魏彬

（蘇州市宏宇環(huán)境科技股份有限公司，江蘇 蘇州 215000）

重金屬在土壤污染過(guò)程中具有隱蔽性、長(zhǎng)期性、不可降解和不可逆轉(zhuǎn)性的特點(diǎn)，它們不僅導(dǎo)致土壤肥力與作物產(chǎn)量、品質(zhì)下降，還易引發(fā)地下水污染，并通過(guò)食物鏈途徑在植物、動(dòng)物和人體內(nèi)累積[1]。因此，土壤系統(tǒng)中重金屬的污染和防治一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，而所有的修復(fù)治理技術(shù)必須建立在對(duì)所存在污染的地塊內(nèi)污染的土方量有一個(gè)良好的把控，進(jìn)而能夠有針對(duì)性、靶向性、科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性的進(jìn)行修復(fù)治理。所以采用何種方式進(jìn)行預(yù)估模擬存在污染的地塊的土壤方量顯得尤為重要[2]。

本文主要以某工業(yè)用地為例，首先通過(guò)初步調(diào)查根據(jù)廠區(qū)工藝分布位置進(jìn)行判斷布點(diǎn)找到核心污染位置，進(jìn)而以核心污染區(qū)域?yàn)橹行南蛑苓吤芗键c(diǎn)，直至檢測(cè)的土壤指標(biāo)未超過(guò)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值停止向外界擴(kuò)散布點(diǎn)采樣進(jìn)而模擬土方量。

1 材料和方法

1.1 地塊概況

本文研究的場(chǎng)地為某地區(qū)一電鍍廠，主要以鍍鎳、鍍鋅和鍍銅為主，企業(yè)成立于20世紀(jì)80年代左右，2018年企業(yè)關(guān)停。為保障該地塊未來(lái)開(kāi)發(fā)利用的安全，依據(jù)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定與地方環(huán)保部門的要求，擬對(duì)該地塊土壤與地下水開(kāi)展土壤污染狀況初步調(diào)查。

地塊所在區(qū)域地面以下土層可以分為4個(gè)工程地質(zhì)層，第一層素填土層，厚度約0.70～1.10m；第二層粉質(zhì)粘土層，厚度約3.00～8.80m；第三層粉土夾粉質(zhì)粘土層，厚度約5.00～6.80m；第四層粉質(zhì)粘土，未揭穿。地塊東側(cè)為道路、西側(cè)為河流，南側(cè)為住宅及農(nóng)田，北側(cè)為道路。

1.2 土壤初步調(diào)查方案

基于區(qū)域內(nèi)各功能車間分布明確，現(xiàn)場(chǎng)踏勘采用判斷布點(diǎn)，重點(diǎn)關(guān)注生產(chǎn)車間和廢水處理區(qū)域，共布設(shè)56個(gè)采樣點(diǎn)。土壤分層采樣，表層和下層土采樣深度分別為地面以下0～1.0m、1.0～2.0m、2.0～3.0m，共采集336個(gè)土壤樣品。采用中海達(dá)RTK5代對(duì)各采樣點(diǎn)位置的地理坐標(biāo)及高程進(jìn)行精確測(cè)量。經(jīng)送樣檢測(cè)此地塊內(nèi)的超標(biāo)點(diǎn)位主要集中于兩個(gè)電鍍廠的電鍍車間及污水處理池處。

1.3 土壤樣品分析方法

本次調(diào)查所采用的方法主要是參考GB36600-2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（試行）表3中土壤污染物分析方法[3]。

2 土壤污染方量計(jì)算結(jié)果

2.1 確定關(guān)注的污染物

對(duì)比GB36600-2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值一類用地篩選值，通過(guò)對(duì)比其值大小發(fā)現(xiàn)其超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值主要為銅、鎳、鋅三種重金屬。

以表層土壤中銅為例，Surfer和AutoCAD 軟件聯(lián)用生成污染物濃度等值線圖的操作步驟如下[4]：

（1）AutoCAD 繪制調(diào)查場(chǎng)地背景底圖。將廠區(qū)邊界紅線原始坐標(biāo)、土壤采樣點(diǎn)位置導(dǎo)入Google earth底圖中，進(jìn)而采用平面坐標(biāo)系將紅線坐標(biāo)和土壤點(diǎn)位坐標(biāo)導(dǎo)出以備Surfer作圖使用[5]。

（2）數(shù)據(jù)整理及建立離散點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。某個(gè)土壤采樣點(diǎn)的地理坐標(biāo)設(shè)為（x，y），該點(diǎn)某一種污染物檢測(cè)值設(shè)為z，在Surfer中新建工作表——土壤污染物濃度數(shù)據(jù)工作表（如：表層土壤銅.bln）。當(dāng)濃度未檢出時(shí)以其元素檢測(cè)方法所對(duì)應(yīng)的檢測(cè)限值代替。

（3）生成網(wǎng)格文件。運(yùn)行Surfer軟件，打開(kāi)菜單欄“網(wǎng)格”，下拉菜單“數(shù)據(jù)”，在“打開(kāi)”對(duì)話框中選擇數(shù)據(jù)文件“表層土壤銅.bln”，在“網(wǎng)格化方法”中選擇“克里格插值法”對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化。在“導(dǎo)出網(wǎng)格文件”時(shí)輸出文件名“表層土壤銅.grd”，然后在“網(wǎng)格線索幾何學(xué)”中設(shè)置適宜的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)（例如X方向行數(shù)1000，Y方向1000），即可生成等值線圖所需要的網(wǎng)格文件“表層土壤銅.grd”[6]。

（4）Surfer生成等值線圖。新建“新場(chǎng)景”，點(diǎn)擊“新建等值線圖”，在“打開(kāi)網(wǎng)格”對(duì)話框中選擇前一步輸出的“表層土壤銅.grd”文件，設(shè)置適宜的等值線間隔，將污染物檢測(cè)限值設(shè)為“等值線最低等級(jí)”，將污染物標(biāo)準(zhǔn)限值設(shè)為“等值線最高等級(jí)”，保存為“表層土壤銅.srf”，完成表層土壤中銅濃度等值線圖繪制。

（5）修改完善等值線圖和輸出。為避免所形成的等值線導(dǎo)入進(jìn)Auto CAD中多條等值線造成模擬混亂，選擇顯示最低等級(jí)的等值線和最高等級(jí)的等值線。打開(kāi)菜單“文件”，選“導(dǎo)出”，將“表層土壤銅.srf”文件格式保存成能夠被Auto CAD 軟件打開(kāi)的圖形文件“表層土壤銅.dxf”[7]。

（6）與Auto CAD結(jié)合出圖。運(yùn)行AutoCAD軟件，打開(kāi)“表層土壤銅。dxf”，將地塊的紅線圖復(fù)制到“表層土壤銅.dxf”中，注意邊界需完全一致。在進(jìn)行等值線處理是將所選擇的等值線特性在CAD中的“Z”值設(shè)置為“0”，在后期計(jì)算過(guò)程中可順利計(jì)算模擬等值線的面積[8]。

通過(guò)軟件模擬和計(jì)算，本次地塊內(nèi)污染面積自表層至深層（0～3m）范圍內(nèi)，將模擬的污染面積與污染方量與實(shí)際開(kāi)挖的污染面積和污染方量進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，如下表所示。

表1 模擬數(shù)據(jù)與實(shí)際開(kāi)挖數(shù)量對(duì)比

項(xiàng)目實(shí)際工程量與計(jì)劃工程量相比，表層污染面積及污染方量有一定增加；下層土壤相較表層有一定的較少。額外工程量主要是污染土方比預(yù)先模擬的土方超出較多，增加開(kāi)挖處理工作量。

3 結(jié)果與討論

3.1 污染分布情況分析

通過(guò)以上調(diào)查結(jié)果看出，重金屬污染土壤中其主要分布于表層土中（0～1m）范圍內(nèi)。從本區(qū)域內(nèi)土層的工程地質(zhì)層可知其第一層主要為素填土，厚度約0.7～1.10m；第二層粉質(zhì)粘土層，厚度約3.00～8.00m。從表1中可以看出污染范圍0～1.0m內(nèi)范圍較大，初步認(rèn)為其主要是表層土壤中污染物重金屬類遷移性更強(qiáng)，下層土壤中粉質(zhì)黏土對(duì)污染物具有一定的阻隔性[9]。

廠區(qū)內(nèi)重金屬污染與電鍍廠生產(chǎn)功能分區(qū)相對(duì)應(yīng)，說(shuō)明重金屬主要來(lái)源于電鍍廢物泄漏。由于該場(chǎng)區(qū)填土層以下為滲透性較差的粉質(zhì)黏土，不利于重金屬污染物向深部遷移，因而重金屬污染物主要集中在表層土壤。

3.2 表層土方量增加原因分析

軟件模擬的土方量主要為理論值，開(kāi)挖基坑深度最深可達(dá)3m，通過(guò)計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)表層0～1m范圍內(nèi)實(shí)際與模擬土壤方量數(shù)值差約31%，實(shí)際方量大于模擬方量。通過(guò)案例實(shí)際發(fā)現(xiàn)在施工過(guò)程中的土壤量較理論增加的原因主要概括為以下幾點(diǎn)：

一、實(shí)際施工時(shí)防止基坑塌方需要考慮基坑放坡，遂在整個(gè)開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生多余的土方量；二、軟件模擬的范圍基本接近準(zhǔn)確，但由于地塊結(jié)構(gòu)及地下排水管線復(fù)雜，局部開(kāi)挖時(shí)導(dǎo)致水管、水池破損造成污染物外泄，清理時(shí)產(chǎn)生多余的土方量；三、前期進(jìn)行廠房拆遷活動(dòng)時(shí)，拆遷公司未將表層殘留的碎磚塊清理徹底，后續(xù)存在一定的掩埋遂產(chǎn)生多余的工作量。

3.3 深層土方量減少原因分析

從以上表格中可發(fā)現(xiàn)1～3m范圍內(nèi)土壤的實(shí)際開(kāi)挖方量和模擬方量相比較，實(shí)際的比模擬的量少。1～2m范圍內(nèi)實(shí)際總量比模擬總量少15%，2～3m范圍內(nèi)實(shí)際總量比模擬總量少11%。通過(guò)案例實(shí)際發(fā)現(xiàn)在施工過(guò)程中的土壤量較理論減少的原因主要概括為以下幾點(diǎn)：

一、實(shí)際施工過(guò)程中采用便攜式快篩設(shè)備XRF進(jìn)行邊開(kāi)挖邊快篩的原則，將污染的土壤范圍不斷的縮小即模擬的土壤方量減少；二、由于模擬過(guò)程中以某個(gè)點(diǎn)位是否出現(xiàn)超標(biāo)為基準(zhǔn)對(duì)周邊進(jìn)行擴(kuò)散模擬，下層土壤具有一定的不均質(zhì)性和阻隔性導(dǎo)致其量出現(xiàn)減少的情形。

4 結(jié)語(yǔ)

1.采用軟件模擬污染土壤方量過(guò)程時(shí)，土壤點(diǎn)位盡量多且接近表面易觀測(cè)的污染位置。Surfer軟件模擬過(guò)程中可將模擬等值線減少到最少同時(shí)在將等值線導(dǎo)入CAD時(shí)將Z軸高程調(diào)整為“0”有利于等值線封閉求模擬面積。

2.土壤調(diào)查地下土壤污染狀況，對(duì)于存在地下設(shè)施及管線的區(qū)域應(yīng)加密布點(diǎn)以準(zhǔn)確了解其污染范圍。在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程建議開(kāi)挖同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)快篩設(shè)備及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)確污染范圍，逐步將污染的土壤范圍縮小，在計(jì)算土方量時(shí)不能單純按照軟件模擬的方量，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地塊實(shí)際情況和施工過(guò)程進(jìn)行分析，考慮土方的松鋪系數(shù)和放坡系數(shù)后再進(jìn)行土方算量。