地质勘查在污染地块土壤污染状况调查工作中的重要作用——以重点行业企业用地调查为例

刘同喆，张丽红，郑森林，张 迪

(山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队，山东 济南 250014)

污染地块是工业化进程的副产物，随着城市化，工业化的不断发展，土壤污染已成为影响社会经济可持续发展的重要因素，其中最突出的问题是工业用地土壤污染和地下水污染。土壤是地块污染物的主要承载主体，地下水是污染物在土壤中的运移介质，所以说地块工程地质和水文地质条件直接影响到地块污染物的分布特征。生产地块在受到污染物的长期浸泡之后，污染物会根据不同地块地质特征发生迁移、扩散和环境介质吸附。通过地质勘查，可以查明周边污染源对土壤、地下水造成的污染程度、影响范围、污染类型、迁移规律等，为污染地块的风险管控和修复治理方案提供基础依据，为防止污染物扩散提供数据基础，从而有效避免污染的持续恶化及修复治理造成的二次污染。只有综合有效地开发和治理污染地块，才能将经济建设与生态文明建设有机地结合起来，而地质勘查是污染地块调查过程中的重要环节，能使调查结果更加准确，污染地块得到规范化控制，有助于对调查地块污染特征的把控[1]。

1 污染地块调查要点

地质勘查是污染地块调查中的关键环节，具有重要作用。本文结合重点行业企业用地调查经验，以某化工厂地块为例说明地质勘查的重要性，地质条件是布点采样的重要依据，通过查明地块内地层结构、隔水层、含水层的分布状况，水位埋深，含水层性质等，为设计布点位置、土壤取样范围和深度、确定地下水监测井设置深度和滤网位置提供科学依据，从而可达到利用有效点位最大限度捕捉污染的目的，提高调查结果的准确性[2]。

要修复和治理污染地块，首先要对其污染状况进行调查，污染地块调查的主要手段是布点采样，调查内容主要有：(1)污染地块的历史生产活动及变迁状况，(2)污染地块的使用现状，分析重点区域及特征污染物，从而判断污染源的范围、种类及污染的途径等；(3)污染地块的地质条件，如地层结构、土层性质、地下水的分布情况、补径排条件、地下水位变幅、地下水的流向和流速等；(4)对污染地块情况进行综合评价，并应根据地块的实际情况，有针对性提出有效可行的防治措施[3]。

当前的污染地块调查方法主要有系统布点法、分区布点法以及随机布点法。由于调查区域结构布局不规则，许多污染地块地质结构复杂，水文地质条件掌握不清楚，无法精准布点，且存在取样位置不具有代表性的问题，导致调查成本高，调查结果有误差。

2 地质条件与点位布设

污染地块点位布设首先要考虑污染源分布、污染物类型、污染物迁移途径等，对于企业地块还应了解企业生产工艺、生产设施布局等，重点关注污染物排放点及重点区域，包括生产车间、废液收集和处理区、固体废物堆放区域等。生产车间、原废料堆放区、污水排放区、废弃物堆放区等区域都可以与污染物直接接触，因此这些区域是污染地块调查的重点。点位布设除了要考虑企业生产情况，准确定位重点区域外，还要结合地块的地质条件。

2.1 查明地块水文地质条件

地块调查前应先收集区域地质资料，了解区域地层结构及水文地质条件，尤其是地下水赋存条件以及地下水流向、水位变幅等。在实际采样中应把第一个采样孔作为验证孔，通过钻探手段明确地块水位埋深及含水层性质，主要赋水层分布，厚度，隔水层位置等。最终结合地块生产布局，选择有代表性的区域设置地下水监测井并开展水文地质调查，查明水文地质参数，如渗透系数K、影响半径r、单井出水量Q等，获取地下水流向资料，绘制出地块地下水流向图，查明地下水补径排条件，为判断污染物迁移方向提供依据[2]。

2.2 摸清地块地层结构

土壤饱和带和包气带的土层性质对污染物的迁移和富集起到关键作用，通过钻探取样，岩芯编录等，结合区域地层条件，准确划分地块内的土层性质，分析地块土层变化规律及其所属沉积环境的变化，从而确定单孔取样深度及样品取样位置，为污染物的纵向分布及取样深度提供依据。

2.3 地质条件影响下的点位布设与样品采集

以某化工企业地块为例，对点位布设、钻探深度、样品采集等关键环节进行解析。

2.3.1 点位布设

地下水是污染物迁移的主要媒介，所以采样点位的布设需要结合区域水文地质条件。根据区域地下水流向，地下水采样点应设置在疑似污染源所在位置(如生产设施、罐槽、污染泄露点等)以及污染物迁移的下游方向。土壤采样点应设置在靠近疑似污染源位置，若上述选定的布点位置现场不具备采样条件，应在污染物迁移的下游方向就近选择布点位置。

以某化工企业地块为例，该企业重点区域有四个，分别为污水处理区，危废间，生产车间1，生产车间2。因为生产车间1和生产车间2的生产工艺完全不同，且生产时间都较长，所以对两个生产车间都进行了布点采样。查询区域水文地质资料，得知该地块地下水流向整体为从西南至东北方向，厂区地势平坦，所以地下水采样点应布设在重点区域的地下水流向的下游方向，但是对污水处理区来说，因为地下污水池分布在整个污水处理区的中南侧，所以地下水采样点布设在了污水池的东北处，而不是整个区域的东北方向。地块布点采样位置见图1。

图1 布点区域及点位分布图

2.3.2 采样孔钻探深度设置

土壤采样孔深度原则上应达到地下水初见水位，若地下水埋深较深，且上层存在较厚弱透水层时，钻探深度应至少达到弱透水层顶板。

根据企业的工勘资料中提供的地下水位数据可知，场地平均稳定水位埋深为3.9～4.4 m，地下水赋存于粉砂层中。该地块存在甲苯等LNAPL类污染物及氯苯、邻硝基甲苯等DNAPL类污染物，钻探深度应至第一弱透水层。因此，初步设计土壤采样孔深度为11.2 m，地下水采样井深度为11.2 m，具体深度根据实际地层、现场快速检测结果及感官识别(色味)等情况进行调整。此外，若现场钻探过程中，土层厚度及地下水埋深情况与已知地勘信息不符，则需根据实际地层情况对钻探深度进行调整(图2)。

图2 钻孔柱状图

2.3.3 样品采集

若钻探至地下水位时，原则上应在水位线附近50 cm 范围内和地下水含水层中各采集一个土壤样品。当土层特性垂向变异较大、地层厚度较大或存在明显杂填区域时，可适当增加土壤样品数量。

对可能含有低密度或高密度非水溶性有机污染物的地下水，应对应的采集上部或下部水样。其他情况下采样深度可在地下水水位线0.5 m以下。

通过分析地块特征污染物得知，地块存在甲苯等LNAPL类污染物易富集在地下水初见水位附近，氯苯、邻硝基甲苯等DNAPL类污染物，易富集在土壤变层附近，所以土壤采样深度设置为：在表层0～0.50 m范围土壤中采集第1个土壤样品；在4.0 m水位线附近采集第2个土壤样品；在含水层底部采集第3个土壤样品。现场每0.50 m采用快速检测设备检测确认污染较重位置，根据污染程度确定实际取样位置，考虑到工勘资料中，1.7～5.71 m深度的细砂层中局部夹薄层淤泥质土，现场还应重点关注该淤泥质土层上下的污染情况。

综合考虑地下水采样点布点位置的特征污染物，地块存在甲苯等LNAPL类污染物易富集在地下水位附近，氯苯、邻硝基甲苯等DNAPL类污染物，易富集在含水层底部，故地下水采样深度选择采集上部水样(地下水初见水位50 cm范围内)及底部水样各取一个。

2.4 地下水监测井建设

影响污染地块地下水污染调查结果的除了布点位置的准确性外，还要考虑地下水监测层位及样品取样层位，这就涉及到监测井建设工作。

地下水采样井以调查潜水层为主，采样井深度应达到潜水层底板，但不应穿透潜水层底板；当潜水层厚度大于3 m时，采样井深度应至少达到地下水水位以下3 m(图3)。

图3 地下水采样井设计图

以某化工企业地块为例，根据企业工勘资料显示，地块内地下水埋深3.90～4.40 m，平均4.16 m，为第四系孔隙潜水，水位埋深年变幅约2.00 m，赋存层位为第②层粉砂。

下管设计：根据区域水文地质条件及场地工程地质条件，地块内主要潜水含水层为粉细砂、粉砂等细粒含水层。依据相关技术规定，结合含水层特征，地下水采样井井管的内径设计为50 mm，设计井深11.2 m，其中0～3.5 m为PVC实管，3.5～11.2 m为包网割缝滤水管，采用丝扣或卡扣连接，滤水管底部进行封底。因含水层粒径较小，故滤水管缝宽0.2 mm，网眼密度为40目，设计包裹3层。满足技术规定井深与滤水管位置、长度等要求。

滤料填充：地下水采样井填料从下至上依次为滤料层、止水层、回填层，各层填料要求：砾料根据地块含水层特征，采用1 mm粒径的石英砂，砾料进行严格筛选与清洗，填砾位置为1.7 m至底部，满足技术规定要求。止水设计深度为1.2～1.7 m，采用20～40 mm球状膨润土分两段进行充填，其中1.4～1.7 m采用干膨润土充填，1.2～1.4 m采用加水膨润土充填。回填层采用膨润土，位置为0～1.2 m。

封井：待地块完成采样后，按照规范要求进行封井，井底至地面下50 cm 全部用直径为20～40 mm 的优质无污染的膨润土球封堵，并将井管高于地面部分进行切割，从膨润土封层向上至地面注入混凝土浆进行封固。

3 结语

查清污染地块的土层性质及地层结构、水文地质条件调查、污染地块特征污染物分布等，可达到以有限点位最大限度地捕捉地块污染范围和程度的目的。通过地质勘查数据，不仅能使布设的土壤点位和采集的土壤样品深度更具科学性和代表性，设计的地下水监测井位置、深度和滤水管设置更符合地块地下水流场特征，而且获取的土壤和地下水污染深度及范围更加准确，既能够起到节约调查经费、提高调查结果准确性的作用，同时也可提高污染地块修复效果，因此地质勘查在污染地块调查中至关重要。