在傳統的場(chǎng)地調查中往往通過(guò)鉆孔取樣或者現場(chǎng)探測(薄膜界面探測器)來(lái)獲取地下污染物的濃度信息,并通過(guò)平面或空間插值的方法推測污染物的分布情況。本文介紹幾種地球物理勘探方法在土壤污染修復調查中的應用;地球物理勘探可通過(guò)非破壞性的方式對地下污染物的分布情況進(jìn)行直接測量,并獲取連續性剖面數據。一般包括探地雷達、高密度電法、感應電磁法等。
1、探地雷達
探地雷達是利用高頻電磁波束對地下目標進(jìn)行探測的一種方法,其使用的電磁波頻率一般為0.01~1GHz,通過(guò)地面上布置的發(fā)射天線(xiàn)激發(fā)并傳入地下,當地下土壤介質(zhì)的巖性、化學(xué)性質(zhì)等發(fā)生改變時(shí),部分高頻電磁波能量會(huì )反射回來(lái),并被天線(xiàn)接收,從而探得地下目標情況。當有機污染物侵入到土壤環(huán)境中時(shí),由于其介電常數的差異,導致被污染土壤電性發(fā)生改變,在探地雷達上即表現為電磁反射信號的異常,對場(chǎng)地進(jìn)行掃描,通過(guò)數據分析即可獲得地下污染物分布情況。但是由于其電磁波頻率較高,導致穿透能力較低,因此限制了探地雷達對地下污染物探測的深度,探測深度因土壤介質(zhì)導電率、介電常數而異,在0.1m~30m范圍內。同時(shí)探測精度(分辨率)及深度與探地雷達所采用的電磁波頻率有關(guān),頻率越高,分辨率越高,探測深度越低,頻率越低,分辨率越低,探測深度越深。
圖1 某型探地雷達(圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò ))
2、高密度電法
高密度電法是根據不同介質(zhì)導電性能差異測得地下目標分布情況的方法,通過(guò)地表布設的電極向地下輸出電流,當地下介質(zhì)電阻率發(fā)生改變時(shí),電流強弱即發(fā)生改變,地表布設的測量電極可測得相鄰電極間電勢差,進(jìn)而反映地下電阻率變化情況,最終探得地下目標分布情況。有機污染物(尤以含油污染物為主)侵入土壤后,土壤的電阻率會(huì )發(fā)生改變,通過(guò)高密度電法即可測定其分布情況,此外污染物濃度差異也會(huì )導致導電特性的變化趨勢存在差異:飽和情況下,電阻率先增后去向穩定,不飽和情況下,電阻率先增后減,最后趨向穩定。
某型高密度電法系統(圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò ))
3、感應電磁法
感應電磁法即利用電磁感應原理來(lái)探測地下目標,探測時(shí)在地表向發(fā)射線(xiàn)圈通可變頻率交流電,從而產(chǎn)生原生磁場(chǎng),原生磁場(chǎng)在地層中產(chǎn)生渦電流,而電流密度取決于電阻率,由渦電流產(chǎn)生次生磁場(chǎng),在地表,接受線(xiàn)圈即可測得次生磁場(chǎng)強度,進(jìn)而探得地下目標分布情況。污染物侵入土壤造成電阻率改變,通過(guò)感應電磁法即可測定其分布情況。此外,發(fā)射線(xiàn)圈與接收線(xiàn)圈圈面角度不同,可做兩種方式測量,即線(xiàn)圈面同時(shí)平行地表的垂直偶極展開(kāi),與圈面沿測線(xiàn)方向且垂直地表的水平偶極展開(kāi);垂直偶極的探測深度較深,容易獲得垂直方向的電性變化情形,水平偶極的探測深度較淺,容易獲得側向方向的電性變化情形。
某型瞬變電磁儀(圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò ))