 113: 1432–1448.

BS1377: Part 2: 1990: 4.3. Methods of testing soils for civil engineering purposes. British Standards Institution, London.

CARAVACA F., ROLDAN A., 2003 — Assessing changes in phy- sical and biological properties in a soil contaminated by oil sludges under semiarid Mediterranean conditions. Geoderma, 117: 53–61.

FERNANDEZ F., QUIGLEY R.M., 1985 — Hydraulic conductivity of natural clays permeated with simple liquid hydrocarbons.

Canad. Geotech. J., 22: 205–214.

GRABOWSKA-OLSZEWSKA B., OSIPOV V.I., SOKOLOV V.N., 1984 — Atlas of the microstructure of clay soils. Pañstw. Wyd.

Nauk., Warszawa.

HERZIG J., 2001 — Wp³yw zanieczyszczeñ organicznych na wy- brane parametry fizyczne gruntów spoistych. In¿ynieria Mor- ska i Geotechnika, 3: 141–143.

HERZIG J., SZCZEPAÑSKA J., 1999 — Wp³yw zanieczyszczeñ organicznych na przepuszczalnoœæ gruntów spoistych. Mat.

Symp. Wspó³czesne problemy hydrogeologii, t. 9: 113–117.

Kielce.

IZDEBSKA-MUCHA D., KORZENIOWSKA-REJMER E., 2009

— Wp³yw zanieczyszczeñ ropopochodnych na w³aœciwoœci fizyczne gruntów stosowanych do budowy mineralnych barier

uszczelniaj¹cych sk³adowiska odpadów. Czasopismo Tech- niczne, 3: 39–54.

IZDEBSKA-MUCHA D., TRZCIÑSKI J., 2007 — Zmiany mikrostrukturalne gliny lodowcowej spowodowane zanieczyszcze- niem olejem napêdowym. Geologos, 11: 463–471.

IZDEBSKA-MUCHA D., TRZCIÑSKI J., 2008 — Effects of petro- leum pollution on clay soil microstructure. Geologija, 50:

68–74.

IZDEBSKA-MUCHA D., TRZCIÑSKI J., ZBIK M.S., FROST R.L., 2011 — Influence of hydrocarbon contamination on clay soil microstructure. Clay Minerals, 46, 1: 47–58.

KAYA A., FANG H.Y., 2000 — The effects of organic fluids on physicochemical parameters of fine-grained soils. Canad. Geo- tech. J., 37: 943–950.

KHAMEHCHIYAN M., CHARKHABI A.H., TAJIK M., 2007 — Effects of crude oil contamination on geotechnical properties of clayey and sandy soils. Engineering Geology, 89: 220–229.

KORZENIOWSKA-REJMER E., 2001 — Wp³yw zanieczyszczeñ ropopochodnych na charakterystykê geotechniczn¹ gruntów, stanowi¹cych pod³o¿e budowlane. In¿ynieria Morska i Geo- technika, 2: 83–87.

KORZENIOWSKA-REJMER E., IZDEBSKA-MUCHA D., 2006

— Ocena wp³ywu zanieczyszczeñ ropopochodnych na uziar- nienie i plastycznoœæ gruntów spoistych. In¿. Ochr. Œrod., 9, 1:

89–103.

KOŒCIELNIAK S., LEMAÑSKI J.F., ZABAWA S., 2000 — Wp³yw zanieczyszczeñ naftowych i chemicznych na œrodowis- ko przyrodnicze. Efekty likwidacji ska¿eñ z wód i gruntów. VII Miêdzynarodowe Sympozjum Szkoleniowe, Pi³a.

(9)

MOAVENIAN M.H., YASROBI S.S., 2008 — Volume change be- havior of compacted clay due to organic liquids as permeant.

Appl. Clay Sci., 39: 60–71.

MYŒLIÑSKA E., 2010 — Laboratoryjne badania gruntów i gleb.

Wyd. UW, Warszawa.

PIASKOWSKI A. M. 1984 — W³aœciwoœci sorpcyjne i powierzchnia w³aœciwa polskich gruntów. Badania nad sorpcj¹ b³êkitu metylenowego. Arch. Hydrotech., 31, 3: 297–314.

PN-88/B-04481 Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.

RABEK W., ŒWIERSZCZ B., 2003 — Szczegó³owa mapa geolo- giczna Polski w skali 1:50 000, ark. Chruœciel. Pañstw. Inst.

Geol., Warszawa.

SCHULTZE E., MUHS H., 1967 — Bodenuntersuchungen fr Inge- nieurbauten. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg/New York.

SINGH S.K., SRIVASTAVA R.K., JOHN S., 2009 — Studies on soil contamination due to used motor oil and its remediation.

Canad. Geotech. J., , 46: 1077–1083.

SOKOLOV V.N., YURKOVETS D. I., RAZGULINA O.V., 2002

— Stiman (Structural Image Analysis): a software for quantita- tive morphological analysis of structures by their images

(User’s manual. Version 2.0). Laboratory of Electron Micro- scopy, Moscow State University, Moscow.

TRZCIÑSKI J., 1998 — Iloœciowa analiza mikrostrukturalna w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) gruntów poddanych oddzia³ywaniu wody. W: Geologia stosowana.

W³aœciwoœci gruntów nienasyconych (red. B. Grabowska-Ol- szewska): 113–150. Wyd. Nauk. PWN. Warszawa.

TRZCIÑSKI J., 2003 — Mikrostruktury glin lodowcowych badane w skaningowym mikroskopie elektronowym. W: Analizy sedy- mentologiczne osadów glacigenicznych (red. M. Harasimiuk, S. Terpi³owski): 63–77. Wyd. UMCS, Lublin.

TRZCIÑSKI J., 2004 — Combined SEM and computerized image analysis of clay soils microstructure: technique & application.

W: Advances in Geotechnical Engineering: The Skempton Conference (red. R.J. Jardine, D.M. Potts, K.G. Higgins):

654–666. Thomas Telford, London.

UPPOT J.O., STEPHENSON R.W., 1989 — Permeability of clays under organic permeants. J. Geotech. Engineer., ASCE, 115:

115–131.

SUMMARY

In this paper the microstructural characteristic of glacial till from Vistula Glaciation, polluted in situ with diesel oil (ON) is presented as well as the analysis of: particle size distribution, Atterberg limits, plasticity index and particle density in relation to the degree of the soil pollution. Polluted soil samples (SR) and unpolluted reference samples (NS) were collected from the area of a fuel terminal located in nor- th-eastern Poland (Fig. 1 and 2). Total hydrocarbon content in polluted soil was 5394,8 mg/kg of dry weight. The microstructural study was conducted on undisturbed soil samples, while the engineering-geological parameters were tested on six soil pastes prepared in laboratory and containing 0, 2, 4, 8, 12, 16% of ON. The particle size distribution was determi- ned using standard pipette method together with the microaggregate composition analysis. The obtained results showed that as the pollution degree increases the content of silt and clay decreases and the content of sand increases (Tab. 1, Fig. 3). A bigger change was observed in the microaggregate analysis. It was revealed that in polluted samples values of

Atter-berg limits and plasticity index increased (Tab. 2, Fig.

4 and 5), while the particle density values decreased from 2,68 Mg/m³(0% ON) to 2,51, Mg/m³(16% ON) due to adsorption of hydrocarbons on soil particles (Tab. 2, Fig. 6).

Microstructural study was conducted using Scanning Elec- tron Microscope (SEM) and STIMAN software for a quanti- tative analysis of micrographs. The analysis revealed that the examined till has a matrix microstructure. The NS till (Fig.

7A1, B1) is well aggregated and tightly packed. Contacts between microaggregates are of face-to-face (F-F) and edge- -to-edge (E-E) types. In the SR till (Fig. 7A2, B2) the clay matrix is less aggregated, structural elements are more loose- ly packed and edge-to-face (E-F) contacts dominate between microaggregates . The increase of such micromorphological parameters as: total porosity, number of mesopores, pore diameter, pore area and pore perimeter was revealed (Tab. 3). The microstructure converted to more isotropic, which was supported by a decrease in coefficient of anisotropy and number of fissure pores.

(10)