商金超

(華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊(duì)，河北 承德 067000)

1 前言

中國(guó)的發(fā)展取得了令人矚目的成績(jī)，在發(fā)展的同時(shí)也不可避免地面臨土壤地下水環(huán)境污染防治等問(wèn)題。為加強(qiáng)場(chǎng)地開發(fā)利用過(guò)程中的環(huán)境管理，防止場(chǎng)地環(huán)境污染事故發(fā)生，保障人民群眾生命安全，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，維護(hù)正常的生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)，自2004年起，國(guó)務(wù)院和國(guó)家生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了一系列相關(guān)法規(guī)條文，加強(qiáng)污染場(chǎng)地管理，強(qiáng)調(diào)場(chǎng)地再次開發(fā)使用前應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定開展土壤污染狀況調(diào)查工作。本文對(duì)水文地質(zhì)調(diào)查工作在場(chǎng)地污染狀況調(diào)查工作中的作用及調(diào)查要點(diǎn)進(jìn)行闡述。

2 水文地質(zhì)調(diào)查的作用

水文地質(zhì)調(diào)查是場(chǎng)地內(nèi)土壤和地下水污染狀況研究的基礎(chǔ)。我國(guó)國(guó)土面積遼闊，不同地區(qū)的地質(zhì)條件各不相同，地層巖性差異較大，同一地區(qū)不同地層的水文地質(zhì)參數(shù)也各不相同，重點(diǎn)關(guān)注污染物的理化性質(zhì)決定了污染物在水中存在形態(tài)，不同形態(tài)的污染物隨地下水遷移轉(zhuǎn)化的方式各不相同。因此，水文地質(zhì)調(diào)查為場(chǎng)地污染狀況調(diào)查工作提供了科學(xué)支撐[1]。

在場(chǎng)地污染狀況調(diào)查工作中，水文地質(zhì)調(diào)查工作目的是：通過(guò)水文地質(zhì)鉆探等工作確定包氣帶結(jié)構(gòu)和含水層巖性、厚度及其分布特征，確定地下水的流向、流速，查明地下水徑流方向及影響污染物遷移的重點(diǎn)因素；運(yùn)用水文地質(zhì)試驗(yàn)等手段確定含水層水文地質(zhì)參數(shù)，查明重點(diǎn)關(guān)注污染物在地下水含水層中的遷移特性，查明地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件；采集土壤及地下水樣品并送檢，通過(guò)檢測(cè)結(jié)果確定土壤及地下水污染程度及其污染范圍。

3 水文地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容

通過(guò)前期資料收集及人員訪談，針對(duì)場(chǎng)地地質(zhì)條件、潛在污染物特征，根據(jù)有關(guān)污染場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)導(dǎo)則等規(guī)范性文件，綜合考慮場(chǎng)地調(diào)查方法、時(shí)間和經(jīng)費(fèi)等因素，并結(jié)合當(dāng)前科技發(fā)展和專業(yè)技術(shù)水平，提出切實(shí)可行的方案[2]。

3.1 地質(zhì)及水文地質(zhì)調(diào)查

(1)地質(zhì)調(diào)查。場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)調(diào)查需采用沖擊鉆鉆探取樣，結(jié)合靜力觸探試驗(yàn)，準(zhǔn)確地劃分場(chǎng)地內(nèi)地層結(jié)構(gòu)，應(yīng)在地下管線、污水池及原料、成品庫(kù)房等重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域布設(shè)鉆孔，通過(guò)鉆探資料繪制鉆孔柱狀圖、監(jiān)測(cè)井結(jié)構(gòu)圖、地質(zhì)剖面圖等圖件。

各土層常規(guī)物理性質(zhì)參數(shù)通過(guò)土工試驗(yàn)獲得，應(yīng)選取具有代表性和重點(diǎn)關(guān)注層位進(jìn)行土壤樣品采集并送實(shí)驗(yàn)室分析。

(2)水文地質(zhì)調(diào)查。查明包氣帶和含水層結(jié)構(gòu)空間特征及隔水層、相對(duì)隔水層的分布特征；確定包氣帶及含水層巖性、厚度、分布范圍、埋藏深度，各含水層間的關(guān)系和水力聯(lián)系，通過(guò)水文地質(zhì)試驗(yàn)確定含水層水文地質(zhì)參數(shù)；查明地下水賦存條件，潛水含水層及其深部含水層巖性特征，地下水水位埋深、水位高程、溫度等，各含水層地下水補(bǔ)給來(lái)源及方式，地下水流向、流量、流速，查明地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件，綜合考慮地下水的開發(fā)利用，建立場(chǎng)地水文地質(zhì)模型，繪制地下水流場(chǎng)，通過(guò)地下水流場(chǎng)特點(diǎn)總結(jié)污染物的可能遷移方式及規(guī)律，為場(chǎng)地污染調(diào)查提供依據(jù)。

3.2 水文地質(zhì)參數(shù)的確定

通過(guò)抽水試驗(yàn)、注水試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)、地下水流速流向測(cè)定等水文地質(zhì)試驗(yàn)確定場(chǎng)地含水層富水性以及降雨入滲系數(shù)、滲透系數(shù)、導(dǎo)水系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)。

3.3 重點(diǎn)污染物

現(xiàn)實(shí)中污染物在土壤及地下水中的擴(kuò)散、遷移受到多方因素影響，其中污染物自身理化性質(zhì)和遷移介質(zhì)在污染物擴(kuò)散、遷移過(guò)程中起到主要作用。場(chǎng)地污染狀況調(diào)查是針對(duì)場(chǎng)地污染現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，污染物在土壤及地下水中分為平面污染范圍及污染深度，實(shí)際工作中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況綜合分析確定污染物的可能污染范圍[3]。

4 工程案例

項(xiàng)目名稱：天津市北辰區(qū)某地塊土壤污染狀況調(diào)查，調(diào)查面積52 000 m2。

4.1 水文地質(zhì)特征

(1)地塊地層巖性特征。通過(guò)本次16個(gè)水文地質(zhì)鉆孔的揭露，基本查明該項(xiàng)目地塊埋深17.00 m以淺范圍內(nèi)地層分布特征。該地塊地層按成因年代可分6層，按物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步劃分為10個(gè)亞層，各層土自上而下分別為：人工填土層(素填土①1、雜填土①2)，全新統(tǒng)新近組古河道—洼淀沖積層(黏土③1、粉土③2、粉質(zhì)黏土③4)，全新統(tǒng)上組陸相河床—河漫灘相沉積層(粉質(zhì)黏土④1)，全新統(tǒng)上組湖沼相沉積層(黏土⑤1)，全新統(tǒng)中組淺海相沉積(粉質(zhì)黏土⑥1、粉土⑥3)，全新統(tǒng)下組沼澤相沉積(粉質(zhì)黏土⑦)。

本次勘察對(duì)埋深17.00 m以淺范圍內(nèi)地塊地層采集了原狀土樣，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，對(duì)各層土的指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，試驗(yàn)指標(biāo)主要包括：天然含水率、天然密度、飽和度、孔隙比等。

(2)地塊水文地質(zhì)條件。本次調(diào)查工作中，對(duì)地塊內(nèi)的監(jiān)測(cè)井進(jìn)行了地下水水位及地面標(biāo)高的測(cè)量工作，并繪制了地下水流網(wǎng)。

①潛水含水層特征。

潛水含水層：巖性主要以人工填土層的素填土(地層編號(hào)①2)、全新統(tǒng)新近組古河道—洼淀沖積層的黏土、粉土、粉質(zhì)黏土(地層編號(hào)③1、③2、③4)、全新統(tǒng)上組陸相河床—河漫灘相沉積的粉質(zhì)黏土(地層編號(hào)④1)、全新統(tǒng)中組淺海相沉積粉質(zhì)黏土、粉土(地層編號(hào)⑥1、⑥3)、全新統(tǒng)上組湖沼相沉積層黏土(地層編號(hào)⑤1)為主。根據(jù)鉆孔揭露可知含水層界底標(biāo)高-15.95 m，厚度16.60 m，垂直滲透系數(shù)1.0 × 10-8～6.77 × 10-6m/s、水平滲透系數(shù)1.0 × 10-8～7.73 × 10-6m/s，屬于微透水—極微透水。工作區(qū)內(nèi)地下潛水徑流方向總體由地塊北東側(cè)向南西側(cè)側(cè)向補(bǔ)給，地塊水力坡度平均值為0.95‰。

底板隔水層：巖性主要為全新統(tǒng)下組沼澤相沉積層的粉質(zhì)黏土(地層編號(hào)⑦)。本次調(diào)查未穿透該層。在地塊內(nèi)能很好地隔斷與下部承壓水的水動(dòng)力聯(lián)系。

②地塊潛水地下水補(bǔ)徑排條件。地塊內(nèi)潛水主要接受地下水側(cè)向徑流補(bǔ)給、地表河流側(cè)向入滲補(bǔ)給以及大氣降水入滲補(bǔ)給。地下徑流主要是地塊北東側(cè)地下徑流向南西側(cè)側(cè)向補(bǔ)給。地塊內(nèi)地下水排泄方式以側(cè)向流出為主，蒸發(fā)為輔。

③地塊包氣帶特征。根據(jù)地下水調(diào)查結(jié)果顯示，項(xiàng)目地塊內(nèi)包氣帶厚度為2.26～2.90 m，平均厚度為2.59 m，包氣帶巖性以雜填土、素填土為主，在地塊內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定存在，土層結(jié)構(gòu)多松散、滲透性好，對(duì)地下水下滲阻隔作用弱，防護(hù)性能弱。

4.2 污染物特征及其在環(huán)境介質(zhì)中的遷移分析

(1)重金屬污染物。重金屬具有毒性、持久性的特點(diǎn)，過(guò)量會(huì)導(dǎo)致人體代謝失調(diào)、患疾甚至致癌的危害。

重金屬一般不易隨水淋濾，土壤微生物無(wú)法分解，但能吸附于土壤膠體、被土壤微生物和植物所吸收，通過(guò)食物鏈或其他方式轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的物質(zhì)，對(duì)人體健康的危害嚴(yán)重。重金屬在土壤中遷移與土壤的物性、酸堿度、氧化—還原條件、生物特征等因素有關(guān)，部分水溶性重金屬離子可隨地下水、大氣降水等遷移擴(kuò)散污染周邊地塊；非水溶性或難溶性的重金屬污染物常以膠體等形態(tài)在淺表處富集。

(2)有機(jī)污染物。有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境和水體有害，具有毒性甚至有致癌的危害。

有機(jī)污染物在土壤中主要以揮發(fā)態(tài)、自由態(tài)、溶解態(tài)和固態(tài)四種形態(tài)存在，而且絕大多數(shù)有機(jī)物都屬于揮發(fā)性有機(jī)污染物，通過(guò)揮發(fā)、淋濾和自由梯度產(chǎn)生擴(kuò)散等方式，在土壤中遷移和逸入空氣、水體中，或被生物吸收遷出土體外，進(jìn)而對(duì)土壤、地下水等產(chǎn)生危害。有機(jī)污染物在土壤中遷移主要介質(zhì)為水，問(wèn)題實(shí)質(zhì)是水動(dòng)力彌散問(wèn)題，進(jìn)入地下水系統(tǒng)要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段：包氣帶的滲漏—向飽水帶擴(kuò)散—污染地下水。

(3)石油烴類污染物。石油烴破壞土壤、污染水體。

石油污染物進(jìn)入包氣帶的含水介質(zhì)之后以四種形態(tài)存在，一部分吸附在介質(zhì)的顆粒表面，一部分揮發(fā)到介質(zhì)的孔隙氣體中，很大一部分仍以純液相的形式存在于介質(zhì)的孔隙中，少量則溶于孔隙水中。在大氣降雨等淋濾條件下，土壤中的石油污染物會(huì)發(fā)生解吸釋放，并加速污染物向飽水帶運(yùn)移，隨著地下水運(yùn)移，由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散，擴(kuò)大污染范圍。

4.3 受體、暴露途徑分析

通過(guò)調(diào)查，確定場(chǎng)地內(nèi)外及周邊的企業(yè)等有可能對(duì)項(xiàng)目地塊造成污染。根據(jù)現(xiàn)有資料及相關(guān)資料分析，可能涉及的潛在污染物、污染源強(qiáng)度、傳輸及暴露途徑、介質(zhì)及受體情況見表1。

表1 地塊初步污染概念模型分析表

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述案例分析可知，在整個(gè)場(chǎng)地環(huán)境污染狀況調(diào)查過(guò)程中，水文地質(zhì)調(diào)查工作是其工作的基礎(chǔ)與重點(diǎn)，在查明包氣帶和含水層結(jié)構(gòu)空間特征及隔水層、相對(duì)隔水層的分布特征及其各地層分布特征和水文地質(zhì)參數(shù)后，根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況，建立水文地質(zhì)模型，了解重點(diǎn)關(guān)注污染物的擴(kuò)散遷移規(guī)律，為場(chǎng)地環(huán)境污染狀況調(diào)查方案點(diǎn)位布設(shè)、采樣深度、濾水管的位置等提供科學(xué)依據(jù)，并能驗(yàn)證調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性。