一种基于频率域电磁感应仪的场地全覆盖污染快速筛查方法


1.一种基于频率域电磁感应仪的场地全覆盖污染快速筛查方法,其特征在于,具体按以下步骤进行:
(1)场地现场踏勘
首先对目标场地的基本情况进行实地踏勘,初步掌握场地地形、水文地质、土壤质地、地下储罐、地下管线分布和地球物理条件;此外,通过现场踏勘初步了解场地内生产设施布局,识别高污染潜势区,以便划定电磁感应仪探测的重点关注区域;充分考虑场地的水文地质以及污染类型,并根据探测目的调整频率域电磁感应仪的天线频率以及仪器参数;
(2)背景区选取
在目标场地周边选取背景区,作为测量的对照空白区;背景区选取技术要求:离场地有适当的距离,通常离场界距离大于1km,避免受到对象场地污染迁移的影响;水文地质条件与目标场地尽量一致;土层结构基本完整;空中无电缆、高压电线之类的干扰物体;
(3)测点布置或移动路径安排
根据现场踏勘的结果,合理布置定点量测测点密度或移动路径;如果采用定点量测方式,则提前在现场规划网格,网格大小随电磁感应仪的测杆长度而变化,测杆越短,则网格尺寸越小,网格大小应在10m×10m以下,以保证场地全覆盖测定;如果采用连续移动测量法,则现场检测的移动速度尽量恒定,保证测量点的间隔均等;背景区对布点密度不作要求,但为满足统计需要,测点总数应大于30个;
(4)现场探测实施
针对规划布置的测点或移动路径,根据实际需要,现场搭配精密的定位系统进行连续量测,或采用单点式定点量测;依据场地的水文地质特征及主要污染类型、深度,选择不同的测定模式,对应发射原生电磁波的不同频率,对应不同的探测深度;在背景区的测定模式与目标场地的测定模式要*一致;
使用频率域电磁感应仪进行现场探测:仪器在地表发射变频交流电,产生变动磁场,实时采集两类数据,一是地层土壤导电度,另一个是由磁化率决定的同相率;监测人员应禁止随身携带具放射性电磁波设备包括手机、对讲机,并于量测时随时注意测量值的变化,并记录异常测值区现场状况,若为现场干扰所为,应于资料分析阶段剔除;
(5)探测数据的处理
通过数据线或u盘将所有测定数据,包括背景区和场地的测定数据,传输至电脑;
将背景区即空白对照区的所有测定数据求平均值;背景区数据的离散度应低于一定水平,电导率值的变异系数或标准差/平均值小于10%,同相位数值的变异系数或标准差/平均值小于15%;
数据归一化处理:将目标场地的所有测定数据,包括电导率值和同相位率,除以背景区对应数据的平均值;
(6)图形绘制
将经过归一化处理后的地层电导率数据与同相位数据,导入绘图软件,并使用软件自带的插值方法,形成场地全覆盖的土壤电导率与同相位的平面分布图;在软件中通过调整数据比例尺,对场地进行分级分区,包含信号异常区即疑似污染区和正常区即相对清洁区;根据常见土壤污染包括重金属污染或有机污染的特性,将电导率和同相位的相对高值区、相对低值区或负值区定义为信号异常区即疑似污染区;将针对不同深度的不同测定模式的测定结果单独绘制平面分级图,不但可以确定土壤污染的平面位置,还可以判断出土壤污染的可能分布深度;
(7)布点及采样分析验证
在前面电磁感应仪图像分析结果的基础上,针对图像反映的所有“信号异常区”即疑似污染区的中心部位进行布点;在信号非异常区即相对清洁区也随机布置少量点位,至少1个;
在所有点位采集土壤和地下水样品,在现场使用便携仪器进行污染快速筛测,或带回实验室测试分析;将测试分析结果与电磁感应仪的探测结果进行比对验证;
(8)场地全覆盖的污染分级分区
基于电磁感应仪全覆盖探测结果及钻孔取样的测试分析结果,在电导率分区平面图上勾勒出不同污染程度区域边界,并依此计算“污染面积”或“面积超标率”。
2.如权利要求1所述的基于频率域电磁感应仪的场地全覆盖污染快速筛查方法,其特征在于,频率域电磁感应仪的测量时间为0.1—20秒可调,以步行速度每天移动测量10~20公里的距离,每小时完成2000至3000平米场地或1天完成20~30亩场地的快速筛查。
3.如权利要求1或2所述的基于频率域电磁感应仪的场地全覆盖污染快速筛查方法,其特征在于,步骤(2)中,背景区选相对干燥的旱地、林地或水泥地面。
4.如权利要求1或2所述的基于频率域电磁感应仪的场地全覆盖污染快速筛查方法,其特征在于,步骤(3)中,对于重点区域,包括生产车间、废物堆放点、原料仓库、污水处理区,采用较高的布点密度5m×5m以下;对于非重点区域,包括办公区、居住区,采用较低的布点密度10m×10m以下。
5.如权利要求1或2所述的基于频率域电磁感应仪的场地全覆盖污染快速筛查方法,其特征在于,步骤(4)中,所述精密的定位系统为差分gps定位系统;对污染深度较浅的重金属污染类型场地,选择“高频”模式;对有机污染类型场地,尤其是重质非水相液体污染类型场地,选择“低频”模式。
6.如权利要求1或2所述的基于频率域电磁感应仪的场地全覆盖污染快速筛查方法,其特征在于,步骤(8)中,所述的不同污染程度区域包括“重度污染区”、“中度污染区”、“轻度污染区”、“清洁区”。
7.如权利要求1或2所述的基于频率域电磁感应仪的场地全覆盖污染快速筛查方法,其特征在于,
重金属污染场地的土壤环境污染调查,按以下步骤依次完成场地调查工作:
(1)场地全覆盖快速筛查
使用cmd-4频率域电磁感应仪,在场地以南数百米以外选取了一块旱地作为区域背景区,测定背景区的土壤电导特性,总共测定的点位数大于30个;
针对污染场地,使用cmd-4频率域电磁感应仪实施场地全覆盖的土壤电导特性探测,使用单点测定方法,网格大小在10m×10m以下,基本全覆盖;根据重金属污染深度较浅,向深层土壤扩散难度大的特点,选择low模式即高频浅层模式,测定若干个点阵数据,将场地内的所有数据进行归一化,数据导出,使用surfer成图软件对数据进行克里格插值,形成电导率和同相位的平面布置图;
(2)钻孔取样点位布置
根据电磁感应仪的电导率和同相位测定结果及平面布置图,精确*钻孔取样点位;
(3)钻孔取样及测试分析
在所有的点位上进行钻孔取样,平均深度4~5米,按表层、非饱和带、饱和带三层各取一个土样,并建地下水临时井,采集地下水样;采用手持式x射线荧光光谱分析仪对样品进行快速筛查,将污染样品送第三方检测机构测试分析;
(4)测试数据分析
对土壤/地下水样品的实验室测试数据进行科学分析,判别污染程度;
(5)勾勒污染分区图
综合电磁感应仪的电导率平面分布图和取样测试分析结果,勾勒出场地的污染分区图,并计算污染面积。
8.如权利要求1或2所述的基于频率域电磁感应仪的场地全覆盖污染快速筛查方法,其特征在于,
有机污染场地的土壤环境污染调查,按以下步骤依次完成场地调查工作:
(1)场地全覆盖快速筛查
使用cmd-4电磁感应仪,在场地以北2公里以外选取两块旱地作为区域背景区,测定背景区的土壤电导特性,总共测定的点位数大于30个;
针对污染场地,使用cmd-4电磁感应仪实施场地全覆盖的土壤电导特性探测,使用单点测定方法,网格大小在10m×10m以下,基本全覆盖;根据场地内有机污染泄露容易向深层扩散的特点,选择high模式即低频深层模式,测定若干个点阵数据,将场地内的所有数据进行归一化,数据导出,使用surfer成图软件对数据进行克里格插值,形成电导率和同相位的平面布置图;
(2)钻孔取样点位布置
根据电磁感应仪测定的土壤电导率和同相位的平面分布情况,精确*场地的钻孔取样点位;
(3)钻孔取样及测试分析
在所有的点位上进行钻孔取样,平均深度4~5米,按表层、非饱和带、饱和带三层各取一个土样,并建地下水临时井,采集地下水样;根据便携式光离子化检测器的快速筛查情况,将污染样品送第三方检测机构测试分析;
(4)测试数据分析
对土壤/地下水样品的实验室测试数据进行科学分析,判别污染程度;
(5)勾勒全场地污染分区
综合电磁感应仪的电导率平面分布图和取样测试分析结果,勾勒出场地的污染分区图,并计算污染面积。

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