傳統水文地質調查方法應用于土壤及地下水環境污染調查中的價值探討

摘要：在土壤及地下水環境污染日益嚴重的當下，對污染調查與溯源技術的要求變得更為嚴格與復雜。針對此問題，全面系統地評估了傳統水文地質調查方法在現代環境污染調查與評估中的應用與價值。通過鉆探取樣、地球物理勘探及水文測量等多種傳統方法，深入剖析了污染調查中各項技術的有效性。這些方法能提供土層分布、地下水流動特性及人為改動活動的重要信息，對識別污染路徑、監測場地污染狀況和揭示污染歷史所帶來的深遠影響具有不可替代的作用。最后提出了一系列結合現代技術與傳統方法的對策，并對未來的發展方向和技術革新進行了展望。

關鍵詞：水文地質調查；土壤及地下水污染；環境保護

環境污染，尤其是土壤和地下水的污染，對生態安全和人類健康造成了極大的威脅。為應對和治理環境污染問題，科學準確地評估污染狀況成為急需完成的首要任務。傳統的水文地質調查方法憑借其悠久的應用歷史和成熟的技術體系，在環境污染調查中占據不可替代的地位。然而，對傳統水文地質方法之價值和局限的探討往往忽略了環境監管和污染治理需求的不斷演進。本研究旨在揭示這些方法在當下環境監測領域內的實際工程應用價值，并分析其在不斷變化的環境治理場景下的創新發展潛能。

1傳統水文地質調查方法在土壤和地下水環境污染狀況調查中的應用

1.1鉆探取樣

鉆探取樣作為評估土壤和地下水環境污染狀況的一種經典技術，其實質在于通過機械或人工方式進入土層深處，直接接觸地下巖石、土壤和地下水，在不同深度、層次及性質的土層中獲取典型樣品。該過程準確揭示了地下結構和物質組成等信息，為后續分析提供堅實基礎。

目前常見的直推式鉆探設備型號主要為Geoprobe公司的7822DT、5400DT等。以7822DT為例，該型號被廣泛用于土壤污染調查、地下水監測等項目，其最大鉆探深度可達約30 m，基本滿足上海區域相關環境調查規范要求，且因其設備尺寸小巧（尺寸約7.8 m×1.8 m×2.5 m，孔徑760 mm），實現了在不同工作環境諸如在保護建筑內部進行作業，對地質結構以最小干擾，極大程度保持了土樣的原始狀態，進而使得從污染源頭到污染終點的追蹤變得更為精準可控。此外，配合RTK設備可精確定位鉆點位置，確保了鉆探數據的高度一致性和可比性。

1.2地球物理勘探

在進行土壤與地下水環境污染調查時，地球物理勘探技術雖然非主導手段，但其作為輔助方法在特定情境下發揮著至關重要的作用。該技術主要利用地球物理場（如磁場、電場、重力場等）的變化，探測土壤及地層的結構和性質，以此來推測可能存在的污染源及其分布范圍。它的應用不依賴于直接的物質取樣，從而降低了在某些情況下由于直接接觸可能帶來的次生污染風險，特別是在初步調查階段，可以在不擾動土壤結構的前提下，提供重要信息以指導后續的工作。

1.3水文測量

水文測量包括水位測量、流量測量、水質檢測等。在土壤和地下水環境污染狀況調查中主要關注對象為調查范圍內的地表水和地下水。

1.3.1地表水和地下水測量

地表水測量主要關注河流、湖泊等地表水體的水文特征，包括流量、水位、流速等關鍵參數。地表水與地下水之間存在密切的相互作用和補給關系，通過地表水測量，可以了解降雨、地表徑流等對地下水的補給情況，從而評估地下水的可持續性和補給能力。

地下水測量主要通過上文提到的鉆探技術和物探技術，獲取地下水的即時數據，推斷地下水流動的路徑、方向以及水資源分布情況，同時結合泵測和突涌試驗等手段，可測定地下水流動特性，建立起準確反映地下水流動和污染傳播行為的模型。

1.3.2水質監測

在地下水環境污染的調查過程中，水質監測是指經過對一系列關鍵指標的精確測定，展示地下水系統受污染的實質和程度，從而啟動一系列針對性的治理行動。水質監測著眼于常規的物理化學參數和特定污染物的檢測，如溶解氧、pH、電導率、重金屬、有機污染物、病原體等，這些檢測因子反映了水體的“健康”程度，也直接反映了水體受周圍環境的直接影響情況。

1.3.3動態測量

該過程在鉆探取樣和水文測量的基礎上，通過實時或定期收集和分析水位的變化和代表性樣品中污染物的濃度數據，從而評估水體質量并追蹤污染物的遷移路徑和范圍。這種觀測方法優于靜態的數據采集，因為它提供了關于污染過程動態性的連續數據，使得污染評估具備精準性和強時效性。特別是在應對地下水污染的緊急情況時，動態觀測數據可以指導采取快速且有效的應急響應措施，如污染源的定位與隔離。

例如，通過設置自動監測站點，調查人員能夠實時接收地下水的化學與物理參數變化，進一步結合地理信息系統（GIS）和污染物遷移模型，形成一個全面的地下水污染監測網絡。這種綜合應用不僅提高了調查效率，也增強了調查結果的準確性和科學性，為地下水污染防治提供了更強有力的科技支持。

2傳統水文地質調查方法的價值體現

2.1了解污染區域土層分布

在掌握污染物在地下水系統中擴散及遷移規律前，必須詳盡了解污染區域的土層分布。傳統水文地質調查方法在此方面展現出獨特價值，利用鉆探、取樣以及巖土分析等技術，可以精確揭示地下結構的分層特性與物理化學狀況。其中地質鉆探通過鉆取的土樣能觀察到各個地層的物理構造，如土壤絮凝、成巖作用層次，甚至能發現有機質含量、顆粒大小分布的垂直差異。這些基礎數據為預測污染物在土層中的遷移速度與途徑提供了基石。例如，在污染物質分布的垂直廓線分析中，通過分析鉆探獲取土壤樣品及樣品中污染物濃度檢測結果，結合GMS、Surfer等網格和三維曲面映射軟件構建污染場景模型，建立起污染向下滲透與橫向擴散的動態圖像，模擬污染物在土壤及地下水中的傳播路徑和范圍，進而指導污染評估和污染治理方案的制定。

此外，結合地球物理方法，如電阻率成像或地下雷達探測，能強化對復雜地下結構的理解。這些技術不依賴直接鉆探，但能反映土層組成變化與非均勻性，映射出污染物可能的傳播途徑，更為有效地定位具體的污染源頭。

2.2監測污染場地地下水流場

地下水流場的監測可以反映出污染物質移動的生命軌跡，可以通過滲透性測試獲取土層對流體的透過性，也可通過設置觀測井，精密記錄水位變化，刻畫出靜態下的水流狀態圖，挖掘水文連通和水流方向等要素，是理解和解決地下水污染問題的關鍵手段之一。

在補給機制的研究中，潛水含水層主要通過大氣降水的入滲接受補給，同時農田灌溉及周邊地表水體也對其進行側向和垂直方向的補充。這些自然和人為因素共同作用下的補給過程，不僅影響水文地質的平衡，也對地下水質和流態產生深遠影響。通過對這些補給路徑的深入了解，可以更好地管理和利用水資源，尤其是在地下水位顯著變化或污染情況緊急時，為決策提供科學依據，確保水資源的可持續利用和環境的長期穩定。

2.3有助于辨識污染場地淺土層人為改動活動

在環境污染調查中，通過地質剖面分析能夠直觀地觀察到土壤層的結構變化。通過采集不同深度的土壤樣本，并檢測分析其化學成分，可以精準識別出哪些區域受到了人為活動的影響，尤其是因年代久遠或資料無法考證的自然和人為活動。此外，通過土工密度試驗還可揭示土層密實度的變化，進而推斷出破壞自然地層狀態的可能性，這對于指引后續的詳細調查和溯源分析具有不可估量的價值。不僅如此，現場觀察相結合的土壤物理性質測試，例如巖性、顏色、濕度和密實度，也能幫助判斷人工活動對原始地質構造的改變程度。

以寶山區某大型居住社區地塊環境污染狀況調查為例，部分監測點位的水文數據與區域整體水文走向略顯不同。在該地塊的土層土性分析中，鉆探結果表明多個點位存在1.9～4.2 m深度的浜底淤泥，其中點位S9的土層分層情況：0～1.5 m為雜填土層，1.5～1.9 m為浜底淤泥層，1.9～3.5 m為填土層，3.5～6.0 m為淤泥質粉質黏土層。結合歷史資料和遙感影像分析可以推斷多個區域涉及后期人工填埋且清淤作業等活動，且該點位存在多次河浜開挖回填作業。該方式有助于辨識考證污染場地淺層土層人為改動活動，為污染識別提供數據支撐，以此指導代表性樣品的采集和檢測，同時也可為后續土地開發利用提供建議，關注該類型區域的異常變動跡象，以便于第一時間對異常情況采取行動。

若調查結果表明污染情況已經發生，這種方法還允許在進行環境修復和治理前，進行更為詳細合理的風險評估和制定更有效的修復策略，不僅幫助確定污染物的種類，還能估計其對周圍環境和敏感目標的潛在影響。這種綜合評估方式，確保了地下水環境調查的準確性和后續治理的完善性，為未來的環境管理和政策制定提供了科學依據。

3對策與展望

面對土壤及地下水環境污染問題，尤其是在污染源追蹤與風險評估方面，傳統技術亦有其獨到之處。但為更精確地服務未來土壤及地下水保護與管理工作，必須進行創新和方法論上的優化。

在當前土壤及地下水環境污染調查領域，數據密集型技術的運用如大數據分析與機器學習，能夠根據歷史和現場監測數據，構建出反映污染傳播機理的多維度動態模型，這不僅能顯著提升預測的精度，還能夠在環境管理決策上引導資源的有效配置。傳統的點位監測和樣本分析在時間與空間上往往呈現出局限性，面對復雜多變的環境元素，這種依據線性插值得出的模型難以捕捉到環境變化的非線性特征，從而在污染物濃度預測和風險評估上導致誤差。進一步優化模型預測力的關鍵在于，如何通過算法學習特定環境參數間復雜的相互作用，精細化地描述污染物擴散的非線性過程，以及如何將高維度與多尺度數據有效融合，提高模型適用性與外推能力。通過遙感技術、物聯網傳感設備等現代信息采集手段，聯合機器學習與深度學習等先端人工智能技術，不僅能實現實時或近實時的環境監測數據采集，還可通過模擬與現場數據的連續校準，逐步提高模型的適用性與準確性。在此基礎上，研究人員還能夠以此為框架，開發出一系列自適應的調查與應急響應工具。

4結語

在當前復雜的土壤及地下水環境污染情況下，傳統水文地質調查方法顯示出了其不可替代的價值。然而，隨著科學技術的發展，對這些傳統方法進行創新升級，以及推動其與現代科技手段如大數據、人工智能的融合成為應對環境污染挑戰的必然趨勢。未來，通過跨學科的合作和技術創新，將能夠更有效地保護和修復受污染的土壤和地下水環境，為實現可持續發展目標貢獻力量。

參考文獻：

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