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电磁法在土壤污染调查的应用案例
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| 发布时间：2020.12.29 新闻来源：地下水环境网 浏览次数： |
1、EM方法和技术背景
电磁波法（Electromagnetic Method）简称 EM 方法，是利用电磁感应原理来探测地层。测勘时在地表将发射线圈(Transmitter Coil)通可变频率交流电，从而产生随时间变动的原生磁场，由于地层导电率的差异，再根据楞次定律（lenz’s law），此原生磁场会在地层内产生时变的涡电流，其电流密度的大小取决于各地层的电阻率，如地下介质不均匀，则在覆盖层、围岩等局部导体上产生感应的次生磁场。在地表以一接收线圈(Receiver Coil)收录次生磁场强度，可以借此了解地下地层导电性分布情形，进而推测地层的电性构造。
电磁波法依产生的原生电磁场及记录次生电磁场的差异，可分为时间域电磁法(Time Domain Electromagnetic ；TEM) 与频率域电磁法(Frequency Domain Electromagnetic；FEM)两种。时间域电磁波法具有野外量测方便，但信噪比(S/N Ratio)太低；频率域电磁波法具有野外量测较复杂，但信噪比比较高，野外使用何种探测方法依量测者对当地地形、地物熟悉度及周遭信噪比值而定。
观测过程中依测量过程不同可分为连续测量(Continuously Measurement)，即沿测线连续观测仪器读值与逐站测量(station by station Measurement)，即沿规划之测站逐点观测仪器读值两大类，无论如何，良好测线规划影响施测成果的成败。此外．探测范围及测站间距也是重要的勘探参数，过小的勘探范围无法有效地量得地层原始电性资料，造成对比困难；测站间距的设定须考虑探测目标的大小，应在正式作业进行前，沿测线方向连续观察仪器读值，从而决定测站的间距。此外，施测时依发射线圈与接收线圈圈面角度不同，可做两种方式测量，即线圈面同时平行地表的垂直偶极(Vertical Dipole)展开与圈面沿测线方向且垂直地表的水平偶极(HorizontalDipole)展开；垂直偶极的探测深度较深，容易获得垂直方向的电性变化情形，水平偶极的探测深度较浅，容易获得侧向方向的电性变化情形。
2、EM方法案例
案例背景
某项目总占地面积为 1388.19 亩，目的为调查场地的土壤和地下水污染范围和深度，并与原有取样点进行对比分析，用以验证物探方法运用于污染土壤地下水场地调查的可行性，并展示大面积扫描方式在该项目上面的优势。
其中块地四占地面积为 76.33 亩，锰化工厂运营始于 20 世纪 60 年代，主要经营生产电解二氧化锰、仲坞酸铵、电池锰粉等产品。目前厂房已经拆除，分别于原本运用于灰粉堆场区、粉碎矿石处、废渣沉淀池、原材料堆场均设有取样点位。
项目地点及概况
测试方案
本次电磁法使用设备为多频发射，可以一次性发射多个频率的电磁波，分别对应不同深度电导率的情况，电磁波所探得土壤物理参数为电导率，是和电阻率参数呈反比，也就是当电阻率较低的重金属污染情况下，其导电率是较高的。
EM 测区一行走路径
EM 测区二行走路径
场地 EM 图像套图
若将同一深度两个 EM 资料套叠至航照图中，如上图 所示，高导电度区域集中于图中黄色框框所在位置，推测为重金属污染地区，且右侧 EM 测区一位置部分导电度更高，该区域原本为灰粉堆场，因此堆积物经过长时间的存放，已有侵入土壤的现象，而左侧 EM 测区二部分虽也有高导电度异常，但是集中程度和导电度值都较轻，又根据原本该区域为分析化验室和厂房区域，可推测污染程度较测区一轻，且有可能为测区一污染扩散所致。
场地EM 测区一深度图像
从上图测区深度范围内污染情况可得，该区域不同深度的地层异常范围大致相同，主要集中于上图测区一黄色区域内，且较浅层地层异常情况较轻，最大导电度约为 280mS/m，和附近地层导电度 40-160mS/m 虽有相差，但是在整体地层差异中属于较小，因此推测为上部污染经过时间的推移，大部分已经渗透至较深区域，当深度深至 12m 左右时，可见较为明显异常区域，其地层导电度可达400-500mS/m，推测为污染开始在该深度具有明显的浓度，再往下至 20m-25m 左右地层时，污染区域几乎已经占据整个异常区域，且浓度随着深度的加深而加剧。
EM 测区一污染团图示
场地 EM 测区二深度图像
从上图得，场地 EM 测区污染情况比较复杂，基本可以总结为污染浓度高- 中低-高-低，深度为 3m 时，污染异常区域较为明显，主要集中为两个污染团， 分别称作为左侧污染团和右侧污染团，随着深度的增加至 6m，图 右侧污染团浓度情况不呈现明显变化，而其左侧污染团浓度情况则出现了降低，继续随着深度增加至 12m，两污染团污染浓度都呈现一定幅度的下降，再随着深度增加至17m，两污染团浓度有呈现增加的趋势，然后从 17m-20m 污染浓度迅速降低，呈现较正常状态。
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