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？

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。

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。

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。

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。

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。

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。