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应用地球物理方法于土壤及地下水污染调查中如何做到高效高解析?

北极星环境修复网  来源:赛盈地脉    2019/9/2 10:39:10  我要投稿  

北极星环境修复网讯:2016年“土十条”颁布,明确指出在2020年前要真正摸清土壤污染底数,获得地块尺度的土壤污染数据。探明土壤污染成因,了解重点行业企业土壤污染状况,获取权威、统一、高精度的土壤环境调查数据;同时开展土壤环境质量监测网建设。

随着环境科学和地球物理学的发展,地球物理学在环境科学中的应用领域不断扩展,采用地球物理学方法研究场地物质的物理或化学特性,已被我国及全世界用于解决污染场地调查、环境污染的监测,生态环境变化预测等方面。

一、污染场地环境地球物理方法应用前提

由于地质体在环境发生变化时,会产生相应的地球物理效应,引起污染场地中的地下水和土壤化学性质和物理特征发生变化,地球物理方法就是通过对这些物理场的观测,从而达到污染场地调查的目的。

比如在污染废弃物的集中堆放区,通过物理、化学和生物作用,会产生大量的渗滤液,液体中含有丰富的各种离子,离子浓度愈大,地下水导电性愈强,因而可选用电阻率法进行探测;工业生产过程中燃烧产生的飞灰含大量的Fe3O4,其磁化率是黄土、粘土、湖底污染沉积物的几十倍,因而可用高精度磁法探测等。

二、环境地球物理方法如何做场地调查

在传统场地调查技术中,多是采用按一定分布比例直接钻探取样分析,得出污染情况。该方法仅对点或线上的情况进行分析,覆盖面不广。

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采用地球物理方法调查是在取样前,收集确定污染源情况后,选定合适的地球物理方法,大范围进行地表测量,以确定污染水平区域及其深度范围,最后结合取样分析结果,以达到对测区整个地下空间的覆盖研究。

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三、相对传统网格取样,环境地球物理技术优势在哪里,扮演何种角色?

a)测深深度大,精度高,全覆盖测量

传统的土壤及地下水污染调查覆盖面不广,设计的取样点位针对性不强,成本高,无用样品浪费大,仅对点或线上的情况进行分析,调查结果准确性低,耗时长,且容易遗漏因污染扩散造成的深层土壤和地下水的污染,很难利用调查数据分析污染场地的迁移规律。

采用物探技术探测能达到对研究区整个空间的三维覆盖研究,测深深度大,精度高,不仅能定性的圈定场地的污染区域,且能划分场地的地层结构及判断场地的地下水深度及流向。

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b)无损,非破坏性,适用各种场地测量

在土壤及地下水污染检测中,可以从地面遥测地下介质特征的三维变化,而无需大量的钻井或探槽。除具有与其他环境监测方法同样的应用领域外,该方法在海上、南北极地区等环境研究中更具有独特的优势。且地球物理勘探技术具有非破坏性、经济、快速的优点,适用于对运作中的工厂,堤坝、核废料库等不能钻井取样的情况下的环境调查。

c)能圈定场地污染区域,划分地层结构,判断地下水深度及流向

在土壤及地下水污染检测中,根据污染物与其周围介质在物理、化学性质上的差异,借助自主研发的专门的仪器,测量其污染物理场的分布状态,通过分析和研究物理场的变化规律,结合地质、水文等有关资料,推断解释地下一定深度范围内污染物的分布特征。其一方面检测覆盖层构造特征、地下水污染通道性质、污染水渗透率等;另一方面又可动态监测污染的速度和范围。

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四、场地调查工作的重要性

场地调查是场地修复成功与否的关键,场地调查与风险评估结论的准确性直接决定了污染场地整治成效。

传统调查手段获取有限的环境数据,但实际工作中需要深入刻画场地污染情况,因此需要精细化调查手段;另外,为了科学合理管控风险,避免过度修复,还需要开展多层次的风险评估。

五、精细化调查手段

在实践工作中,地球物理勘探采用【感应电磁法+高密度电阻率探测(GD-20)+探地雷达】等方法辅助传统调查过程,可以使污染分布三维可视化,不仅节省时间与成本,并能全方位了解场地——类似于X光片辅助医生判断人体健康状况。场地调查工作的目标是确定场地是否被污染及污染程度和范围,为场地的管理和污染场地的修复提供理论依据。对于需要开展修复的场地,其修复范围和介质是以场地调查结果为依据,构建场地污染概念模型,场地调查结果的准确性、规范性和科学性直接影响后期修复工程的实施和修复效果,因此场地调查工作是至关重要的。

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污染场址整治成果的查验一般是以采样分析作为准则,当场址污染问题复杂,监测井数量不足,以致无法有效评估全场址现况,或所设井位未能覆盖主要的整治区或污染区,则必须设置新井,这样就大大抬高了成本。

若采用地球物理技术探测,则可有效的圈定场地的污染区域,且能划分场地的地层结构及判断场地的地下水深度及流向。同时,探测深度大、精度高,为企业有效的节约项目经费。

若将地球物理方法应用于判断污染场地修复效果及进展,配合全自动监测平台,不仅能时时监测土壤的pH值、盐分、酸度等参数,更能监测土壤的电导率、电阻率变化,为企业时时掌握土壤修复进程,避免二次污染,提供有效的解决方案。


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