陸海建， 鄧一榮*， 鄧達(dá)義， 劉麗麗， 趙巖杰， 李朝暉

(1. 廣東省環(huán)境科學(xué)研究院∥廣東省污染場(chǎng)地環(huán)境管理與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室∥粵港澳環(huán)境質(zhì)量協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室， 廣州 510045； 2. 華南師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院， 廣州 510006)

隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展及“退二進(jìn)三”政策的實(shí)施，大量企業(yè)搬遷. 企業(yè)搬遷后往往會(huì)在原廠址遺留大量有毒有害的重金屬或難降解的有機(jī)物，會(huì)對(duì)其周邊環(huán)境和居民健康帶來(lái)嚴(yán)重危害[1-2]. 為了杜絕土壤污染帶來(lái)的嚴(yán)重問(wèn)題，企業(yè)搬遷后，需對(duì)這些污染地塊進(jìn)行土壤污染狀況的調(diào)查，分析其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[3]. 傳統(tǒng)的場(chǎng)地調(diào)查方法在點(diǎn)位的布設(shè)以及采樣深度的設(shè)置等方面具有一定的局限性. 為解決這一局限性，本研究采用感應(yīng)電磁法和高密度電阻率法聯(lián)用的方法對(duì)污染場(chǎng)地進(jìn)行探測(cè)，快速劃定出污染地塊的異常區(qū)域(疑似污染物區(qū)域)，根據(jù)異常區(qū)域的分布為后期的靶向布點(diǎn)及采樣深度的設(shè)置提供參考，可大大提高調(diào)查的效率、節(jié)約調(diào)查的成本以及提高調(diào)查的準(zhǔn)確性[4-8].

感應(yīng)電磁法是在地表通過(guò)電流產(chǎn)生一個(gè)原生磁場(chǎng)，該原生磁場(chǎng)會(huì)在地層內(nèi)產(chǎn)生時(shí)變的渦旋電流. 由于地下介質(zhì)不均勻，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)的次生磁場(chǎng). 通過(guò)在地表接收次生磁場(chǎng)強(qiáng)度，可以借此了解地下地層導(dǎo)電性分布情況，進(jìn)而推測(cè)地層的電阻率特征及異常體[9-11]. 高密度電阻率法原理與傳統(tǒng)的電阻率檢測(cè)法相近，所不同的是高密度電阻率法在檢測(cè)中設(shè)置了較高密度的檢測(cè)點(diǎn)，全部電極布置在一定間隔的檢測(cè)點(diǎn)上，由主機(jī)自動(dòng)控制供電電極和接收電極的變化. 高密度電阻率法使用的電極數(shù)量多，而且電極之間可自由組合，可提取大量的地塊電阻率信息. 高密度電阻率法成本低、效率高、信息豐富、解釋方便[9].

物探技術(shù)具有快速、無(wú)損且能從三維空間大范圍表征出疑似污染區(qū)域的分布特征，近年來(lái)物探技術(shù)已被應(yīng)用于環(huán)境調(diào)查領(lǐng)域. 例如ARISTODEMOU 等[12]運(yùn)用直流電阻率法和時(shí)域激發(fā)極化法對(duì)垃圾填埋場(chǎng)中滲濾液的遷移進(jìn)行了應(yīng)用研究；ABDELATIF 等[13]運(yùn)用電阻率成像法對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的土壤及地下水污染狀況進(jìn)行了表征研究；肖波等[14]運(yùn)用分布式三維電阻率法監(jiān)測(cè)污染場(chǎng)地的地下電學(xué)特征的變化；劉漢樂(lè)等[15]在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)非均質(zhì)多孔介質(zhì)中輕非水相液體(LNAPL)污染過(guò)程采用高密度電阻率成像法進(jìn)行了監(jiān)測(cè)研究. 目前物探技術(shù)在污染場(chǎng)地土壤環(huán)境調(diào)查領(lǐng)域中處于起步階段，很多內(nèi)容還處于在實(shí)驗(yàn)室的研究階段，工程應(yīng)用較少. 本文以華南某城市典型重金屬污染地塊為研究對(duì)象，采用物探技術(shù)對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行初步表征，通過(guò)感應(yīng)電磁法與高密度電阻率法聯(lián)用技術(shù)，提出一套靶向、高效、精準(zhǔn)的集成技術(shù)與方法，并將其應(yīng)用于污染地塊土壤的環(huán)境調(diào)查中，提高調(diào)查的效率和準(zhǔn)確性，同時(shí)節(jié)約調(diào)查的成本.

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域

研究區(qū)為華南地區(qū)某城市疑似重金屬污染地塊，原企業(yè)始建于60年代，關(guān)停于2015年，現(xiàn)廠區(qū)設(shè)備及廠房已全部拆除. 企業(yè)運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)時(shí)主要從事鈦白粉、硫酸和磷肥的生產(chǎn)加工，涉及的原輔材料主要有硫鐵礦、磷礦、硫酸鈉、鐵鈦礦和鐵粉等原料. 原材料經(jīng)過(guò)焙燒、分解、凈化、轉(zhuǎn)化和結(jié)晶等過(guò)程形成產(chǎn)品，特征污染物主要是重金屬. 生產(chǎn)期內(nèi)由于企業(yè)內(nèi)的槽罐或池體破損泄露及礦渣暫存時(shí)淋溶下滲導(dǎo)致土壤受到污染.

研究區(qū)地塊處于兩山體之間的河谷處，地貌自新生代第三紀(jì)丹霞群發(fā)育形成，西南側(cè)為標(biāo)高約10～50 m的山體，西北方為城區(qū)的主要地表河流，其他方位為丘陵地帶. 研究區(qū)處于一向斜隆起帶的山字型構(gòu)造核部，地層自上而下依次為：(1)人工填土層，主要成分為粉質(zhì)粘土，平均厚度約5 m；(2)全新世 (Qh1)地層，主要巖性為粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)土，平均厚度約1.2～4.5 m；(3)天子嶺組(D3t)地層，該地層為整合于帽子峰組與春灣組兩套碎屑巖之間的石灰?guī)r.

1.2 物探布局

探測(cè)范圍為研究地塊的污水處理工段及廢渣堆放區(qū)域，經(jīng)前期資料收集及現(xiàn)場(chǎng)踏勘判斷調(diào)查區(qū)疑似為重金屬土壤污染區(qū)，探測(cè)范圍約21 500 m2，采用感應(yīng)電磁法對(duì)整個(gè)區(qū)域施測(cè)，根據(jù)探測(cè)結(jié)果在探測(cè)區(qū)域共施測(cè)11條高密度電阻率法探測(cè)線. 調(diào)查的范圍及探測(cè)線布設(shè)如圖1所示.

圖1 物探測(cè)線布置圖

1.3 感應(yīng)電磁法

采用GEM-2 Ski便攜式近地表頻率域電磁探測(cè)儀對(duì)整個(gè)研究區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，以單點(diǎn)深度的方式收集數(shù)據(jù)，以人力背負(fù)方式進(jìn)行探測(cè). 本次感應(yīng)電磁法場(chǎng)區(qū)布置采用GPS定位，點(diǎn)距0.1～0.3 m，探測(cè)目標(biāo)深度為15 m以內(nèi).

數(shù)據(jù)采集步驟：預(yù)熱設(shè)備，連接設(shè)備，設(shè)定區(qū)域，設(shè)定頻率，采集數(shù)據(jù).

1.4 高密度電阻率法

本次高密度電法按感應(yīng)電磁法劃分的高磁化率區(qū)域布置，采用GD-10型直流電阻率測(cè)量?jī)x測(cè)試地層電阻率，測(cè)線布設(shè)采用GPS定位，皮尺量距布點(diǎn)，電極裝置采用四級(jí)裝置. 最小間隔系數(shù)為1，電極點(diǎn)距2 m，排列電極總數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定，探測(cè)目標(biāo)深度為15 m以內(nèi).

數(shù)據(jù)采集步驟：連接測(cè)量?jī)x器，依據(jù)測(cè)線位置布置電纜和電極，連接電纜與轉(zhuǎn)換器，輸入?yún)?shù)并進(jìn)行接地電阻測(cè)量，待接地良好后采集數(shù)據(jù). 高密度電阻率法測(cè)線布置如圖1中的線條所示.

1.5 XRF測(cè)試方法

采用便攜式X射線熒光光譜儀(XRF)對(duì)土壤中重金屬進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速掃描測(cè)試，儀器在鋰電池驅(qū)動(dòng)下激發(fā)X射線管產(chǎn)生射線，作用于土壤樣品，樣品中金屬原子處于激發(fā)態(tài)，圍繞原子核飛行的外層電子發(fā)生躍遷，基于能量守恒定律，外層的電子釋放能量補(bǔ)充進(jìn)來(lái)即產(chǎn)生次級(jí)特征能譜(例如K層電子發(fā)生躍遷，L層電子釋放能量進(jìn)行補(bǔ)充)，儀器SDD探測(cè)器接收后通過(guò)康普頓數(shù)學(xué)模型和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)法計(jì)算得到元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(mg/kg).

1.6 化學(xué)分析測(cè)試方法

土壤樣品重金屬含量采用四酸消解法對(duì)其進(jìn)行測(cè)試分析，其中砷的分析參照GB/T 22105.2-2008土壤質(zhì)量總汞、總砷的測(cè)定(原子熒光法)，鉛的分析參照GB/T 17140-1997土壤質(zhì)量鉛、鎘的測(cè)定(KI-MIBK萃取火焰原子吸收分光光度法). 為保證樣品測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，從現(xiàn)場(chǎng)樣品采集到實(shí)驗(yàn)室測(cè)試分析實(shí)行全過(guò)程的質(zhì)量控制措施，采用現(xiàn)場(chǎng)平行、現(xiàn)場(chǎng)空白、運(yùn)輸空白、清洗空白、方法空白、基質(zhì)加標(biāo)等監(jiān)控方法.

2 結(jié)果與分析

2.1 電磁法探測(cè)結(jié)果與分析

在不同頻率f條件下對(duì)研究區(qū)域?qū)嵤╇姶欧ㄌ綔y(cè). 采用f=18 575 Hz探測(cè)地下深度約3 m以內(nèi)地層磁化率的綜合響應(yīng)，采用f=475 Hz探測(cè)的是深度15 m以內(nèi)的地層. 在f=18 575 Hz頻率下探測(cè)的結(jié)果顯示：研究區(qū)的西北和東北側(cè)的A區(qū)域及南側(cè)零散分布的B區(qū)域?yàn)楦叽呕蕝^(qū)域，磁化率均大于500，其他大部分區(qū)域的磁化率均小于300；在f=475 Hz頻率下探測(cè)時(shí)，磁化率大于500的有三大區(qū)塊(圖2B)，這三大區(qū)域相比淺層探測(cè)磁化率大于500的區(qū)域范圍有所擴(kuò)大.

圖2 不同頻率電磁法探測(cè)區(qū)域的磁化率分布

本次電磁法探測(cè)的區(qū)域?yàn)樵瓘S區(qū)污水處理工段及廢渣堆放區(qū)域(圖1)， 該地塊原企業(yè)從事的硫酸、鈦白粉和磷肥生產(chǎn)，涉及以下反應(yīng)：

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2；

(1)

2FeTiO3+6H2SO4=

Fe2(SO4)3+SO2+2TiOSO4+6H2O；

(2)

2Ca5F(PO4)3+7H2SO4+H2O=

3Ca(H2PO4)2·H2O+7CaSO4+2HF.

(3)

原企業(yè)生產(chǎn)加工的主要原料包含硫鐵礦(FeS2)、磷礦(P2O5)、鐵鈦礦(FeTiO3). 硫鐵礦的伴生礦主要有方鉛礦、閃鋅礦、毒砂. 天然磷礦中存在多種伴生礦物，主要有硅酸鹽和碳酸鹽兩類. 鐵鈦礦伴生礦主要含磁鐵礦. 硫酸礦渣、鈦白粉生產(chǎn)原料以及催化劑均含鐵磁性物質(zhì)，礦渣經(jīng)淋濾下滲以及污水泄露遷移到地層中導(dǎo)致磁化率偏高. 圖2A結(jié)果顯示，探測(cè)區(qū)域上層地層(0～3 m)部分區(qū)域的磁化率大于500，結(jié)合前期資料分析及現(xiàn)場(chǎng)勘查，磁化率大于500的區(qū)域以前為廢礦渣堆放區(qū)域，礦渣中含有大量順磁性物質(zhì)，廢礦渣經(jīng)淋濾下滲到地層中導(dǎo)致磁化率偏高；圖2B顯示，下層地層(3～15 m)中磁化率大于500的區(qū)域較上層有所擴(kuò)大. 研究區(qū)的地下水埋深為3.0～3.5 m，地下水整體流向?yàn)槲鞅毕驏|南，在廢渣堆放區(qū)，淋濾液下滲，水平方向上從西北向東南擴(kuò)散遷移導(dǎo)致下層的高磁化區(qū)域較上層整體向東南延伸擴(kuò)展. 中部的廢水處理池埋深約為2.5 m(現(xiàn)已填平)，由于廢水(呈酸性，含有多種重金屬離子)的下滲遷移擴(kuò)散導(dǎo)致廢水處理池的下層地層也出現(xiàn)了磁化率大于500的區(qū)域[7].

2.2 高密度電阻率法探測(cè)結(jié)果與分析

高密度電阻率法探測(cè)結(jié)果顯示，在穿過(guò)廢渣堆放位置及污水處理池區(qū)域的測(cè)線局部均出現(xiàn)了低阻異常區(qū)，推測(cè)是廢礦渣經(jīng)淋濾下滲、廢水(呈酸性，含有多種重金屬離子)經(jīng)池底及側(cè)邊的滲漏導(dǎo)致其土層pH變小(硫酸、磷酸導(dǎo)致土壤和地下水酸化和導(dǎo)電離子增多)、重金屬離子含量增加，使其導(dǎo)電性較好. 各測(cè)線地表層基本存在高電阻率層，主要是由于表層為包氣帶層，含水率較低；底部出現(xiàn)的局部高電阻率，主要是含導(dǎo)電離子較少的粉質(zhì)黏土層或風(fēng)化巖層. 高密度電阻率法的測(cè)試結(jié)果如圖3所示.

圖3 高密度電阻率法對(duì)研究區(qū)勘探的電阻率剖面分布

測(cè)線ERT-01：位于場(chǎng)地中間區(qū)塊，穿過(guò)污水處理池及其南側(cè). 測(cè)試結(jié)果(圖3A)顯示，整體電阻率為10～35 Ω·m，表層0～3.5 m區(qū)間電阻率約10～35 Ω·m，但夾有層狀分布區(qū)域的電阻率超過(guò)40 Ω·m. 下層3.5～10.5 m間電阻率在10～35 Ω·m，夾有層狀分布與分散區(qū)塊的電阻率低于8 Ω·m. 底層10.5 m以下深度區(qū)域的電阻率超過(guò)40 Ω·m. 由于ERT-01沿原水池邊施測(cè)，測(cè)線中段(深度超過(guò)7 m)出現(xiàn)低電阻率區(qū)域，推測(cè)此區(qū)域有可能與重金屬?gòu)U水的泄漏遷移有關(guān). 黑色虛線代表回填物質(zhì)、低電阻率重金屬污染導(dǎo)電性地層與原生地層交界位置[16].

測(cè)線ERT-03：該測(cè)線穿過(guò)污水處理池北側(cè)的廢渣堆放區(qū)域，測(cè)線為從西向東方向施布. 測(cè)試結(jié)果(圖3B)顯示，整體電阻率的分布為10～35 Ω·m，測(cè)線前半段0～8 m深度范圍出現(xiàn)電阻率低于8 Ω·m的連續(xù)分布，該段地層結(jié)構(gòu)分布情況：0～3 m深為填土、3～8 m深為淤泥、深度8 m以下為粉質(zhì)黏土和全風(fēng)化巖，由此推測(cè)上層(0～3 m)出現(xiàn)低電阻率異常區(qū)域主要原因：廢礦渣經(jīng)淋濾下滲遷移引起地層中硫酸根離子、重金屬離子等導(dǎo)電物質(zhì)增加，導(dǎo)致土壤導(dǎo)電性較好，下層(3～8 m)淤泥層含水率較高，其本身導(dǎo)電性較好.

測(cè)線ERT-10：主要位于原污水處理池的下游. 測(cè)線為自西向東方向布設(shè). 測(cè)試結(jié)果(圖3C)顯示，該測(cè)線的整體電阻率為10～35 Ω·m，表層0～3.5 m區(qū)間電阻率約10～35 Ω·m，夾有層狀分布電阻率超過(guò)40 Ω·m. 下層3.5～10.5 m區(qū)間電阻率約0～35 Ω·m，夾有層狀分布與分散區(qū)塊的電阻率低于8 Ω·m. 底層10.5 m以下深度區(qū)間的電阻率超過(guò)40 Ω·m. 測(cè)線表層(0～3.5 m)未見低阻異常區(qū)，下層(3.5～10.5 m)局部出現(xiàn)低電阻率異常區(qū)域，推測(cè)是由于池底(埋深2.5 m)廢水(呈酸性，含有多種重金屬離子)下滲遷移導(dǎo)致下游區(qū)域土壤中的導(dǎo)電離子增加所致.

圖3刻畫出了疑似污染區(qū)域的垂直空間分布位置(即電阻率區(qū)間在8～12 Ω·m的藍(lán)色區(qū)域)[17-20]，疑似污染區(qū)域主要分布于研究區(qū)北側(cè)廢渣堆放區(qū)域上部地層的填土層、原污水處理池及其下游區(qū)域的地層中. 依據(jù)此圖可指導(dǎo)后續(xù)的靶向布點(diǎn)和采樣位置的設(shè)置，為鉆探與取樣等后續(xù)勘察工作提供科學(xué)依據(jù).

2.3 XRF測(cè)試對(duì)物探結(jié)果的驗(yàn)證

為驗(yàn)證感應(yīng)電磁法與高密度電法實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)研究區(qū)域內(nèi)不同點(diǎn)位和深度的土壤樣品進(jìn)行X射線熒光測(cè)試儀(XRF)現(xiàn)場(chǎng)掃描測(cè)試. 如表1所示，XRF在現(xiàn)場(chǎng)掃描的36個(gè)土壤樣品中，有10個(gè)樣品重金屬As和Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)超出其篩選值，超標(biāo)區(qū)域的深度主要分布在0～12 m范圍內(nèi)，超標(biāo)約1.3～14.6倍. 超標(biāo)原因：一方面，由于硫鐵礦伴生有方鉛礦和毒砂，礦渣在淋濾的作用下As和Pb會(huì)下滲到土壤介質(zhì)中；另一方面，污水處理池中的污水(含有多種重金屬離子)泄露下滲遷移導(dǎo)致土壤介質(zhì)中重金屬離子含量增加.

表1 XRF超標(biāo)倍數(shù)與對(duì)應(yīng)物探結(jié)果統(tǒng)計(jì)

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，S4、S11、S14點(diǎn)位分別在0～3、4～7、4～7 m深度范圍，XRF測(cè)試值的超標(biāo)倍數(shù)均大于10倍. 這3處的磁化率均大于700, 電阻率分布在8～10 Ω·m；S11點(diǎn)位0～3 m、S22點(diǎn)位4～7 m、8～12 m的深度范圍的XRF測(cè)試值超標(biāo)3.8～9.2倍. 相應(yīng)位置的磁化率均分布在500～700，S22對(duì)應(yīng)的電阻率小于8 Ω·m，S11電阻率分布在10～20 Ω·m；S14、S18和S22點(diǎn)位分別在0～3、8～12、0～3 m深度范圍XRF測(cè)試值均未超標(biāo)，對(duì)應(yīng)的磁化率范圍50～500，電阻率分布在8～35 Ω·m. 對(duì)比分析可知，XRF測(cè)試值的超標(biāo)倍數(shù)越大，相應(yīng)磁化率越大、電阻率越??；反之則磁化率越小、電阻率越大. 結(jié)果表明：本次物探測(cè)試結(jié)果與XRF測(cè)試結(jié)果一致性較好.

2.4 樣品化學(xué)分析對(duì)物探結(jié)果的驗(yàn)證

為進(jìn)一步定量驗(yàn)證感應(yīng)電磁法與高密度電阻率法探測(cè)的異常區(qū)域與重金屬種類及含量的關(guān)聯(lián)性，對(duì)異常區(qū)域(疑似重金屬污染區(qū)域)及周邊的23個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行土壤鉆探取樣分析，共采集151個(gè)土壤樣品，分別送測(cè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)重金屬指標(biāo)進(jìn)行化學(xué)分析.

本次感應(yīng)電磁法探測(cè)劃定的高磁化率范圍以及高密度電阻率法探測(cè)劃定的低電阻率區(qū)域均出現(xiàn)不同程度的As和Pb污染. 23個(gè)采樣點(diǎn)位中有12個(gè)點(diǎn)位As和Pb有不同程度的超標(biāo). 超標(biāo)點(diǎn)位的分布如圖2所示，其中超標(biāo)點(diǎn)位S1、S4、S5分布在高磁化率A區(qū)的西側(cè)，點(diǎn)位S6、S9、S11、S15、S16分布在高磁化率A區(qū)的東側(cè)，點(diǎn)位S18、S21、S22、S23分布在高磁化率B區(qū)；垂直方向上污染物As和Pb超過(guò)篩選值的樣品主要分布在2～10 m深度范圍. 本研究區(qū)域土壤中重金屬As和Pb的探測(cè)結(jié)果如表2所示.

表2 土壤樣品中污染物的探測(cè)結(jié)果Table 2 The results of pollutant detection in soil samples

點(diǎn)位S4、S9的As和Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，兩處所在區(qū)域的磁化率均大于700，電阻率均小于8 Ω·m；S22、S23點(diǎn)位的As和Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)中等，其所在區(qū)域的磁化率分布在500～700，電阻率分布在8～10 Ω·m；S8、S14點(diǎn)位的As和Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，均未超過(guò)篩選值，該區(qū)域物探結(jié)果顯示其磁化率分布在50～300，電阻率分布在10～35 Ω·m. 探測(cè)結(jié)果顯示：高磁化率及低電阻率區(qū)域的As和Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；反之,As和Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低. 經(jīng)對(duì)比分析可知，本次物探反演結(jié)果與鉆探取樣分析結(jié)果吻合度較好[7,18].

鑒于礦渣淋濾下滲以及污水處理池中的污水泄露遷移，經(jīng)鉆探取樣分析查明了研究區(qū)As、Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的位置集中位于原礦渣堆放區(qū)域及污水處理池下游(圖4)，其分布基本與物探異常區(qū)域相符.

圖4 研究區(qū)As、Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布

2.5 土壤重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)與電阻率的關(guān)聯(lián)分析

對(duì)S18和S22點(diǎn)位的As、Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)與地下土壤電阻率進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析(圖5)，其中，S18在4.0 m深度附近As、Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，電導(dǎo)率相應(yīng)減小；S22點(diǎn)位在深度4.0～8.5 m范圍內(nèi)的重金屬As、Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較高，該區(qū)段電阻率表現(xiàn)為低電阻率區(qū). 通過(guò)對(duì)比分析可知，電阻率與重金屬As、Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān). 在土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，Pb的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)電阻率的影響較顯著，電阻率隨Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而減小.

圖5 研究區(qū)不同深度地下土壤的電阻率及重金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

S18和S22點(diǎn)位均位于原污水處理池(池底埋深為2.5 m)的下游，其上層地層為較松散的填土層，厚度約5～6 m，下層為粉質(zhì)黏土，地下水位埋深約為4 m，兩處的As、Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在深度大約4 m的位置開始增加，本文推測(cè)該污染是由于污水處理池底發(fā)生污水(含有多種重金屬離子)泄露，并下滲到填土層中(滲透性較好)，在地下水動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下，污染物(As、Pb)經(jīng)水平和垂直方向遷移，導(dǎo)致S18和S22點(diǎn)位在4～9 m深度范圍遭到了不同程度的重金屬(As、Pb)污染.

3 結(jié)論

本文采用感應(yīng)電磁法和高密度電阻率法對(duì)城市地塊土壤重金屬污染區(qū)域進(jìn)行了聯(lián)合探測(cè)，同時(shí)對(duì)研究區(qū)的土壤樣品進(jìn)行了X射線熒光(XRF)分析及化學(xué)分析驗(yàn)證，結(jié)果表明：

(1)感應(yīng)電磁法和高密度電阻率法聯(lián)合探測(cè)結(jié)果表明，研究區(qū)磁化率大于500的區(qū)域(疑似重金屬污染)主要分布在廢渣堆放區(qū)及污水處理池下游的下層地層，低電阻率(低于8 Ω·m)異常區(qū)域分布于上述2個(gè)區(qū)域的地下0～8 m、3.5～10.5 m的深度范圍. 通過(guò)該技術(shù)從三維空間上表征了疑似重金屬污染區(qū)域的分布狀況，可指導(dǎo)后期調(diào)查的靶向布點(diǎn)及采樣深度的設(shè)置，從而提高調(diào)查的效率、節(jié)約調(diào)查的成本以及提高調(diào)查的準(zhǔn)確性.

(2)XRF現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與化學(xué)分析驗(yàn)證結(jié)果表明，S4、S9所在的廢渣堆放區(qū)上層地層的As、Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，XRF測(cè)試值的最大超標(biāo)倍數(shù)達(dá)到了11.5倍，檢出的最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1 170、2 700 mg/kg，該區(qū)域?qū)?yīng)的磁化率均大于700，電阻率均小于8 Ω·m；S8、S14所在的原污水處理池填埋區(qū)域的As、Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，相應(yīng)磁化率分布在50～300范圍，電阻率分布在10～35 Ω·m. 由此可知，物探劃定的疑似污染區(qū)域與分析測(cè)試探明的污染區(qū)域吻合度較好.

利用物探技術(shù)與傳統(tǒng)的(鉆探+取樣)污染地塊調(diào)查方法相結(jié)合，可以構(gòu)建一套靶向、高效、精準(zhǔn)的集成技術(shù)與方法，以實(shí)現(xiàn)快速、精準(zhǔn)化、可視化顯示重金屬污染地塊中污染物的空間分布.