本發(fā)明涉及水土污染調(diào)查技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種檢測水土污染程度的裝置及方法。

背景技術(shù)：

為了防治水土污染，2015年國務(wù)院頒布了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(國發(fā)[2015]17號(hào)、即“水十條”)，2016國務(wù)院頒布了《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(國發(fā)[2016]31號(hào)、即“土十條”)，是國家對(duì)地表及地下水土污染防治的法規(guī)性文件。地表水土污染易于發(fā)現(xiàn)和檢測，防治相對(duì)地下水土較為容易；但地下水土污染由于隱蔽性、擴(kuò)散性及具有長期性、復(fù)雜性等特點(diǎn)，歷來是防治的難點(diǎn)；為此“土十條”要求，“深入開展土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查，以農(nóng)用地和重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地為重點(diǎn)，開展土壤污染狀況詳查，2018年底前查明農(nóng)用地土壤污染的面積、分布及其對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響；2020年底前掌握重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地中的污染地塊分布及其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)情況。建立土壤環(huán)境質(zhì)量狀況定期調(diào)查制度，每十年開展一次?！币虼耍寥拉h(huán)境質(zhì)量調(diào)查的任務(wù)十分迫切和艱巨。

通常土壤污染環(huán)境調(diào)查是在工作區(qū)內(nèi)，按照一定間距布置鉆孔，在孔內(nèi)提取水土樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)，分析污染物種類、含量及其深度。該方法存在以下不足：(1)由于水土污染深度不明，取樣深度難以控制；即當(dāng)取樣深度大時(shí)增加不必要的調(diào)查成本，取樣深度小時(shí)調(diào)查深度不夠；(2)鉆孔取樣按一定深度間距采樣，由于樣品的化學(xué)分析成本問題，所以采樣密度一般不會(huì)很高，往往導(dǎo)致污染峰值的采樣點(diǎn)容易遺漏，造成污染調(diào)查數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；(3)鉆孔取樣、化學(xué)分析成本高，時(shí)間周期長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種效率高、成本低、采樣連續(xù)的檢測水土污染程度的裝置及方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種檢測水土污染程度的裝置，該裝置包括觸探液壓系統(tǒng)、設(shè)置在觸探液壓系統(tǒng)頂端的微電極、用于為微電極提供電源的蓄電池、以及用于收集微電極信號(hào)的記錄儀，所述觸探液壓系統(tǒng)可將微電極壓入地層中。本發(fā)明的裝置不同于現(xiàn)有技術(shù)中，取出不同深度的土層，帶到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，而是通過觸探液壓系統(tǒng)將微電極直接壓入土層中，可以連續(xù)測定電阻率，省略了取土層樣本的步驟，大大縮短了測試時(shí)間，節(jié)約了測試成本。

所述的液壓系統(tǒng)包括設(shè)置在地面上的錨固、與錨固連接的液壓器以及與液壓器連接的鉆頭，所述微電極設(shè)置在鉆頭的頂端。觸探液壓系統(tǒng)是工程勘察中的常用設(shè)備，通過該系統(tǒng)在地面錨固作用下提供反力，將電阻率測量微電極均勻壓入地層中。

所述鉆頭的中部呈中空結(jié)構(gòu)，用于連接微電極和蓄電池的導(dǎo)線以及用于連接微電極與記錄儀的導(dǎo)線均設(shè)置在鉆頭的內(nèi)部，這樣可以避免在鉆探的過程中導(dǎo)線被土層磨壞，保證實(shí)驗(yàn)裝置的長久使用。

所述鉆頭的頂端設(shè)有位移傳感器，所述位移傳感器通過導(dǎo)線與所述記錄儀連接。

所述的微電極包括豎直設(shè)置的供電電極及測量電極，所述供電電極與蓄電池連接，測量電極與記錄儀連接，兩個(gè)電極之間的距離為0.03～0.08m。

一種采用如上所述裝置進(jìn)行檢測水土污染程度的方法，包括以下幾個(gè)步驟：

(1)測定待測地層附近干凈地層的電阻率；

(2)通過觸探液壓系統(tǒng)將微電極壓入待測土層中，通過記錄儀實(shí)時(shí)測定微電極的下降位移及土層電阻率；

(3)畫出土層深度與土層電阻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線，并將土層電阻率與干凈土層的電阻率進(jìn)行比較，定型判斷土層的污染趨勢及污染程度。

根據(jù)深度變化的電阻率曲線，劃分地層水土污染范圍及污染程度，其原理是：污染物泄漏時(shí)，由泄漏點(diǎn)向周圍擴(kuò)散，通過包氣帶進(jìn)入含水層。當(dāng)泄漏量較小時(shí)，污染物擴(kuò)散局限于土壤和包氣帶中，污染物以垂向運(yùn)移為主；當(dāng)泄漏量較大或持續(xù)時(shí)間較長，污染物進(jìn)入含水層，通過地下水的滲流以液態(tài)形式擴(kuò)散，以側(cè)向運(yùn)移為主。對(duì)無機(jī)污染物(例如鉻、鉛、錳等重金屬)，水土污染后的電阻率會(huì)變低；而對(duì)有機(jī)污染物(例如有機(jī)磷、油污染等)，水土污染后的電阻率會(huì)變高；電阻率的變化幅度與污染濃度呈正相關(guān)。因此，根據(jù)電阻率的幅值能夠劃分污染物范圍及污染程度。通過劃分水土污染范圍及程度，布置鉆孔位置、深度，在電阻率幅值異常點(diǎn)采集樣品進(jìn)行化學(xué)分析，可以做到有的放矢，起到事半功倍的作用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾方面：

(1)直接通過觸探液壓系統(tǒng)將微電極壓入待測土層，可以得到待測土層深度與電阻率的變化趨勢，從而定性判斷土層的污染程度，為后續(xù)分析提供保障；

(2)本發(fā)明的裝置無需取出土樣到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測量電阻率，所以測試時(shí)間短、效率高；

(3)本發(fā)明的裝置僅用了工程勘探中常用的觸探液壓系統(tǒng)，即可有效測得土層的污染情況，測試成本低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明測試方法的步驟框圖；

圖3為實(shí)施例1中電阻率與土層深度的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線。

其中，1為錨固，2為液壓機(jī)，3為鉆頭，4為蓄電池，5為記錄儀，6為供電電極，7為測量電極，8為位移傳感器。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

一種檢測水土污染程度的裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括觸探液壓系統(tǒng)、設(shè)置在觸探液壓系統(tǒng)頂端的微電極、用于為微電極提供電源的蓄電池4、以及用于收集微電極信號(hào)的記錄儀5，觸探液壓系統(tǒng)可將微電極壓入地層中。其中，觸探液壓系統(tǒng)包括設(shè)置在地面上的錨固1、與錨固1連接的液壓器2以及與液壓器2連接的鉆頭3，微電極設(shè)置在鉆頭3的頂端。鉆頭3的中部呈中空結(jié)構(gòu)，用于連接微電極和蓄電池4的導(dǎo)線以及用于連接微電極與記錄儀5的導(dǎo)線均設(shè)置在鉆頭3的內(nèi)部，這樣可以避免在鉆探的過程中導(dǎo)線被土層磨壞，保證實(shí)驗(yàn)裝置的長久使用。鉆頭3的頂端設(shè)有位移傳感器8，且位移傳感器8通過導(dǎo)線與所述記錄儀5連接，微電極包括供電電極6及測量電極7，其中，供電電極6與蓄電池4連接，測量電極7與記錄儀5連接，測量電極7和供電電極6之間的距離為0.05m。

一種上述裝置進(jìn)行檢測水土污染程度的方法，其步驟框圖如圖2所示，包括以下幾個(gè)步驟：

(1)測定待測地層附近干凈地層的電阻率；

(2)將裝置搭建號(hào)，通過錨固固定觸探液壓系統(tǒng)通過觸探液壓系統(tǒng)，將微電極與蓄電池及記錄儀連接，通過觸探液壓系統(tǒng)將微電極均勻壓入待測土層中，通過記錄儀實(shí)時(shí)測定微電極的下降位移及土層電阻率；

(3)畫出土層深度與土層電阻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線，并將土層電阻率與干凈土層的電阻率進(jìn)行比較，定型判斷土層的污染趨勢及污染程度，劃分水土污染的范圍；

(4)將測量結(jié)果用于指導(dǎo)鉆孔布置及采樣深度。

最終得到的土層深度與土層電阻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線如圖3所示，從圖中可以看出：包氣帶不含水電阻率較高；包氣帶以下的含水層段，由于地下水含礦物質(zhì)其電阻率相對(duì)較低，未污染區(qū)水土電阻率隨深度變化曲線及污染區(qū)水土電阻率隨深度變化曲線如圖3所示，區(qū)域?yàn)橛臀廴荆矢咦璁惓?，其中重度污染帶的電阻率明顯高于正常帶，深度3.8m～5.8m；輕度污染帶的電阻率高于正常帶，深度5.8m～7.4m，而深度7.4m以下未污染帶的電阻率基本沒有差異；根據(jù)地層資料，重度污染帶的砂性土含量較高，其透水性強(qiáng)，油性有機(jī)物通過地下水傳導(dǎo)到地層中，在土層中富集；從電阻率曲線上，還反映出污染羽的擴(kuò)散范圍。