地质雷达在地下水和土壤污染调查中的应用

一、地质雷达也称探地雷达（GroundPenetratingRadar，简称GPR），利用高频电磁波束反射来探测地下目标的一种高分辨率电磁方法，也被称为电磁波脉冲雷达法、脉冲微波法、脉冲无线电频率法等。由于探测地雷、地下隧道的需要，美国军方在上世纪60年代中期到70年代早期，对地质雷达发展起了非常大的推动作用，并从那时起地质雷达开始广泛应用于矿业，确定地下水位、土壤界面、岩性接触、岩石中孔穴、断层、层面节理和位面。自上世纪80年代以来，地质雷达在技术装备上有了突破性进展，抗干扰性、采样率和数据处理技术都有很大提高，应用领域已从传统的地质体调查、矿产勘查扩展到环境、考古等领域。其中，在地下水和土壤有机污染探测方面的应用，近年来常有文献报道。地质雷达技术作为一种非破坏性地表原位探查技术，能够现场提供实时剖面记录，图像清晰直观、工作效率高、重复性好。在地下水及土壤有机污染探测方面，与传统方法相比，具有更高的时间和经济效率，在圈定污染物扩散范围、扩散通道及追踪污染源方面更具有全局性，并在一定程度上对传统化探手段具有先期指导意义。地质雷达技术将在环境地质调查领域，尤其在以往涉足较少的有机污染调查工作中发挥更大的作用。二、地质雷达工作原理高频电磁脉冲通过位于地面上的发射天线激发并传入地下。当地下介质中存在由于岩石物理、化学性质变化引起的电性差异时，部分脉冲电磁波的能量将被反射回来，并被接收天线记录下来。三、地质雷达在地下水和土壤污染调查中的应用1、应用条件最早在污染区使用地质雷达进行地下污染物探测，是在上世纪70年代晚期（Benson）。Lord（1987）认为在地下污染区探测技术中，对于地下埋藏的储存罐及其泄漏物、边界线圈定及总体地下地质特征描述方面，地质雷达是最为可靠的技术手段。NAPLs（NonAqueousPhaseLiquid，非水相液体，多为微溶于水的有机碳氢化合物）和其它有机污染探测。地质雷达探测有机污染物主要取决于它们的相对介电常数，如果他们与周围介质的介电常数有明显差异，就可以形成反射。地质雷达由于利用了高频电磁波，所以探测深度比其他物探方法要浅，但分辨率要高得多，有时可以达到厘米级。探测深度主要受地表电阻及脉冲频率制约。一般来讲，地质雷达不适用于粘土、地下咸水和粉沙质粘土地层的环境探测。不同有机液体的介电常数优有机液体打电磁波频累率景名称寸1×10筐6猎1×10晒7影1×10避8驻3×10茂8病3×10戒9步甲醇影31磨31盘31献30.9叶2.39国乙醇店24.5拴24.1爽23.7短22.3学6.5算乙烯宴2.17狡2.17葱2.17男2.17瑞2.17选四氯乙烯必2.28盘2.28哲-骗-予2.28踩航空汽油照-慨-刑-选1.95巴1.94望煤油刚-柔-颤-腿-阿2.09地质雷达在不同地质介质中探测深度这地质介质摔探测深度怨/m捕极地冰绿>400放0彻干岩盐赢>200钓0剂温带冰业600漆花岗岩抢300红干砂跃>60察破碎花岗蚂岩包30袜粉砂、砂慕夹粘土歌10-3穴0搭湿粘土霜<2旱盐水医<1惰2睛、应用步养骤提使用地质柳雷达调查龄地下水和约土壤污染迹，通常经粗历三个阶秒段：咳第一阶段升，使用地揪质雷达圈晴出污染区绒，协助确妄定监测井饲位。缎第二阶段挂，打监测嗓井并取土博样和水样墓进行化学蔑分析，测闷量井中水锦位，确定榆水力梯