水文地质调查在场地污染调查中的作用

商金超

(华北地质勘查局五一四地质大队，河北 承德 067000)

1 前言

中国的发展取得了令人瞩目的成绩，在发展的同时也不可避免地面临土壤地下水环境污染防治等问题。为加强场地开发利用过程中的环境管理，防止场地环境污染事故发生，保障人民群众生命安全，保护生态环境，维护正常的生产建设活动，自2004年起，国务院和国家生态环境部发布了一系列相关法规条文，加强污染场地管理，强调场地再次开发使用前应按照有关规定开展土壤污染状况调查工作。本文对水文地质调查工作在场地污染状况调查工作中的作用及调查要点进行阐述。

2 水文地质调查的作用

水文地质调查是场地内土壤和地下水污染状况研究的基础。我国国土面积辽阔，不同地区的地质条件各不相同，地层岩性差异较大，同一地区不同地层的水文地质参数也各不相同，重点关注污染物的理化性质决定了污染物在水中存在形态，不同形态的污染物随地下水迁移转化的方式各不相同。因此，水文地质调查为场地污染状况调查工作提供了科学支撑[1]。

在场地污染状况调查工作中，水文地质调查工作目的是：通过水文地质钻探等工作确定包气带结构和含水层岩性、厚度及其分布特征，确定地下水的流向、流速，查明地下水径流方向及影响污染物迁移的重点因素；运用水文地质试验等手段确定含水层水文地质参数，查明重点关注污染物在地下水含水层中的迁移特性，查明地下水补给、径流、排泄条件；采集土壤及地下水样品并送检，通过检测结果确定土壤及地下水污染程度及其污染范围。

3 水文地质调查内容

通过前期资料收集及人员访谈，针对场地地质条件、潜在污染物特征，根据有关污染场地环境调查的法律法规、标准和技术导则等规范性文件，综合考虑场地调查方法、时间和经费等因素，并结合当前科技发展和专业技术水平，提出切实可行的方案[2]。

3.1 地质及水文地质调查

(1)地质调查。场地地层结构调查需采用冲击钻钻探取样，结合静力触探试验，准确地划分场地内地层结构，应在地下管线、污水池及原料、成品库房等重点关注区域布设钻孔，通过钻探资料绘制钻孔柱状图、监测井结构图、地质剖面图等图件。

各土层常规物理性质参数通过土工试验获得，应选取具有代表性和重点关注层位进行土壤样品采集并送实验室分析。

(2)水文地质调查。查明包气带和含水层结构空间特征及隔水层、相对隔水层的分布特征；确定包气带及含水层岩性、厚度、分布范围、埋藏深度，各含水层间的关系和水力联系，通过水文地质试验确定含水层水文地质参数；查明地下水赋存条件，潜水含水层及其深部含水层岩性特征，地下水水位埋深、水位高程、温度等，各含水层地下水补给来源及方式，地下水流向、流量、流速，查明地下水补给、径流、排泄条件，综合考虑地下水的开发利用，建立场地水文地质模型，绘制地下水流场，通过地下水流场特点总结污染物的可能迁移方式及规律，为场地污染调查提供依据。

3.2 水文地质参数的确定

通过抽水试验、注水试验、渗水试验、压水试验、地下水流速流向测定等水文地质试验确定场地含水层富水性以及降雨入渗系数、渗透系数、导水系数等水文地质参数。

3.3 重点污染物

现实中污染物在土壤及地下水中的扩散、迁移受到多方因素影响，其中污染物自身理化性质和迁移介质在污染物扩散、迁移过程中起到主要作用。场地污染状况调查是针对场地污染现状进行调查，污染物在土壤及地下水中分为平面污染范围及污染深度，实际工作中应结合现场实际情况综合分析确定污染物的可能污染范围[3]。

4 工程案例

项目名称：天津市北辰区某地块土壤污染状况调查，调查面积52 000 m2。

4.1 水文地质特征

(1)地块地层岩性特征。通过本次16个水文地质钻孔的揭露，基本查明该项目地块埋深17.00 m以浅范围内地层分布特征。该地块地层按成因年代可分6层，按物理力学性质进一步划分为10个亚层，各层土自上而下分别为：人工填土层(素填土①1、杂填土①2)，全新统新近组古河道—洼淀冲积层(黏土③1、粉土③2、粉质黏土③4)，全新统上组陆相河床—河漫滩相沉积层(粉质黏土④1)，全新统上组湖沼相沉积层(黏土⑤1)，全新统中组浅海相沉积(粉质黏土⑥1、粉土⑥3)，全新统下组沼泽相沉积(粉质黏土⑦)。

本次勘察对埋深17.00 m以浅范围内地块地层采集了原状土样，根据室内试验测试结果，对各层土的指标进行统计，试验指标主要包括：天然含水率、天然密度、饱和度、孔隙比等。

(2)地块水文地质条件。本次调查工作中，对地块内的监测井进行了地下水水位及地面标高的测量工作，并绘制了地下水流网。

①潜水含水层特征。

潜水含水层：岩性主要以人工填土层的素填土(地层编号①2)、全新统新近组古河道—洼淀冲积层的黏土、粉土、粉质黏土(地层编号③1、③2、③4)、全新统上组陆相河床—河漫滩相沉积的粉质黏土(地层编号④1)、全新统中组浅海相沉积粉质黏土、粉土(地层编号⑥1、⑥3)、全新统上组湖沼相沉积层黏土(地层编号⑤1)为主。根据钻孔揭露可知含水层界底标高-15.95 m，厚度16.60 m，垂直渗透系数1.0 × 10-8～6.77 × 10-6m/s、水平渗透系数1.0 × 10-8～7.73 × 10-6m/s，属于微透水—极微透水。工作区内地下潜水径流方向总体由地块北东侧向南西侧侧向补给，地块水力坡度平均值为0.95‰。

底板隔水层：岩性主要为全新统下组沼泽相沉积层的粉质黏土(地层编号⑦)。本次调查未穿透该层。在地块内能很好地隔断与下部承压水的水动力联系。

②地块潜水地下水补径排条件。地块内潜水主要接受地下水侧向径流补给、地表河流侧向入渗补给以及大气降水入渗补给。地下径流主要是地块北东侧地下径流向南西侧侧向补给。地块内地下水排泄方式以侧向流出为主，蒸发为辅。

③地块包气带特征。根据地下水调查结果显示，项目地块内包气带厚度为2.26～2.90 m，平均厚度为2.59 m，包气带岩性以杂填土、素填土为主，在地块内连续稳定存在，土层结构多松散、渗透性好，对地下水下渗阻隔作用弱，防护性能弱。

4.2 污染物特征及其在环境介质中的迁移分析

(1)重金属污染物。重金属具有毒性、持久性的特点，过量会导致人体代谢失调、患疾甚至致癌的危害。

重金属一般不易随水淋滤，土壤微生物无法分解，但能吸附于土壤胶体、被土壤微生物和植物所吸收，通过食物链或其他方式转化为毒性更强的物质，对人体健康的危害严重。重金属在土壤中迁移与土壤的物性、酸碱度、氧化—还原条件、生物特征等因素有关，部分水溶性重金属离子可随地下水、大气降水等迁移扩散污染周边地块；非水溶性或难溶性的重金属污染物常以胶体等形态在浅表处富集。

(2)有机污染物。有机污染物对环境和水体有害，具有毒性甚至有致癌的危害。

有机污染物在土壤中主要以挥发态、自由态、溶解态和固态四种形态存在，而且绝大多数有机物都属于挥发性有机污染物，通过挥发、淋滤和自由梯度产生扩散等方式，在土壤中迁移和逸入空气、水体中，或被生物吸收迁出土体外，进而对土壤、地下水等产生危害。有机污染物在土壤中迁移主要介质为水，问题实质是水动力弥散问题，进入地下水系统要经过三个阶段：包气带的渗漏—向饱水带扩散—污染地下水。

(3)石油烃类污染物。石油烃破坏土壤、污染水体。

石油污染物进入包气带的含水介质之后以四种形态存在，一部分吸附在介质的颗粒表面，一部分挥发到介质的孔隙气体中，很大一部分仍以纯液相的形式存在于介质的孔隙中，少量则溶于孔隙水中。在大气降雨等淋滤条件下，土壤中的石油污染物会发生解吸释放，并加速污染物向饱水带运移，随着地下水运移，由高浓度区向低浓度区扩散，扩大污染范围。

4.3 受体、暴露途径分析

通过调查，确定场地内外及周边的企业等有可能对项目地块造成污染。根据现有资料及相关资料分析，可能涉及的潜在污染物、污染源强度、传输及暴露途径、介质及受体情况见表1。

表1 地块初步污染概念模型分析表

5 结束语

经过上述案例分析可知，在整个场地环境污染状况调查过程中，水文地质调查工作是其工作的基础与重点，在查明包气带和含水层结构空间特征及隔水层、相对隔水层的分布特征及其各地层分布特征和水文地质参数后，根据场地实际情况，建立水文地质模型，了解重点关注污染物的扩散迁移规律，为场地环境污染状况调查方案点位布设、采样深度、滤水管的位置等提供科学依据，并能验证调查结果的准确性。