應(yīng)用地球物理方法于土壤及地下水污染調(diào)查中如何做到高效高解析？

環(huán)境修復(fù)網(wǎng)訊:2016年“土十條”頒布，明確指出在2020年前要真正摸清土壤污染底數(shù)，獲得地塊尺度的土壤污染數(shù)據(jù)。探明土壤污染成因，了解重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)土壤污染狀況，獲取權(quán)威、統(tǒng)一、高精度的土壤環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)；同時(shí)開展土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)。

隨著環(huán)境科學(xué)和地球物理學(xué)的發(fā)展，地球物理學(xué)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，采用地球物理學(xué)方法研究場地物質(zhì)的物理或化學(xué)特性，已被我國及全世界用于解決污染場地調(diào)查、環(huán)境污染的監(jiān)測，生態(tài)環(huán)境變化預(yù)測等方面。

一、污染場地環(huán)境地球物理方法應(yīng)用前提

由于地質(zhì)體在環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，會產(chǎn)生相應(yīng)的地球物理效應(yīng)，引起污染場地中的地下水和土壤化學(xué)性質(zhì)和物理特征發(fā)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(dá)到污染場地調(diào)查的目的。

比如在污染廢棄物的集中堆放區(qū)，通過物理、化學(xué)和生物作用，會產(chǎn)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(dǎo)電性愈強(qiáng)，因而可選用電阻率法進(jìn)行探測；工業(yè)生產(chǎn)過程中燃燒產(chǎn)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。

二、環(huán)境地球物理方法如何做場地調(diào)查

在傳統(tǒng)場地調(diào)查技術(shù)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(diǎn)或線上的情況進(jìn)行分析，覆蓋面不廣。

采用地球物理方法調(diào)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(jìn)行地表測量，以確定污染水平區(qū)域及其深度范圍，最后結(jié)合取樣分析結(jié)果，以達(dá)到對測區(qū)整個(gè)地下空間的覆蓋研究。

三、相對傳統(tǒng)網(wǎng)格取樣，環(huán)境地球物理技術(shù)優(yōu)勢在哪里，扮演何種角色？

a)測深深度大，精度高，全覆蓋測量

傳統(tǒng)的土壤及地下水污染調(diào)查覆蓋面不廣，設(shè)計(jì)的取樣點(diǎn)位針對性不強(qiáng)，成本高，無用樣品浪費(fèi)大，僅對點(diǎn)或線上的情況進(jìn)行分析，調(diào)查結(jié)果準(zhǔn)確性低，耗時(shí)長，且容易遺漏因污染擴(kuò)散造成的深層土壤和地下水的污染，很難利用調(diào)查數(shù)據(jù)分析污染場地的遷移規(guī)律。

采用物探技術(shù)探測能達(dá)到對研究區(qū)整個(gè)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(qū)域，且能劃分場地的地層結(jié)構(gòu)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(zhì)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(huán)境監(jiān)測方法同樣的應(yīng)用領(lǐng)域外，該方法在海上、南北極地區(qū)等環(huán)境研究中更具有獨(dú)特的優(yōu)勢。且地球物理勘探技術(shù)具有非破壞性、經(jīng)濟(jì)、快速的優(yōu)點(diǎn)，適用于對運(yùn)作中的工廠，堤壩、核廢料庫等不能鉆井取樣的情況下的環(huán)境調(diào)查。

c)能圈定場地污染區(qū)域，劃分地層結(jié)構(gòu)，判斷地下水深度及流向

在土壤及地下水污染檢測中，根據(jù)污染物與其周圍介質(zhì)在物理、化學(xué)性質(zhì)上的差異，借助自主研發(fā)的專門的儀器，測量其污染物理場的分布狀態(tài)，通過分析和研究物理場的變化規(guī)律，結(jié)合地質(zhì)、水文等有關(guān)資料，推斷解釋地下一定深度范圍內(nèi)污染物的分布特征。其一方面檢測覆蓋層構(gòu)造特征、地下水污染通道性質(zhì)、污染水滲透率等；另一方面又可動態(tài)監(jiān)測污染的速度和范圍。

四、場地調(diào)查工作的重要性

場地調(diào)查是場地修復(fù)成功與否的關(guān)鍵，場地調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)論的準(zhǔn)確性直接決定了污染場地整治成效。

傳統(tǒng)調(diào)查手段獲取有限的環(huán)境數(shù)據(jù)，但實(shí)際工作中需要深入刻畫場地污染情況，因此需要精細(xì)化調(diào)查手段；另外，為了科學(xué)合理管控風(fēng)險(xiǎn)，避免過度修復(fù)，還需要開展多層次的風(fēng)險(xiǎn)評估。

五、精細(xì)化調(diào)查手段

在實(shí)踐工作中，地球物理勘探采用【感應(yīng)電磁法＋高密度電阻率探測(GD-20)+探地雷達(dá)】等方法輔助傳統(tǒng)調(diào)查過程，可以使污染分布三維可視化，不僅節(jié)省時(shí)間與成本，并能全方位了解場地——類似于X光片輔助醫(yī)生判斷人體健康狀況。場地調(diào)查工作的目標(biāo)是確定場地是否被污染及污染程度和范圍，為場地的管理和污染場地的修復(fù)提供理論依據(jù)。對于需要開展修復(fù)的場地，其修復(fù)范圍和介質(zhì)是以場地調(diào)查結(jié)果為依據(jù)，構(gòu)建場地污染概念模型，場地調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性、規(guī)范性和科學(xué)性直接影響后期修復(fù)工程的實(shí)施和修復(fù)效果，因此場地調(diào)查工作是至關(guān)重要的。

污染場址整治成果的查驗(yàn)一般是以采樣分析作為準(zhǔn)則，當(dāng)場址污染問題復(fù)雜，監(jiān)測井?dāng)?shù)量不足，以致無法有效評估全場址現(xiàn)況，或所設(shè)井位未能覆蓋主要的整治區(qū)或污染區(qū)，則必須設(shè)置新井，這樣就大大抬高了成本。

若采用地球物理技術(shù)探測，則可有效的圈定場地的污染區(qū)域，且能劃分場地的地層結(jié)構(gòu)及判斷場地的地下水深度及流向。同時(shí)，探測深度大、精度高，為企業(yè)有效的節(jié)約項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)。

若將地球物理方法應(yīng)用于判斷污染場地修復(fù)效果及進(jìn)展，配合全自動監(jiān)測平臺，不僅能時(shí)時(shí)監(jiān)測土壤的pH值、鹽分、酸度等參數(shù)，更能監(jiān)測土壤的電導(dǎo)率、電阻率變化，為企業(yè)時(shí)時(shí)掌握土壤修復(fù)進(jìn)程，避免二次污染，提供有效的解決方案。