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。

污染場地地球物理方法應(yīng)用前提

由于地質(zhì)體在環(huán)境發(fā)生變化時，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。

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)整個地下空間的覆蓋研究。

相對傳統(tǒng)網(wǎng)格取樣，地球物理技術(shù)優(yōu)勢在哪里

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)計的取樣點位針對性不強(qiáng)，成本高，無用樣品浪費(fèi)大，僅對點或線上的情況進(jìn)行分析，調(diào)查結(jié)果準(zhǔn)確性低，耗時長，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，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。

應(yīng)用案例

(一)項目背景

項目目的為調(diào)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(jìn)行對比分析，用以驗證物探方法運(yùn)用于污染土壤地下水場地調(diào)查的可行性，并展示大面積掃描方式在該項目上面的優(yōu)勢。

調(diào)查區(qū)原為錳化廠，占地面積為76畝。主要經(jīng)營生產(chǎn)電解二氧化錳、仲鎢酸銨、電池錳粉等產(chǎn)品。目前廠房已經(jīng)拆除，分別于原本運(yùn)用于灰粉堆場區(qū)、粉碎礦石處、廢渣沉淀池、原材料堆場均設(shè)有取樣點位。

(二)地球物理調(diào)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(jìn)行污染定位調(diào)查。

電阻率測線一位于整個場地的西側(cè)，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(qū)位置主要布置于原本的灰粉堆場和廠房區(qū)。

電阻率測線一布置(左圖)電磁法布置圖(右圖)

(三)調(diào)查結(jié)果解釋分析

項目區(qū)以粘土和粉質(zhì)粘土為主，正常土壤電阻率為60-200歐姆米之間，由于研究區(qū)為錳化工廠，為重金屬污染，會導(dǎo)致土壤電阻率下降，故受污染的區(qū)域為低電阻異常。

電阻率測線一調(diào)查結(jié)果分析

測線一電阻率成像結(jié)果圖

根據(jù)測試結(jié)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(qū)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(dá)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(dá)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(jù)現(xiàn)場踏勘可知，在整條測線中部區(qū)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(jié)果第二處污染位置相一致，故基本可以確定該位置區(qū)域存在錳或其他重金屬污染的情況。

電磁法(EM)調(diào)查結(jié)果分析

電磁法主要為探測研究區(qū)導(dǎo)電率，據(jù)物性參數(shù)可知，受重金屬污染區(qū)域，其導(dǎo)電率相對較高。

測區(qū)電磁法成像圖

根據(jù)測試結(jié)果可得，高導(dǎo)電度區(qū)域集中于圖中紅色框區(qū)域，推測為重金屬污染地區(qū)，在原廠房位置結(jié)果呈現(xiàn)高導(dǎo)電度異常，推測為廠房在原本進(jìn)行生產(chǎn)時產(chǎn)生了一定的污染情況，且污染較為集中。其中廠房外區(qū)的污染推測為污染擴(kuò)散或是原料堆放所致。在灰粉堆場高導(dǎo)電度異常主要集中于原本灰粉堆區(qū)，污染較為集中，也呈現(xiàn)大面積的堆積情況。

測區(qū)不同深度導(dǎo)電率圖

同時，根據(jù)不同深度導(dǎo)電率結(jié)果可知，該區(qū)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(dǎo)電度約為280mS/m，因此推測為上部污染經(jīng)過時間的推移，大部分已經(jīng)滲透至較深區(qū)域，當(dāng)深度深至12米左右時，可見較為明顯異常區(qū)域，其地層導(dǎo)電度可達(dá)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(qū)域幾乎已經(jīng)占據(jù)整個異常區(qū)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(kuò)散遷移，且污染深度已超過地下25米，同時，對比該區(qū)域打鉆取樣驗證結(jié)果，在推測的可能污染區(qū)域，見錳等重金屬嚴(yán)重超標(biāo)，且污染深度基本吻合。

(四)結(jié)論

污染場址整治成果的查驗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，探測深度大、精度高，為企業(yè)有效的節(jié)約項目經(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，配合我司自主研發(fā)的全自動監(jiān)測平臺，不僅能時時監(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)時時掌握土壤修復(fù)進(jìn)程，避免二次污染，提供有效的解決方案。