某基岩区工业固体废物填埋场地递进式场地环境调查实例

王栋，付益伟，张强，张满成，陶景忠，王水，曲常胜

(江苏省环境科学研究院，江苏省环境工程重点实验室，江苏 南京 210036)

近年来工业固体废物倾倒填埋事件频发，社会影响恶劣，关注度日益提高。2018年，生态环境部启动打击固体废物环境违法行为专项行动(“清废行动2018”)，全面摸排核实固体废物非法处置情况，坚决遏制该类案件多发态势[1]。固体废物填埋场地环境污染隐患巨大[2-4]，需开展系统污染调查与评估，有的放矢，针对性开展整治工作。现以某基岩区工业固体废物填埋场地为例，通过递进式、精细化的环境污染调查，实现场地环境问题的综合诊断，为后期环境治理与监管提供科学依据。

1 填埋场地概况

固废填埋区原为2个相邻的废弃采石坑，东西两侧分布有大片农田，南北两侧紧邻裸露采石坑，采石坑与地面高程差为20～30 m，存在大面积积水，填埋场地周边环境示意见图1。

东侧填埋区原采石坑面积约10 000 m2，深约17 m，自20世纪90年代起，当地农化企业征用该采石坑填埋多菌灵生产过程产生的石灰氮渣等固体废物，建设时间较早，未涉及选址、设计等环节，仅进行了简易防渗处理，铺设有2层高密度聚乙烯(HDPE)膜， 2014年停止填埋后进行了简易封场，使用大量黏土压实填平。其南北两侧裸露岩壁近年来出现明显渗漏，渗出液体气味刺鼻，直接进入相邻采石坑积水中。

据周边村民介绍，西侧填埋区位置与东侧填埋区紧邻，曾长期用于倾倒废液、固废等，后期简单进行了表面覆土，面积、深度未知。

图1 填埋场地周边环境示意

2 调查思路与策略

该场地污染源相对集中，具体空间分布范围及填埋物性质待进一步查明。地处基岩区，岩层裂隙等发育情况未知，污染扩散途径不明。同时，周边村庄居民长期举报，敏感性高，需尽快回应举报问题，避免进一步激发矛盾。

鉴于上述情况，如直接以高密度、网格化布点方式由已知填埋区向外推进，开展大规模采样作业，可能出现周边群众围观、填埋物等异味扰民、西侧疑似填埋区钻探引发采样安全事故等不利情况，造成被动局面。根据现场实际情况，结合已掌握信息，为最大程度降低调查不确定性，最快速度回应关切问题，最小幅度惊扰周边村民，最大限度保证采样安全，本场地采用多层次、递进式调查策略。

第1阶段调查：核实污染源空间分布，探明地质环境特征，辅助进行污染扩散范围初步判别，指导下一阶段工作。考虑场地位于基岩区，岩层裂隙发育情况等为影响污染物扩散迁移的重要因素，优先开展场地地质环境调查。西侧填埋区范围有待核实，覆土厚度及深度不明，在开展地质调查的同时，针对西侧填埋区等位置，进行地球物理探测。

第2阶段调查：在第1阶段基础上，分析周边介质环境质量现状及与填埋的关联性，回应关切问题。摸清地质条件后，开展周边农田土壤及民用井水现状分析，以框定外围调查边界。采集裸露采石坑积水，摸清渗滤液泄露对积水的影响。条件允许情况下，在填埋区内进行适度钻探，了解填埋物性状、主要污染物组分及覆土污染情况。

第3阶段调查：由第2阶段确定的无污染边界向填埋区逐步收缩，针对超出筛选值污染物，开展人体健康风险评估，探明填埋区外围土壤受影响范围，圈定地下水污染羽，为后续综合整治提供科学依据。

基于保守考虑，填埋物、土壤样品均检测pH值、重金属及无机物(铜、锌、镍、铬、铅、镉、汞、砷、锑、六价铬、氟化物、氰化物等)、挥发性有机物(86项)、半挥发性有机物(71项)、农药类(48项)、总石油烃等指标；渗滤液及地下水、基坑积水样品除测试上述指标外，另增加氨氮、总硬度、溶解性固体、耗氧量等常规水质指标检测。各介质均采样检测1次。

3 第1阶段调查情况

3.1 地质环境特征

经调查，场地地貌类型属剥蚀准平原，周边非采石坑部分地势平坦，土层主要为残积层粉质黏土，下伏基岩为燕山期花岗岩，埋藏较浅。钻探揭露的花岗岩，按其风化程度的不同，自上而下可分为全风化、强风化、中等风化3带。中等风化花岗岩埋深为3～5 m。地下水主要有2种赋存方式，第1种为第4系土层孔隙水，赋存于残积土层中；第2种为基岩裂隙水，花岗岩强风化带是主要储水层段。地下水补给来源主要为大气降雨和地表径流，通过大气蒸发排泄。地下水位变化与季节关系密切，勘察期间地下水埋藏深度介于0.3～0.5 m。区域地质资料查询结果显示，场地所在区域浅层地下水自北向南流动。

水文地质试验结果显示，全风化花岗岩和强风化花岗岩渗透性能相对较好，中等风化花岗岩渗透性能相对较差，渗透系数为10-6cm/s，单位透水率为0.5～0.9 Lu，依据《工程地质手册》(第4版)表9.3-15(单位透水率与岩石裂隙系数关系)判定，该层位岩体完整。

3.2 地球物理探测

为探查西侧填埋区范围，了解填埋深度，采用高密度电法进行探测[5]。现场井字形布设测线6条，总长1 790 m，测线布设见图2。测线电极间距为5 m，数据采集装置形式为温纳装置。地球物理探测工作委托有资质单位开展。

典型测线L1—L1’(测线方向：西→东，测线长度：245 m)和L5—L5’(测线方向：南→北，测线长度：185 m)的视电阻率剖面见图3和图4。结合地质调查情况，花岗岩体呈现明显高阻特征，图中可见明显低阻异常区，集中分布于20 m以上深度，推断为高含水率填埋物等造成，结合历史卫星影像，推断西侧填埋范围约为3 800 m2，埋深约为20 m。

图2 高密度电法测线布置示意

图3 L1—L1’测线剖面

图4 L5—L5’测线剖面

3.3 第1阶段概念模型

地质调查显示，燕山期侵入花岗岩各风化层构成场地稳定的岩石基底，残积层粉质黏土及全风化、强风化花岗岩总体厚度较小，为3～5 m，其下为中等风化花岗岩，渗透性相对较差，对污染物迁移具有一定的阻隔作用。整体地质结构有利于控制污染迁移。

西侧填埋区，结合地球物理探测结果，初步判断存在大量高含水量填埋物，填埋深度约20 m，已至中等风化花岗岩层。该填埋区无防渗措施，且历史爆破采石可能导致附近岩体开裂，渗透性增强，初步判断渗滤液已大量外漏，其西侧及南侧非采石坑部分土壤受到渗滤液污染。

东侧填埋区，已使用大量黏土压实填平，其南北两侧岩壁厚度较薄，裂隙明显，存在明显液位差，为渗滤液渗漏优势通道。因受中等风化花岗岩阻隔加之渗滤优势通道影响，初步判断该填埋区渗滤液向东、西两侧迁移距离有限。

4 第2阶段调查情况

第2阶段调查涉及填埋物/渗滤液、周边农田土壤、南北两侧采石坑积水、周边民用井井水等。经探查，以填埋区为中心，1 km范围内发现多个民用井，利用现有民用井采集水样，采样位置涵盖填埋区四周。采样点布设见图5。

图5 第2阶段调查采样点布设示意

4.1 填埋物、渗滤液主要组分

两填埋区填埋物性状相似，为黑色块状、油脂状，含水量高，有明显刺激性气味，便携式土壤挥发性有机物(VOCs)光离子化检测仪(PID，华瑞PGM-7340，检测范围1×10-9～1×10-2)快速检测数据超出检测范围上限。东侧填埋区覆土与填埋物混杂，难以区分；西侧填埋区覆土厚度较小，填埋物呈流体状，钻探过程曾多次发生钻杆、钻头掉落事故，进一步验证了地球物理探测结论。

填埋物pH值为8.56～12.84，呈碱性，检测污染物224项，检出污染物72项，主要为甲苯、氯仿、1,2-二氯乙烷、氯苯等有机溶剂成分。参考《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)第二类用地管制值评价，甲苯、氯仿、1,2-二氯乙烷均超标，最大超标倍数分别为4.1,17.5,148.1倍。多菌灵生产特征因子邻苯二胺参考美国环境保护署(EPA)区域筛选值工业用地标准评价，最大超标倍数为9.2倍。

填埋区渗滤液液位埋深为0.3～0.5 m，呈黑色、黑绿色，黏稠，有明显油状，刺激性气味明显。渗滤液pH值为7.56～7.95，中性偏碱，检测污染物242项，检出污染物86项，污染物种类与填埋物大体一致，氨氮、耗氧量、挥发酚、1,2-二氯乙烷、氯仿等浓度明显异常，多菌灵生产特征因子邻苯二胺参考《杂环类农药工业水污染物排放标准》(GB 21523—2008)评价，超标1 355倍。

4.2 农田土壤、民用井水现状分析

经实地查找，填埋场周边共发现民用井6口，各采集水样1个。感官上，各民用井样品水质清澈、无异味。根据《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)，部分民用井中氨氮、溶解性固体、总硬度等一般化学指标未满足Ⅲ类水标准；甲苯、氯仿、邻苯二胺均未检出；1,2-二氯乙烷、氯苯各有1个样品检出，检出浓度均满足Ⅱ类水标准。

填埋场东、西两侧分布有大面积农田，在邻近填埋场一侧布设土壤采样点。感官上，土壤样品为灰黄色，松散，无异味。测试分析结果显示，土壤样品中重金属污染物含量满足《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)风险筛选值，六六六、滴滴涕、苯并(a)芘及氯仿、1,2-二氯乙烷等填埋物特征污染物均未检出。

4.3 南北两侧采石坑积水现状分析

感官上，邻近填埋场渗漏岩壁位置积水坑积水呈黑色，浑浊黏稠，有明显刺激性气味，远离渗漏位置积水清澈、无异味。积水样品检测分析指标与渗滤液样品一致，测试分析结果显示，感官异常积水中检出指标与渗滤液基本相同，最大检出浓度在同一数量级。

4.4 第2阶段概念模型

总体而言，填埋场渗滤液暂未对周边农田土壤及民用井水造成不利影响，进一步印证了第1阶段污染物扩散范围有限的判断，同时圈定了下一阶段土壤、地下水调查边界。

南、北两侧裸露采石坑邻近填埋场位置积水结合感官特征、有机污染因子检出种类和浓度推断已受到渗滤液渗漏影响，污染严重，应作为后期综合整治的重要内容。

填埋物、渗滤液调查分析结果显示，甲苯、氯仿、1,2-二氯乙烷、邻苯二胺等为主要污染组分，与前期掌握填埋物来源信息基本对应，后续土壤及地下水调查应对上述污染物予以重点关注。

5 第3阶段调查情况

在第2阶段调查框定的范围内，开展第3阶段土壤及地下水调查，采样点布设见图6。

图6 第3阶段调查采样点布设示意

5.1 土壤污染综合诊断

以东、西两侧农田边界为起点，采用系统布点法，以10 m为网格步长向填埋区边界靠近。为保证样品代表性，现场钻探使用直推钻进方式进行[6-7]。采样点钻探深度至中等风化岩，钻探深度普遍<3 m，垂向间隔0.5 m取样。

存在感官异常(颜色呈黑色、有强烈刺激性气味)采样点集中分布于填埋区周边，判断为渗滤液渗漏造成。选取各采样点不同深度样品PID快速检测VOCs最高响应值，绘制等值线，见图7。由图7可见，远离填埋区边界，检测数据呈现明显递减趋势。

分析结果显示，感官异常土壤样品污染物浓度未超出《GB 36600—2018》第二类用地筛选值。此外，发现填埋区东侧空地六价铬浓度偏高，浅层浓度接近筛选值，经人员访谈得知该区域曾堆放有不明来源渣土，初步判断为外源性污染。

5.2 地下水污染羽分布特征

在第2阶段调查的基础上，以填埋区为中心，在填埋区外围20 m范围内及周边农田设置地下水监测井，设置深度≥20 m。因土地归属问题，填埋区西侧农田区域未能建井。外围地下水监测井设置前，为避免进一步渗漏，采用井点降水方式对填埋区渗滤液进行了抽出处理，渗滤液液位明显降低。

填埋场外围地下水监测井水样有明显刺激性气味，水质浑浊。测试结果显示，1,2-二氯乙烷、挥发酚、氨氮、耗氧量等指标浓度普遍偏高，1,2-二氯乙烷质量浓度(23 300～95 300 μg/L)远大于渗滤液(108～3 700 μg/L)，结合污染物理化性质，初步判断为该富集情况由渗滤液抽取引发的强扰动造成。农田内地下水监测井水样水质清澈，无异味，测试分析结果显示，各检出指标均满足《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)Ⅲ类水标准。

地下水污染羽平面分布情况见图8(a)(b)(c)(d)，其中1,2-二氯乙烷污染羽边缘浓度依据《污染场地风险评估技术导则》(HJ 25.3—2014)，基于非敏感用地方式，吸入室外空气中来自地下水的气态污染物暴露途径推导得出的风险筛选值；其他指标污染羽边缘浓度为《GB/T 14848—2017》Ⅳ类水标准。

5.3 第3阶段概念模型

结合感官性状、现场快筛数据、实验室检测分析数据等综合判断，受渗滤液泄露及其他外源因素影响，填埋区周边土壤、地下水已被污染，污染程度自填埋区边界向外侧呈现降低趋势，污染影响处于可控范围。

受区域地下水流向控制，地下水污染羽中心总体向南侧偏移。东、西两侧地下水污染已扩散至农田范围。结合前期阶段调查结果，初步判断填埋区渗滤液与周边的高浓度差、高液位差及历史爆破采石作业形成的人工裂隙通道等为污染扩散的主要原因，持续控制渗滤液液位应作为后期综合整治的重要环节。

6 后续综合治理建议

根据3个阶段递进式、精细化调查可知，填埋区已发生明显渗漏，对邻近区域土壤、地下水及地表积水造成了一定污染，但未对周边农用地土壤、民用井水质等产生不利影响。鉴于该地块目前为采矿用地，属非敏感用途，利用价值低，且填埋物暂不具备安全处置条件。建议对该地块以风险管控为主，修复治理为辅，切断污染物迁移、暴露途径，有效控制场地环境风险[8-9]。

(1) 削减污染源。针对已发现渗滤液污染扩散问题，继续采取有效措施(如井点降水等)收集处理填埋区域渗滤液，减少污染源强的同时达到截获控制地下水污染羽的目的[10-12]。井点降水可考虑采用自动化控制方式，以达到动态控制渗滤液液位目的。

(2) 切断污染物迁移、暴露途径。针对南、北两侧裸露岩壁渗滤液外渗问题，进行填埋区南、北两侧岩壁强化竖向阻隔。因岩壁陡峭，落差较大，阻隔时需同时考虑预防地质灾害事宜，可考虑采用边坡锚喷支护+重力土石坝方式。填埋区东、西两侧污染边界位置同步进行竖向阻隔，阻止污染范围进一步外扩。为减少异味挥发，阻止雨水下渗，减少渗滤液产生量，对已发现填埋区进行水平阻隔。保守考虑，可参考危废填埋场封场要求，设置底层(导气层)、防渗层、排水层及排水管网、保护层、植被恢复层等。

(3) 消除已有污染影响。南、北两侧采石坑积水已受渗滤液影响，尽快抽取南、北采石坑受污染地表积水，连同填埋区渗滤液等，运送至企业污水处理站或区域污水处理厂处理。按照土壤分散污染到集中管控原则，将外围受渗滤液影响的土壤集中至填埋区统一进行阻隔。

(4) 长期跟踪监测。填埋区设置渗滤液监测井，长期监测特征污染物浓度及渗滤液液位变化情况。优化地下水监测网络，在东、西两侧农田内增设监测井，进一步框定污染羽流。同时定期监测周边地下水水质，掌控污染羽动态变化趋势。