场地土壤污染状况调查研究

张强，张立奉，徐添华

1.广州开投生态环境建设有限公司；2.广东省工程勘察院

一、背景简介

我国经历了四十多年的经济社会快速发展，近年进入了产业结构升级的关键时期。这期间产生了大量关闭搬迁的工业企业，这些工业企业搬迁后遗留下来大量污染场地给开发利用过程带来了巨大的环境风险。为了防范关闭搬迁企业场地带来的污染风险，2016年国务院颁布的《土壤污染防治行动计划》（简称“土十条”）明确要求针对关闭搬迁企业场地开展土壤污染状况调查；2019年实施的《中华人民共和国土壤污染防治法》使得我国土壤污染防治步入了法制化的快车道。与之配套的由国家生态环境部颁布了土壤污染状况调查及修复的系列导则及规范标准，为我国土壤污染调查科学化及规划化发展提供了坚实保障。

场地土壤污染状况调查目的是通过科学系统的调查活动明确调查地块内土壤及地下水是否存在超过标准标准值的污染物，以及污染物的面积及深度，从而为场地修复工程量计算提供数据支撑。土壤是由气-液-固三相组成的复杂非均相系统，这使得土壤中污染物的迁移转化过程极其复杂。场地的土壤污染状况受到地块工业生产历史、特征污染物特点以及场地水文地质条件等因素的影响。特别是场地的水文地质条件，是决定土壤中污染物迁移扩散过程的关键影响因素。因此水文地质勘查是场地土壤污染状况调查过程中的重要调查内容，水文地质勘查结果可为场地污染状况分析提供可靠支撑。

二、场地水文地质勘查内容

场地水文地质勘查内容主要包括：

（一）场地土层分布调查

土层分布调查是场地水文地质勘查的基础内容。在实际调查过程中，常采用在调查区域进行钻探孔采集垂直方向上的岩芯样品，准确划分调查场地内各区域的土层分布状况。调查的重点区域包括生产车间、原辅料及成品仓库、废水处理区、固废贮存区域等污染风险较大的区域。在此调查基础上，可以绘制调查区域内各方向上土层结构剖面图、分布图等，为场地污染状况和污染物扩散状况进一步分析提供有效的参考依据。

（二）场地地下水流场调查

场地地下水流场调查的主要关注对象是地下水赋存条件，包括潜水赋存、微承压水赋存、赋存土层分布等。通过对地下水赋存条件的调查可建立调查场地相应的水文地质模型，揭示出场地土层分布规律，为后续土壤污染调查取样点位布设位置和深度，以及地下水监测井设置布点位置、深度、滤孔设置位置提供依据。利用设置的地下水监测井中水位变化数据，可获取场地内地下水流向及流速等数据信息，进一步绘制地下水流向和流速图，从而为场地风险评估及修复实施奠定坚实基础。

（三）场地土壤关键参数测定

场地土壤关键参数包括理化系数、渗透系数及弥散系数等，这些关键参数的获取是建立场地污染扩散模型的基础及依据。

（1）理化系数：根据设计钻探孔取样点位及深度，采集土壤样品进行实验室分析，获取不同点位、不同深度的土壤分类层中的理化性质参数，如湿度、密实度、有机质含量、垂直透水系数和横向透水系数等。

（2）渗透系数：渗透系数是场地调查分析的重要指标，其能实现污染物变化情况的系统掌控。建立被调查场地水文地质模型，选择有代表性的区域和监测井开展水文地质试验，包含抽水、注水试验，获取场地透水层渗透系数。可以研究污染物在地下水中移动时的浓度变化，判定场地内污染的空间范围，推测迁移规律。

（3）弥散系数。通过弥散试验模拟污染物在各土体、含水层水平方向和垂直方向污染，建立数学模型，采用近似解析解、数值解求得阻滞系数和弥散度，再转换成弥散系数[1]。

三、场地水文地质勘查流程及技术要点

（一）场地水文地质勘查流程

场地水文地质勘查一般与地块土壤污染状况调查同步开展。（1）在进场调查之前，应当对场地的实际利用历史、生产情况、平面布局及区域地质等资料进行全面的分析，编制有针对性的土壤及地下水采样方案；（2）在进场钻探采样调查时，在根据相关规范进行土壤及地下水采样的同时，重点选取具有代表性区域的土壤岩心样品进行相应的水文地质参数的检测、分析和研究，全面的掌握场地水文地质特征；（3）结合上述样品检测结果，建立相应的地块污染模型，确定污染物的扩散边界，从而科学的制定相对应的治理方案。具体调查流程图如图1所示[2]。

图1 场地土壤污染状况调查及水文地地质勘查流程图

（二）场地水文地质勘查技术要点

（1）选择合适的勘查点。作为水文地质勘查的核心，勘查点的选择十分关键，它决定水文地质勘查数据的准确性与否，因此应特别注意以下要点：①应对所勘查的场地进行全面的规划，并结合场地实际生产利用情况确定勘查位置，且在调查范围内的勘查点数量应大于3个；②在进行地下水监测井设置过程中，应选择靠近地下水资源的区域，便于对地下水资源的污染情况进行精准的监测；③不同的场地情况，选取的勘查点数量也不尽相同，在实际工作当中，应全面了解场地可能的污染成因，以及相关历史数据，合理的增加勘查点的数量，确保可以更加全面的获得污染场地的水文地质勘查结果。

（2）污染场地水文地质勘查采样。①进行表层土取样过程中，一般选择经过回填处理之后的土壤，且土壤的深度应控制在1.5米以内。不同的场地情况，选取的表层土也不尽相同，实际工作中还应当结合场地实际情况，选择适宜的样品，从而提高勘查结果的准确性。②进行水文取样过程中，一般会选择第一层含水层的水样，然后根据不同污染场地的实际情况，在确定是否进行第二层含水层的取样工作。③进行隔水层采样时，应注意样本尽量选择隔水层的表层土。

（3）场地水文地质参数检测与试验。①土壤污染分析：主要是对场地污染前后的土壤颗粒大小、有机物含量以及单位重度变化进行对比分析，从而对其污染程度进行评估；②污染物分析：结合污染场地形成的原因和历史数据，对具体的污染物进行分析，并评估相关的污染质指标[3]。

四、场地水文地质勘查实施案例

某化工厂位于广东省东部，场地占地面积约4万平方米，该地块进行高锰酸钾及高锰酸钠生产超过30年，因区域产业结构升级及规划调整关停搬迁后进行场地土壤污染状况调查。根据前期资料分析，初步调查阶段共计在地块内布设土壤点位24个，具体如图2所示。根据土壤钻探点位岩心样品的分层状况，将场地内不同方向的点位土壤分层情况连接起来可以获得不同方向上的土壤地质剖面图（如图3）。根据土壤检测数据，点位ZK18、ZK17、ZK16、ZK6以及ZK8点位均有污染物超过筛选值，其中ZK18、ZK17、ZK16以及ZK8点位主要为表层重金属锰超筛选值，ZK6锰的超标深度达到了6米。从这几个点的地质剖面可以进一步分析原因，ZK6点位往下缺乏渗透系数较小的粉质黏土层，造成锰污染物的下渗，从而引起深层土壤的污染，其他点位下均有粉质黏土层可以对污染物向下扩散起到一定的截留作用。

图2 调查地块布点图及水文地地质勘查剖面分布

图3 调查地块3-3’地质剖面图

五、主要结论

水文地质勘查在场地土壤污染状况调查过程中有着重要作用，其勘察的主要内容包括确定场地土层分布、确定场地地下水流场及测量土壤关键参数等。勘察的结果可为判断调查场地的污染状况提供科学依据，为后期场地修复提供基础保障。