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News污染場地地球物理方法應用前提
由于地質體在環境發生變化時,會產生相應的地球物理效應,引起污染場地中的地下水和土壤化學性質和物理特征發生變化,地球物理方法就是通過對這些物理場的觀測,從而達到污染場地調查的目的。
比如在污染廢棄物的集中堆放區,通過物理、化學和生物作用,會產生大量的滲濾液,液體中含有豐富的各種離子,離子濃度愈大,地下水導電性愈強,因而可選用電阻率法進行探測;工業生產過程中燃燒產生的飛灰含大量的Fe3O4,其磁化率是黃土、粘土、湖底污染沉積物的幾十倍,因而可用高精度磁法探測等。
地球物理方法如何做場地調查
在傳統場地調查技術中,多是采用按一定分布比例直接鉆探取樣分析,得出污染情況。該方法僅對點或線上的情況進行分析,覆蓋面不廣。
采用地球物理方法調查是在取樣前,收集確定污染源情況后,選定合適的地球物理方法,大范圍進行地表測量,以確定污染水平區域及其深度范圍,最后結合取樣分析結果,以達到對測區整個地下空間的覆蓋研究。
相對傳統網格取樣,地球物理技術優勢在哪里
a)測深深度大,精度高,全覆蓋測量
傳統的土壤及地下水污染調查覆蓋面不廣,設計的取樣點位針對性不強,成本高,無用樣品浪費大,僅對點或線上的情況進行分析,調查結果準確性低,耗時長,且容易遺漏因污染擴散造成的深層土壤和地下水的污染,很難利用調查數據分析污染場地的遷移規律。
采用物探技術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,精度高,不僅能定性的圈定場地的污染區域,且能劃分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,適用各種場地測量
在土壤及地下水污染檢測中,可以從地面遙測地下介質特征的三維變化,而無需大量的鉆井或探槽。除具有與其他環境監測方法同樣的應用領域外,該方法在海上、南北極地區等環境研究中更具有獨特的優勢。且地球物理勘探技術具有非破壞性、經濟、快速的優點,適用于對運作中的工廠,堤壩、核廢料庫等不能鉆井取樣的情況下的環境調查。
c)能圈定場地污染區域,劃分地層結構,判斷地下水深度及流向
在土壤及地下水污染檢測中,根據污染物與其周圍介質在物理、化學性質上的差異,借助自主研發的專門的儀器,測量其污染物理場的分布狀態,通過分析和研究物理場的變化規律,結合地質、水文等有關資料,推斷解釋地下一定深度范圍內污染物的分布特征。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;另一方面又可動態監測污染的速度和范圍。
應用案例
(一)項目背景
項目目的為調查場地的土壤和地下水污染范圍和深度,并與原有取樣點進行對比分析,用以驗證物探方法運用于污染土壤地下水場地調查的可行性,并展示大面積掃描方式在該項目上面的優勢。
調查區原為錳化廠,占地面積為76畝。主要經營生產電解二氧化錳、仲鎢酸銨、電池錳粉等產品。目前廠房已經拆除,分別于原本運用于灰粉堆場區、粉碎礦石處、廢渣沉淀池、原材料堆場均設有取樣點位。
(二)地球物理調查測線布置
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,測線分布于鉆孔位置的東西方向,測線整體在斜坡位置,總測線長度為107米。
電磁法測區位置主要布置于原本的灰粉堆場和廠房區。

電阻率測線一布置(左圖) 電磁法布置圖(右圖)
(三)調查結果解釋分析
項目區以粘土和粉質粘土為主,正常土壤電阻率為60-200歐姆米之間,由于研究區為錳化工廠,為重金屬污染,會導致土壤電阻率下降,故受污染的區域為低電阻異常。
電阻率測線一調查結果分析

測線一電阻率成像結果圖
根據測試結果可得,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,可推測為錳或其他重金屬污染所致,第一處污染位于測線頂部,于測線第8-20米之間,其明顯污染最大深度可達8米左右;第二處污染位于整條測線第35-66米之間,屬于較大范圍污染,其明顯污染最大深度可達12米左右;第三處污染位于整條測線尾部位置,明顯污染最大深度2米左右。據現場踏勘可知,在整條測線中部區域表面可見明顯異于正常土壤成分的黑色土壤,推測黑色土壤成分為污染土壤,相對位置與電阻率成像結果第二處污染位置相一致,故基本可以確定該位置區域存在錳或其他重金屬污染的情況。
電磁法(EM)調查結果分析
電磁法主要為探測研究區導電率,據物性參數可知,受重金屬污染區域,其導電率相對較高。

測區電磁法成像圖
根據測試結果可得,高導電度區域集中于圖中紅色框區域,推測為重金屬污染地區,在原廠房位置結果呈現高導電度異常,推測為廠房在原本進行生產時產生了一定的污染情況,且污染較為集中。其中廠房外區的污染推測為污染擴散或是原料堆放所致。在灰粉堆場高導電度異常主要集中于原本灰粉堆區,污染較為集中,也呈現大面積的堆積情況。

測區不同深度導電率圖
同時,根據不同深度導電率結果可知,該區域不同深度的地層異常范圍大致相同,且較淺層地層異常情況較輕,最大導電度約為280mS/m,因此推測為上部污染經過時間的推移,大部分已經滲透至較深區域,當深度深至12米左右時,可見較為明顯異常區域,其地層導電度可達400-500mS/m,推測為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,且濃度隨著深度的加深而加劇。可知,污染隨著時間的變化,不停的向下擴散遷移,且污染深度已超過地下25米,同時,對比該區域打鉆取樣驗證結果,在推測的可能污染區域,見錳等重金屬嚴重超標,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析作為準則,當場址污染問題復雜,監測井數量不足,以致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,這樣就大大抬高了成本。
若采用地球物理技術探測,則可有效的圈定場地的污染區域,且能劃分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、精度高,為企業有效的節約項目經費。


