污染場地地球物理(lǐ)方法應用前提

由于地質體(tǐ)在環境發生(shēng)變化時，會産生(shēng)相(xiàng)應的地球物理(lǐ)效應，引起污染場地中的地下水和土(tǔ)壤化學性質和物理(lǐ)特征發生(shēng)變化，地球物理(lǐ)方法就(jiù)是通過對這些物理(lǐ)場的觀測，從(cóng)而達到污染場地調查的目的。

比如(rú)在污染廢棄物的集中堆放(fàng)區，通過物理(lǐ)、化學和生(shēng)物作(zuò)用，會産生(shēng)大(dà)量的滲濾液，液體(tǐ)中含有豐富的各種離(lí)子，離(lí)子濃度愈大(dà)，地下水導電性愈強，因而可(kě)選用電阻率法進行探測;工業生(shēng)産過程中燃燒産生(shēng)的飛灰含大(dà)量的Fe₃O₄，其磁化率是黃(huáng)土(tǔ)、粘土(tǔ)、湖底污染沉積物的幾十倍，因而可(kě)用高精度磁法探測等。

地球物理(lǐ)方法如(rú)何做場地調查

在傳統場地調查技術(shù)中，多是采用按一定分(fēn)布比例直接鑽探取樣分(fēn)析，得(de)出污染情況。該方法僅對點或線上的情況進行分(fēn)析，覆蓋面不廣。

采用地球物理(lǐ)方法調查是在取樣前，收集确定污染源情況後，選定合适的地球物理(lǐ)方法，大(dà)範圍進行地表測量，以确定污染水平區域及其深度範圍，最後結合取樣分(fēn)析結果，以達到對測區整個地下空間的覆蓋研究。

相(xiàng)對傳統網格取樣，地球物理(lǐ)技術(shù)優勢在哪裡(lǐ)

a)測深深度大(dà)，精度高，全覆蓋測量

傳統的土(tǔ)壤及地下水污染調查覆蓋面不廣，設計(jì)的取樣點位針對性不強，成本高，無用樣品浪費大(dà)，僅對點或線上的情況進行分(fēn)析，調查結果準确性低，耗時長，且容易遺漏因污染擴散造成的深層土(tǔ)壤和地下水的污染，很難利用調查數據分(fēn)析污染場地的遷移規律。

采用物探技術(shù)探測能達到對研究區整個空間的三維覆蓋研究，測深深度大(dà)，精度高，不僅能定性的圈定場地的污染區域，且能劃分(fēn)場地的地層結構及判斷場地的地下水深度及流向。

b)無損，非破壞性，适用各種場地測量

在土(tǔ)壤及地下水污染檢測中，可(kě)以從(cóng)地面遙測地下介質特征的三維變化，而無需大(dà)量的鑽井或探槽。除具有與其他(tā)環境監測方法同樣的應用領域外，該方法在海上、南(nán)北極地區等環境研究中更具有獨特的優勢。且地球物理(lǐ)勘探技術(shù)具有非破壞性、經濟、快(kuài)速的優點，适用于對運作(zuò)中的工廠(chǎng)，堤壩、核廢料庫等不能鑽井取樣的情況下的環境調查。

c)能圈定場地污染區域，劃分(fēn)地層結構，判斷地下水深度及流向

在土(tǔ)壤及地下水污染檢測中，根據污染物與其周圍介質在物理(lǐ)、化學性質上的差異，借助自(zì)主研發的專門(mén)的儀器，測量其污染物理(lǐ)場的分(fēn)布狀态，通過分(fēn)析和研究物理(lǐ)場的變化規律，結合地質、水文等有關資料，推斷解釋地下一定深度範圍内污染物的分(fēn)布特征。其一方面檢測覆蓋層構造特征、地下水污染通道性質、污染水滲透率等;另一方面又可(kě)動态監測污染的速度和範圍。

應用案例

（一）項目背景

項目目的爲調查場地的土(tǔ)壤和地下水污染範圍和深度，并與原有取樣點進行對比分(fēn)析，用以驗證物探方法運用于污染土(tǔ)壤地下水場地調查的可(kě)行性，并展示大(dà)面積掃描方式在該項目上面的優勢。

調查區原爲錳化廠(chǎng)，占地面積爲76畝。主要經營生(shēng)産電解二氧化錳、仲鎢酸铵、電池錳粉等産品。目前廠(chǎng)房(fáng)已經拆除，分(fēn)别于原本運用于灰粉堆場區、粉碎礦石處、廢渣沉澱池、原材料堆場均設有取樣點位。

（二）地球物理(lǐ)調查測線布置

本次項目主要采用電阻率地下成像法(ERT)和電磁波(EM)來(lái)進行污染定位調查。

電阻率測線一位于整個場地的西側，測線分(fēn)布于鑽孔位置的東西方向，測線整體(tǐ)在斜坡位置，總測線長度爲107米。

電磁法測區位置主要布置于原本的灰粉堆場和廠(chǎng)房(fáng)區。

               電阻率測線一布置(左圖)                        電磁法布置圖(右圖)

（三）調查結果解釋分(fēn)析

項目區以粘土(tǔ)和粉質粘土(tǔ)爲主，正常土(tǔ)壤電阻率爲60-200歐姆米之間，由于研究區爲錳化工廠(chǎng)，爲重金屬污染，會導緻土(tǔ)壤電阻率下降，故受污染的區域爲低電阻異常。

電阻率測線一調查結果分(fēn)析

測線一電阻率成像結果圖

根據測試結果可(kě)得(de)，斷面存在3處低阻異常，約10-20歐姆米之間，且異常區域有明顯邊界，可(kě)推測爲錳或其他(tā)重金屬污染所緻，第一處污染位于測線頂部，于測線第8-20米之間，其明顯污染最大(dà)深度可(kě)達8米左右;第二處污染位于整條測線第35-66米之間，屬于較大(dà)範圍污染，其明顯污染最大(dà)深度可(kě)達12米左右;第三處污染位于整條測線尾部位置，明顯污染最大(dà)深度2米左右。據現場踏勘可(kě)知，在整條測線中部區域表面可(kě)見(jiàn)明顯異于正常土(tǔ)壤成分(fēn)的黑(hēi)色土(tǔ)壤，推測黑(hēi)色土(tǔ)壤成分(fēn)爲污染土(tǔ)壤，相(xiàng)對位置與電阻率成像結果第二處污染位置相(xiàng)一緻，故基本可(kě)以确定該位置區域存在錳或其他(tā)重金屬污染的情況。

電磁法（EM）調查結果分(fēn)析

電磁法主要爲探測研究區導電率，據物性參數可(kě)知，受重金屬污染區域，其導電率相(xiàng)對較高。

測區電磁法成像圖

根據測試結果可(kě)得(de)，高導電度區域集中于圖中紅(hóng)色框區域，推測爲重金屬污染地區，在原廠(chǎng)房(fáng)位置結果呈現高導電度異常，推測爲廠(chǎng)房(fáng)在原本進行生(shēng)産時産生(shēng)了一定的污染情況，且污染較爲集中。其中廠(chǎng)房(fáng)外區的污染推測爲污染擴散或是原料堆放(fàng)所緻。在灰粉堆場高導電度異常主要集中于原本灰粉堆區，污染較爲集中，也呈現大(dà)面積的堆積情況。

測區不同深度導電率圖

同時，根據不同深度導電率結果可(kě)知，該區域不同深度的地層異常範圍大(dà)緻相(xiàng)同，且較淺層地層異常情況較輕，最大(dà)導電度約爲280mS/m，因此推測爲上部污染經過時間的推移，大(dà)部分(fēn)已經滲透至較深區域，當深度深至12米左右時，可(kě)見(jiàn)較爲明顯異常區域，其地層導電度可(kě)達400-500mS/m，推測爲污染開始在該深度具有明顯的濃度，再往下至20-25米左右地層時，污染區域幾乎已經占據整個異常區域，且濃度随着深度的加深而加劇(jù)。可(kě)知，污染随着時間的變化，不停的向下擴散遷移，且污染深度已超過地下25米，同時，對比該區域打鑽取樣驗證結果，在推測的可(kě)能污染區域，見(jiàn)錳等重金屬嚴重超标，且污染深度基本吻合。

（四）結論

污染場址整治成果的查驗一般是以采樣分(fēn)析作(zuò)爲準則，當場址污染問(wèn)題複雜，監測井數量不足，以緻無法有效評估全場址現況，或所設井位未能覆蓋主要的整治區或污染區，則必須設置新井，這樣就(jiù)大(dà)大(dà)擡高了成本。

若采用地球物理(lǐ)技術(shù)探測，則可(kě)有效的圈定場地的污染區域，且能劃分(fēn)場地的地層結構及判斷場地的地下水深度及流向。同時，探測深度大(dà)、精度高，爲企業有效的節約項目經費。