地球物理方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1、地球物理方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀地球物理方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀引言最早的研究是始于美國(guó)，1985年，美國(guó)勘探地球物理學(xué)家協(xié)會(huì)(SEG)首次將環(huán)境地球物理作為一個(gè)單獨(dú)科目統(tǒng)計(jì)年度工作量，是環(huán)境地球物理的奠基年。1988年，美國(guó)猶他大學(xué)S.H.ard教授首開(kāi)環(huán)境地球物理課程，并在1990年出版了由他主編的里程碑式的著作-?土工和環(huán)境地球物理?，繼而于1992年在SAGEEP年會(huì)上成立了環(huán)境和工程地球物理協(xié)會(huì)(EEGS)。1我國(guó)環(huán)境地球物理的開(kāi)展現(xiàn)狀我國(guó)環(huán)境地球物理學(xué)目前還處于初期起步階段，進(jìn)展緩慢。在環(huán)境污染監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用不多，而在興隆國(guó)家，地球物理方法應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理中的成果顯著。我們應(yīng)

2、引進(jìn)國(guó)外的技術(shù)與經(jīng)歷來(lái)開(kāi)展我國(guó)的環(huán)境地球物理，為解決當(dāng)前嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題作出努力。2地球物理方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的優(yōu)勢(shì)當(dāng)前，環(huán)境污染監(jiān)測(cè)是在污染區(qū)本體上采樣，進(jìn)展檢測(cè)來(lái)確定污染的濃度及程度，而用環(huán)境監(jiān)測(cè)方法尚不能確定污染區(qū)的位置，污染范圍及途徑。例如：用傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法來(lái)判斷一個(gè)工程是否會(huì)污染地下水，需要在水源地上游打一口深井，左右各一口，下游兩口，然后取水樣進(jìn)展檢測(cè)，這種傳統(tǒng)方法的技術(shù)和人員本錢(qián)很高，而且無(wú)法準(zhǔn)確確實(shí)定污染區(qū)的范圍。用地球物理方法來(lái)解決這些問(wèn)題比用傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)具有更大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榈厍蛭锢矸椒ň哂斜惧X(qián)低、快速、準(zhǔn)確度高，無(wú)損檢測(cè)，并且無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。3地球物理方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)

3、狀在空氣污染的監(jiān)測(cè)方面，地球物理方法目前應(yīng)用較少。1995年，崔林沛2提到有研究者用X熒光分析監(jiān)測(cè)煤中的硫含量，防止煤炭燃燒后產(chǎn)生的硫化物污染空氣；用中子活化分析石油中的痕量元素，降低排放到空氣中有毒物質(zhì)的污染程度。2000年，葛雙成3提到成都理工大學(xué)利用中子活化分析測(cè)定燃煤熱電廠排放廢氣中有害物質(zhì)對(duì)空氣的影響；國(guó)外還有利用活化分析和能譜測(cè)量發(fā)現(xiàn)了三種用中子活化法未能測(cè)到的石油燃燒產(chǎn)物一。2022年，杜良法4文中提到用磁法監(jiān)測(cè)含在大氣降塵和浮塵污染物中的磁性顆粒重金屬粉塵，目的是為了追蹤污染顆粒的行蹤和探尋污染源。水環(huán)境地球物理常用的方法有電阻率法、激發(fā)極化法、探地雷達(dá)、電磁法、淺層地震法、放

4、射性法。實(shí)際工作中，要針對(duì)不同的污染調(diào)查目的，根據(jù)其物理、化學(xué)性質(zhì)的變化特征，選用不同的地球物理方法。地下水的污染物來(lái)源于各個(gè)行業(yè)的廢水和廢棄物的無(wú)處理排放，農(nóng)藥、化肥等有機(jī)污染物的滲入，生活垃圾腐爛變質(zhì)產(chǎn)生的有害有毒液體的滲入，生活污水的排放，石油管道的泄露等；由于地下礦物資源的亂開(kāi)采，使得地下水位下降、海水入侵，地下裂縫、溶洞等的出現(xiàn)也是造成地下水污染的原因。探究地下水的污染范圍，深度，受污染水的流向等問(wèn)題是解決和治理水污染的前提條件。地下水中的無(wú)機(jī)污染物，如金屬、硝酸鹽離子與氯離子，它們與地下水形成了良好的導(dǎo)電溶液，由于它們的導(dǎo)電性好，有利于用電阻率法進(jìn)展探測(cè)。地球物理方法應(yīng)用在地表水方

5、面最成果的案例是1986年的西湖換水6。近些年也對(duì)受污染水的置換越來(lái)越多，污染水置換的目的是改良水質(zhì)，恢復(fù)以前生物種群的生活環(huán)境，維持當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡?？梢岳秒娮杪史▽?duì)污染水的置換進(jìn)展跟蹤動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)換水工作的進(jìn)度。衛(wèi)星監(jiān)測(cè)大面積水體溢油污染已應(yīng)用多年5，主要方法有：可見(jiàn)光遙感和激光雷達(dá)。對(duì)于遙感檢測(cè)技術(shù)，由于海水、油膜對(duì)太陽(yáng)光的反射率不同，海水的光譜反射率在藍(lán)光0.30.45微米光譜段出現(xiàn)最大值，所以在遙感探測(cè)中，以藍(lán)光光譜段為探測(cè)窗口；對(duì)于激光雷達(dá)，由于石油中以多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔餅橹?，這些化合物大多屬于熒光基質(zhì)，利用裝有熒光譜儀的機(jī)載激光雷達(dá)，可快捷的監(jiān)測(cè)溢油的分布范圍。對(duì)于土壤污染的

6、監(jiān)測(cè)同樣可以用地球物理方法8。目前提到的航空測(cè)法，地面電法和地質(zhì)雷達(dá)是圈定鹽堿化范圍和深度的有效方法；由于土壤鹽堿化使土壤視電阻率變高，國(guó)外研制一種新的專用航電系統(tǒng)-SAGAP，可高分辨探測(cè)地表土的視電阻率。固體廢物主要來(lái)源于工業(yè)固體廢物、危險(xiǎn)廢物和城市生活垃圾等。我國(guó)城市垃圾主要被搜集送往處理廠進(jìn)展燃燒、堆肥和衛(wèi)生填埋，截止到2022年，我國(guó)垃圾處理廠僅567座，遠(yuǎn)不能處理日劇增長(zhǎng)的垃圾，大多數(shù)垃圾都被選擇簡(jiǎn)單的填埋。而這些城市廢棄物存放場(chǎng)選址和監(jiān)測(cè)也成為環(huán)境地球物理近期優(yōu)先工作領(lǐng)域。在實(shí)際應(yīng)用中，物探方法較廣泛的應(yīng)用到核廢料的選址。目前國(guó)外研究比較適宜填埋核廢料的地質(zhì)體是鹽丘和結(jié)晶巖體9，

7、因?yàn)槔名}穴進(jìn)展核廢料的埋藏具有費(fèi)用低、容量大、占地少、致密性和抗泄露性高等優(yōu)點(diǎn)，是一種可以推廣應(yīng)用的核廢料處理新方法。在選址過(guò)程中，第一步，是用地震反射或者折射法、電阻率測(cè)深法或者剖面法來(lái)探測(cè)鹽層的深度、厚度、劃定鹽層位置；第二步，在地質(zhì)選區(qū)方面，需要進(jìn)展鹽巖地質(zhì)和選區(qū)評(píng)價(jià)，優(yōu)選鹽層埋深大、鹽層厚、遠(yuǎn)離人口密集區(qū)地下鹽體。第三步，研究鹽體的內(nèi)部構(gòu)造，包括鹽體的含雜質(zhì)質(zhì)量、孔隙度、含水性及裂隙的發(fā)育程度。沒(méi)有裂隙的鹽體不會(huì)產(chǎn)生明顯的反射，電阻率高而衰減小，因此，衰減孝反射少的鹽體更始于儲(chǔ)存核廢料。垃圾被簡(jiǎn)單就地掩埋后，場(chǎng)地便停頓使用。當(dāng)要重新利用該場(chǎng)地時(shí)，那么需要圈定出垃圾的分布范圍和頂部、底

8、部的深度以及轉(zhuǎn)化物的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，以便加以清理地下污染物。使用的地球物理方法有：電法、電磁法、磁法、地質(zhì)雷達(dá)、測(cè)溫以及淺層地震法等多種方法。這些方法主要應(yīng)用在：地震折射法查明垃圾填埋的深度、厚度和橫向范圍；電測(cè)法查明垃圾腐爛產(chǎn)生的有機(jī)液體的運(yùn)移及其污染范圍；磁法查明固體廢物和工業(yè)肥料中的含鐵磁性物質(zhì)，利用磁異常監(jiān)測(cè)污染物的埋藏位置；當(dāng)生活垃圾、工業(yè)廢料與周圍的地層介質(zhì)的密度存在很大差異時(shí)，利用重力異常可圈定垃圾填埋的場(chǎng)地。在我國(guó)抗戰(zhàn)時(shí)期及隨后的軍事活動(dòng)中，掩埋過(guò)大批的武器彈藥，這些武器在地下經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期腐蝕，釋放有毒物質(zhì)，不僅對(duì)周圍土壤及地下水造成污染，還會(huì)對(duì)附近居民造成傷害。由于彈藥武器大多都是金屬，對(duì)于大面積的彈藥武器埋藏地，可以用地球物理方法中的電磁法，重力法等探測(cè)，及早查明掩埋位置，進(jìn)展挖掘、銷毀。2000年，葛雙成3文中提到1986年原蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故發(fā)生后，立即用航空能普法進(jìn)展大區(qū)域快速監(jiān)測(cè)，及時(shí)理解每天的污染擴(kuò)散范圍和方向。物探方法還用在氡氣災(zāi)害的監(jiān)測(cè)，由于鈾可以衰變?yōu)殡?，在監(jiān)測(cè)氡氣時(shí)應(yīng)首先利用航空能譜測(cè)量圈出鈾異常區(qū)。4結(jié)語(yǔ)2022年，趙章元等10總結(jié)到：我國(guó)目前所有涉