劉同喆，張麗紅，鄭森林，張 迪

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局八〇一水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，山東 濟(jì)南 250014)

污染地塊是工業(yè)化進(jìn)程的副產(chǎn)物，隨著城市化，工業(yè)化的不斷發(fā)展，土壤污染已成為影響社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素，其中最突出的問題是工業(yè)用地土壤污染和地下水污染。土壤是地塊污染物的主要承載主體，地下水是污染物在土壤中的運移介質(zhì)，所以說地塊工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件直接影響到地塊污染物的分布特征。生產(chǎn)地塊在受到污染物的長期浸泡之后，污染物會根據(jù)不同地塊地質(zhì)特征發(fā)生遷移、擴(kuò)散和環(huán)境介質(zhì)吸附。通過地質(zhì)勘查，可以查明周邊污染源對土壤、地下水造成的污染程度、影響范圍、污染類型、遷移規(guī)律等，為污染地塊的風(fēng)險管控和修復(fù)治理方案提供基礎(chǔ)依據(jù)，為防止污染物擴(kuò)散提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而有效避免污染的持續(xù)惡化及修復(fù)治理造成的二次污染。只有綜合有效地開發(fā)和治理污染地塊，才能將經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)文明建設(shè)有機(jī)地結(jié)合起來，而地質(zhì)勘查是污染地塊調(diào)查過程中的重要環(huán)節(jié)，能使調(diào)查結(jié)果更加準(zhǔn)確，污染地塊得到規(guī)范化控制，有助于對調(diào)查地塊污染特征的把控[1]。

1 污染地塊調(diào)查要點

地質(zhì)勘查是污染地塊調(diào)查中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有重要作用。本文結(jié)合重點行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查經(jīng)驗，以某化工廠地塊為例說明地質(zhì)勘查的重要性，地質(zhì)條件是布點采樣的重要依據(jù)，通過查明地塊內(nèi)地層結(jié)構(gòu)、隔水層、含水層的分布狀況，水位埋深，含水層性質(zhì)等，為設(shè)計布點位置、土壤取樣范圍和深度、確定地下水監(jiān)測井設(shè)置深度和濾網(wǎng)位置提供科學(xué)依據(jù)，從而可達(dá)到利用有效點位最大限度捕捉污染的目的，提高調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性[2]。

要修復(fù)和治理污染地塊，首先要對其污染狀況進(jìn)行調(diào)查，污染地塊調(diào)查的主要手段是布點采樣，調(diào)查內(nèi)容主要有：(1)污染地塊的歷史生產(chǎn)活動及變遷狀況，(2)污染地塊的使用現(xiàn)狀，分析重點區(qū)域及特征污染物，從而判斷污染源的范圍、種類及污染的途徑等；(3)污染地塊的地質(zhì)條件，如地層結(jié)構(gòu)、土層性質(zhì)、地下水的分布情況、補徑排條件、地下水位變幅、地下水的流向和流速等；(4)對污染地塊情況進(jìn)行綜合評價，并應(yīng)根據(jù)地塊的實際情況，有針對性提出有效可行的防治措施[3]。

當(dāng)前的污染地塊調(diào)查方法主要有系統(tǒng)布點法、分區(qū)布點法以及隨機(jī)布點法。由于調(diào)查區(qū)域結(jié)構(gòu)布局不規(guī)則，許多污染地塊地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水文地質(zhì)條件掌握不清楚，無法精準(zhǔn)布點，且存在取樣位置不具有代表性的問題，導(dǎo)致調(diào)查成本高，調(diào)查結(jié)果有誤差。

2 地質(zhì)條件與點位布設(shè)

污染地塊點位布設(shè)首先要考慮污染源分布、污染物類型、污染物遷移途徑等，對于企業(yè)地塊還應(yīng)了解企業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)施布局等，重點關(guān)注污染物排放點及重點區(qū)域，包括生產(chǎn)車間、廢液收集和處理區(qū)、固體廢物堆放區(qū)域等。生產(chǎn)車間、原廢料堆放區(qū)、污水排放區(qū)、廢棄物堆放區(qū)等區(qū)域都可以與污染物直接接觸，因此這些區(qū)域是污染地塊調(diào)查的重點。點位布設(shè)除了要考慮企業(yè)生產(chǎn)情況，準(zhǔn)確定位重點區(qū)域外，還要結(jié)合地塊的地質(zhì)條件。

2.1 查明地塊水文地質(zhì)條件

地塊調(diào)查前應(yīng)先收集區(qū)域地質(zhì)資料，了解區(qū)域地層結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)條件，尤其是地下水賦存條件以及地下水流向、水位變幅等。在實際采樣中應(yīng)把第一個采樣孔作為驗證孔，通過鉆探手段明確地塊水位埋深及含水層性質(zhì)，主要賦水層分布，厚度，隔水層位置等。最終結(jié)合地塊生產(chǎn)布局，選擇有代表性的區(qū)域設(shè)置地下水監(jiān)測井并開展水文地質(zhì)調(diào)查，查明水文地質(zhì)參數(shù)，如滲透系數(shù)K、影響半徑r、單井出水量Q等，獲取地下水流向資料，繪制出地塊地下水流向圖，查明地下水補徑排條件，為判斷污染物遷移方向提供依據(jù)[2]。

2.2 摸清地塊地層結(jié)構(gòu)

土壤飽和帶和包氣帶的土層性質(zhì)對污染物的遷移和富集起到關(guān)鍵作用，通過鉆探取樣，巖芯編錄等，結(jié)合區(qū)域地層條件，準(zhǔn)確劃分地塊內(nèi)的土層性質(zhì)，分析地塊土層變化規(guī)律及其所屬沉積環(huán)境的變化，從而確定單孔取樣深度及樣品取樣位置，為污染物的縱向分布及取樣深度提供依據(jù)。

2.3 地質(zhì)條件影響下的點位布設(shè)與樣品采集

以某化工企業(yè)地塊為例，對點位布設(shè)、鉆探深度、樣品采集等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行解析。

2.3.1 點位布設(shè)

地下水是污染物遷移的主要媒介，所以采樣點位的布設(shè)需要結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)條件。根據(jù)區(qū)域地下水流向，地下水采樣點應(yīng)設(shè)置在疑似污染源所在位置(如生產(chǎn)設(shè)施、罐槽、污染泄露點等)以及污染物遷移的下游方向。土壤采樣點應(yīng)設(shè)置在靠近疑似污染源位置，若上述選定的布點位置現(xiàn)場不具備采樣條件，應(yīng)在污染物遷移的下游方向就近選擇布點位置。

以某化工企業(yè)地塊為例，該企業(yè)重點區(qū)域有四個，分別為污水處理區(qū)，危廢間，生產(chǎn)車間1，生產(chǎn)車間2。因為生產(chǎn)車間1和生產(chǎn)車間2的生產(chǎn)工藝完全不同，且生產(chǎn)時間都較長，所以對兩個生產(chǎn)車間都進(jìn)行了布點采樣。查詢區(qū)域水文地質(zhì)資料，得知該地塊地下水流向整體為從西南至東北方向，廠區(qū)地勢平坦，所以地下水采樣點應(yīng)布設(shè)在重點區(qū)域的地下水流向的下游方向，但是對污水處理區(qū)來說，因為地下污水池分布在整個污水處理區(qū)的中南側(cè)，所以地下水采樣點布設(shè)在了污水池的東北處，而不是整個區(qū)域的東北方向。地塊布點采樣位置見圖1。

圖1 布點區(qū)域及點位分布圖

2.3.2 采樣孔鉆探深度設(shè)置

土壤采樣孔深度原則上應(yīng)達(dá)到地下水初見水位，若地下水埋深較深，且上層存在較厚弱透水層時，鉆探深度應(yīng)至少達(dá)到弱透水層頂板。

根據(jù)企業(yè)的工勘資料中提供的地下水位數(shù)據(jù)可知，場地平均穩(wěn)定水位埋深為3.9～4.4 m，地下水賦存于粉砂層中。該地塊存在甲苯等LNAPL類污染物及氯苯、鄰硝基甲苯等DNAPL類污染物，鉆探深度應(yīng)至第一弱透水層。因此，初步設(shè)計土壤采樣孔深度為11.2 m，地下水采樣井深度為11.2 m，具體深度根據(jù)實際地層、現(xiàn)場快速檢測結(jié)果及感官識別(色味)等情況進(jìn)行調(diào)整。此外，若現(xiàn)場鉆探過程中，土層厚度及地下水埋深情況與已知地勘信息不符，則需根據(jù)實際地層情況對鉆探深度進(jìn)行調(diào)整(圖2)。

圖2 鉆孔柱狀圖

2.3.3 樣品采集

若鉆探至地下水位時，原則上應(yīng)在水位線附近50 cm 范圍內(nèi)和地下水含水層中各采集一個土壤樣品。當(dāng)土層特性垂向變異較大、地層厚度較大或存在明顯雜填區(qū)域時，可適當(dāng)增加土壤樣品數(shù)量。

對可能含有低密度或高密度非水溶性有機(jī)污染物的地下水，應(yīng)對應(yīng)的采集上部或下部水樣。其他情況下采樣深度可在地下水水位線0.5 m以下。

通過分析地塊特征污染物得知，地塊存在甲苯等LNAPL類污染物易富集在地下水初見水位附近，氯苯、鄰硝基甲苯等DNAPL類污染物，易富集在土壤變層附近，所以土壤采樣深度設(shè)置為：在表層0～0.50 m范圍土壤中采集第1個土壤樣品；在4.0 m水位線附近采集第2個土壤樣品；在含水層底部采集第3個土壤樣品?，F(xiàn)場每0.50 m采用快速檢測設(shè)備檢測確認(rèn)污染較重位置，根據(jù)污染程度確定實際取樣位置，考慮到工勘資料中，1.7～5.71 m深度的細(xì)砂層中局部夾薄層淤泥質(zhì)土，現(xiàn)場還應(yīng)重點關(guān)注該淤泥質(zhì)土層上下的污染情況。

綜合考慮地下水采樣點布點位置的特征污染物，地塊存在甲苯等LNAPL類污染物易富集在地下水位附近，氯苯、鄰硝基甲苯等DNAPL類污染物，易富集在含水層底部，故地下水采樣深度選擇采集上部水樣(地下水初見水位50 cm范圍內(nèi))及底部水樣各取一個。

2.4 地下水監(jiān)測井建設(shè)

影響污染地塊地下水污染調(diào)查結(jié)果的除了布點位置的準(zhǔn)確性外，還要考慮地下水監(jiān)測層位及樣品取樣層位，這就涉及到監(jiān)測井建設(shè)工作。

地下水采樣井以調(diào)查潛水層為主，采樣井深度應(yīng)達(dá)到潛水層底板，但不應(yīng)穿透潛水層底板；當(dāng)潛水層厚度大于3 m時，采樣井深度應(yīng)至少達(dá)到地下水水位以下3 m(圖3)。

圖3 地下水采樣井設(shè)計圖

以某化工企業(yè)地塊為例，根據(jù)企業(yè)工勘資料顯示，地塊內(nèi)地下水埋深3.90～4.40 m，平均4.16 m，為第四系孔隙潛水，水位埋深年變幅約2.00 m，賦存層位為第②層粉砂。

下管設(shè)計：根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)條件及場地工程地質(zhì)條件，地塊內(nèi)主要潛水含水層為粉細(xì)砂、粉砂等細(xì)粒含水層。依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)定，結(jié)合含水層特征，地下水采樣井井管的內(nèi)徑設(shè)計為50 mm，設(shè)計井深11.2 m，其中0～3.5 m為PVC實管，3.5～11.2 m為包網(wǎng)割縫濾水管，采用絲扣或卡扣連接，濾水管底部進(jìn)行封底。因含水層粒徑較小，故濾水管縫寬0.2 mm，網(wǎng)眼密度為40目，設(shè)計包裹3層。滿足技術(shù)規(guī)定井深與濾水管位置、長度等要求。

濾料填充：地下水采樣井填料從下至上依次為濾料層、止水層、回填層，各層填料要求：礫料根據(jù)地塊含水層特征，采用1 mm粒徑的石英砂，礫料進(jìn)行嚴(yán)格篩選與清洗，填礫位置為1.7 m至底部，滿足技術(shù)規(guī)定要求。止水設(shè)計深度為1.2～1.7 m，采用20～40 mm球狀膨潤土分兩段進(jìn)行充填，其中1.4～1.7 m采用干膨潤土充填，1.2～1.4 m采用加水膨潤土充填?；靥顚硬捎门驖櫷粒恢脼?～1.2 m。

封井：待地塊完成采樣后，按照規(guī)范要求進(jìn)行封井，井底至地面下50 cm 全部用直徑為20～40 mm 的優(yōu)質(zhì)無污染的膨潤土球封堵，并將井管高于地面部分進(jìn)行切割，從膨潤土封層向上至地面注入混凝土漿進(jìn)行封固。

3 結(jié)語

查清污染地塊的土層性質(zhì)及地層結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件調(diào)查、污染地塊特征污染物分布等，可達(dá)到以有限點位最大限度地捕捉地塊污染范圍和程度的目的。通過地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)，不僅能使布設(shè)的土壤點位和采集的土壤樣品深度更具科學(xué)性和代表性，設(shè)計的地下水監(jiān)測井位置、深度和濾水管設(shè)置更符合地塊地下水流場特征，而且獲取的土壤和地下水污染深度及范圍更加準(zhǔn)確，既能夠起到節(jié)約調(diào)查經(jīng)費、提高調(diào)查結(jié)果準(zhǔn)確性的作用，同時也可提高污染地塊修復(fù)效果，因此地質(zhì)勘查在污染地塊調(diào)查中至關(guān)重要。