[發明專利]一種檢測水土污染程度的裝置及方法

在審

• 申請號: 201710150466.3
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106841322A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 陳敏;袁家余;毛欣榮;王江杰;陳天慧
• 申請（專利權）人: 上海市地礦工程勘察院;上海市巖土工程檢測中心
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 王小榮

技術領域

本發明涉及水土污染調查技術領域，具體涉及一種檢測水土污染程度的裝置及方法。

背景技術

為了防治水土污染，2015年國務院頒布了《水污染防治行動計劃》(國發[2015]17號、即“水十條”)，2016國務院頒布了《土壤污染防治行動計劃》(國發[2016]31號、即“土十條”)，是國家對地表及地下水土污染防治的法規性文件。地表水土污染易于發現和檢測，防治相對地下水土較為容易；但地下水土污染由于隱蔽性、擴散性及具有長期性、復雜性等特點，歷來是防治的難點；為此“土十條”要求，“深入開展土壤環境質量調查，以農用地和重點行業企業用地為重點，開展土壤污染狀況詳查，2018年底前查明農用地土壤污染的面積、分布及其對農產品質量的影響；2020年底前掌握重點行業企業用地中的污染地塊分布及其環境風險情況。建立土壤環境質量狀況定期調查制度，每十年開展一次。”因此，土壤環境質量調查的任務十分迫切和艱巨。

通常土壤污染環境調查是在工作區內，按照一定間距布置鉆孔，在孔內提取水土樣品進行實驗室化驗，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；即當取樣深度大時增加不必要的調查成本，取樣深度小時調查深度不夠；(2)鉆孔取樣按一定深度間距采樣，由于樣品的化學分析成本問題，所以采樣密度一般不會很高，往往導致污染峰值的采樣點容易遺漏，造成污染調查數據不準確；(3)鉆孔取樣、化學分析成本高，時間周期長。

發明內容

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

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種檢測水土污染程度的裝置，該裝置包括觸探液壓系統、設置在觸探液壓系統頂端的微電極、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的記錄儀，所述觸探液壓系統可將微電極壓入地層中。本發明的裝置不同于現有技術中，取出不同深度的土層，帶到實驗室進行分析，而是通過觸探液壓系統將微電極直接壓入土層中，可以連續測定電阻率，省略了取土層樣本的步驟，大大縮短了測試時間，節約了測試成本。

所述的液壓系統包括設置在地面上的錨固、與錨固連接的液壓器以及與液壓器連接的鉆頭，所述微電極設置在鉆頭的頂端。觸探液壓系統是工程勘察中的常用設備，通過該系統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構，用于連接微電極和蓄電池的導線以及用于連接微電極與記錄儀的導線均設置在鉆頭的內部，這樣可以避免在鉆探的過程中導線被土層磨壞，保證實驗裝置的長久使用。

所述鉆頭的頂端設有位移傳感器，所述位移傳感器通過導線與所述記錄儀連接。

所述的微電極包括豎直設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，兩個電極之間的距離為0.03～0.08m。

一種采用如上所述裝置進行檢測水土污染程度的方法，包括以下幾個步驟：

(1)測定待測地層附近干凈地層的電阻率；

(2)通過觸探液壓系統將微電極壓入待測土層中，通過記錄儀實時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應關系曲線，并將土層電阻率與干凈土層的電阻率進行比較，定型判斷土層的污染趨勢及污染程度。

根據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，由泄漏點向周圍擴散，通過包氣帶進入含水層。當泄漏量較小時，污染物擴散局限于土壤和包氣帶中，污染物以垂向運移為主；當泄漏量較大或持續時間較長，污染物進入含水層，通過地下水的滲流以液態形式擴散，以側向運移為主。對無機污染物(例如鉻、鉛、錳等重金屬)，水土污染后的電阻率會變低；而對有機污染物(例如有機磷、油污染等)，水土污染后的電阻率會變高；電阻率的變化幅度與污染濃度呈正相關。因此，根據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采集樣品進行化學分析，可以做到有的放矢，起到事半功倍的作用。

與現有技術相比，本發明的有益效果體現在以下幾方面：

(1)直接通過觸探液壓系統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，為后續分析提供保障；

(2)本發明的裝置無需取出土樣到實驗室進行測量電阻率，所以測試時間短、效率高；