频率域电磁感应仪的场地全覆盖污染快速筛查方法

【权利要求书】：

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，精确推荐钻孔取样点位；

(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，精确推荐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。