地質勘查在污染地塊土壤污染狀況調查工作中的重要作用
——以重點行業企業用地調查為例

劉同喆，張麗紅，鄭森林，張 迪

(山東省地質礦產勘查開發局八〇一水文地質工程地質大隊，山東 濟南 250014)

污染地塊是工業化進程的副產物，隨著城市化，工業化的不斷發展，土壤污染已成為影響社會經濟可持續發展的重要因素，其中最突出的問題是工業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，所以說地塊工程地質和水文地質條件直接影響到地塊污染物的分布特征。生產地塊在受到污染物的長期浸泡之后，污染物會根據不同地塊地質特征發生遷移、擴散和環境介質吸附。通過地質勘查，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、遷移規律等，為污染地塊的風險管控和修復治理方案提供基礎依據，為防止污染物擴散提供數據基礎，從而有效避免污染的持續惡化及修復治理造成的二次污染。只有綜合有效地開發和治理污染地塊，才能將經濟建設與生態文明建設有機地結合起來，而地質勘查是污染地塊調查過程中的重要環節，能使調查結果更加準確，污染地塊得到規范化控制，有助于對調查地塊污染特征的把控[1]。

1 污染地塊調查要點

地質勘查是污染地塊調查中的關鍵環節，具有重要作用。本文結合重點行業企業用地調查經驗，以某化工廠地塊為例說明地質勘查的重要性，地質條件是布點采樣的重要依據，通過查明地塊內地層結構、隔水層、含水層的分布狀況，水位埋深，含水層性質等，為設計布點位置、土壤取樣范圍和深度、確定地下水監測井設置深度和濾網位置提供科學依據，從而可達到利用有效點位最大限度捕捉污染的目的，提高調查結果的準確性[2]。

要修復和治理污染地塊，首先要對其污染狀況進行調查，污染地塊調查的主要手段是布點采樣，調查內容主要有：(1)污染地塊的歷史生產活動及變遷狀況，(2)污染地塊的使用現狀，分析重點區域及特征污染物，從而判斷污染源的范圍、種類及污染的途徑等；(3)污染地塊的地質條件，如地層結構、土層性質、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)對污染地塊情況進行綜合評價，并應根據地塊的實際情況，有針對性提出有效可行的防治措施[3]。

當前的污染地塊調查方法主要有系統布點法、分區布點法以及隨機布點法。由于調查區域結構布局不規則，許多污染地塊地質結構復雜，水文地質條件掌握不清楚，無法精準布點，且存在取樣位置不具有代表性的問題，導致調查成本高，調查結果有誤差。

2 地質條件與點位布設

污染地塊點位布設首先要考慮污染源分布、污染物類型、污染物遷移途徑等，對于企業地塊還應了解企業生產工藝、生產設施布局等，重點關注污染物排放點及重點區域，包括生產車間、廢液收集和處理區、固體廢物堆放區域等。生產車間、原廢料堆放區、污水排放區、廢棄物堆放區等區域都可以與污染物直接接觸，因此這些區域是污染地塊調查的重點。點位布設除了要考慮企業生產情況，準確定位重點區域外，還要結合地塊的地質條件。

2.1 查明地塊水文地質條件

地塊調查前應先收集區域地質資料，了解區域地層結構及水文地質條件，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，主要賦水層分布，厚度，隔水層位置等。最終結合地塊生產布局，選擇有代表性的區域設置地下水監測井并開展水文地質調查，查明水文地質參數，如滲透系數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[2]。

2.2 摸清地塊地層結構

土壤飽和帶和包氣帶的土層性質對污染物的遷移和富集起到關鍵作用，通過鉆探取樣，巖芯編錄等，結合區域地層條件，準確劃分地塊內的土層性質，分析地塊土層變化規律及其所屬沉積環境的變化，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。

2.3 地質條件影響下的點位布設與樣品采集

以某化工企業地塊為例，對點位布設、鉆探深度、樣品采集等關鍵環節進行解析。

2.3.1 點位布設

地下水是污染物遷移的主要媒介，所以采樣點位的布設需要結合區域水文地質條件。根據區域地下水流向，地下水采樣點應設置在疑似污染源所在位置(如生產設施、罐槽、污染泄露點等)以及污染物遷移的下游方向。土壤采樣點應設置在靠近疑似污染源位置，若上述選定的布點位置現場不具備采樣條件，應在污染物遷移的下游方向就近選擇布點位置。

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

圖1 布點區域及點位分布圖

2.3.2 采樣孔鉆探深度設置

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

根據企業的工勘資料中提供的地下水位數據可知，場地平均穩定水位埋深為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，鉆探深度應至第一弱透水層。因此，初步設計土壤采樣孔深度為11.2 m，地下水采樣井深度為11.2 m，具體深度根據實際地層、現場快速檢測結果及感官識別(色味)等情況進行調整。此外，若現場鉆探過程中，土層厚度及地下水埋深情況與已知地勘信息不符，則需根據實際地層情況對鉆探深度進行調整(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，原則上應在水位線附近50 cm 范圍內和地下水含水層中各采集一個土壤樣品。當土層特性垂向變異較大、地層厚度較大或存在明顯雜填區域時，可適當增加土壤樣品數量。

對可能含有低密度或高密度非水溶性有機污染物的地下水，應對應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。現場每0.50 m采用快速檢測設備檢測確認污染較重位置，根據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深度的細砂層中局部夾薄層淤泥質土，現場還應重點關注該淤泥質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)及底部水樣各取一個。

2.4 地下水監測井建設

影響污染地塊地下水污染調查結果的除了布點位置的準確性外，還要考慮地下水監測層位及樣品取樣層位，這就涉及到監測井建設工作。

地下水采樣井以調查潛水層為主，采樣井深度應達到潛水層底板，但不應穿透潛水層底板；當潛水層厚度大于3 m時，采樣井深度應至少達到地下水水位以下3 m(圖3)。

圖3 地下水采樣井設計圖

以某化工企業地塊為例，根據企業工勘資料顯示，地塊內地下水埋深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。

下管設計：根據區域水文地質條件及場地工程地質條件，地塊內主要潛水含水層為粉細砂、粉砂等細粒含水層。依據相關技術規定，結合含水層特征，地下水采樣井井管的內徑設計為50 mm，設計井深11.2 m，其中0～3.5 m為PVC實管，3.5～11.2 m為包網割縫濾水管，采用絲扣或卡扣連接，濾水管底部進行封底。因含水層粒徑較小，故濾水管縫寬0.2 mm，網眼密度為40目，設計包裹3層。滿足技術規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：礫料根據地塊含水層特征，采用1 mm粒徑的石英砂，礫料進行嚴格篩選與清洗，填礫位置為1.7 m至底部，滿足技術規定要求。止水設計深度為1.2～1.7 m，采用20～40 mm球狀膨潤土分兩段進行充填，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。回填層采用膨潤土，位置為0～1.2 m。

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

3 結語

查清污染地塊的土層性質及地層結構、水文地質條件調查、污染地塊特征污染物分布等，可達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。通過地質勘查數據，不僅能使布設的土壤點位和采集的土壤樣品深度更具科學性和代表性，設計的地下水監測井位置、深度和濾水管設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確，既能夠起到節約調查經費、提高調查結果準確性的作用，同時也可提高污染地塊修復效果，因此地質勘查在污染地塊調查中至關重要。