建设用地土壤污染状况调查中地下水重金属含量与pH 关系的研究

冯宪凤，梁志健

（广东省安田环境治理有限公司，广东 佛山 528000）

随着社会经济的快速发展，城市化进程不断加快，产业结构不断升级优化，原工业用地在搬迁或拆迁后存在的土壤环境污染问题日渐突出[1-2]。为了明确土壤污染风险，推进土壤环境污染治理，国家层面也出台一系列政策[3-4]。《中华人民共和国土壤污染防治法》明确规定，对于土壤污染状况普查、详查和监测、现场检查表明有土壤污染风险的建设用地地块，地方人民政府生态环境主管部门应当要求土地使用权人按照规定进行土壤污染状况调查；用途变更为住宅、公共管理与公共服务用地的，变更前应当按照规定进行土壤污染状况调查。本文结合某工业企业地块环境调查的实际案例，分析该地块地下水中重金属含量与pH 的关系，为同类型地块土壤污染状况调查提供借鉴。

1 项目调查概况

调查地块位于佛山市，占地面积约为66 667 m2。调查地块历史上主要为工业用地，曾进驻的企业类型主要有陶瓷厂、木材加工厂、注塑厂、五金厂、废品回收站、鞋材厂、纸类印刷厂、仓库（五金、木材、水果批发）等。2021年底起，地块上的企业陆续停产搬迁，至2022年4月，地块上的企业均已搬迁完毕，地块内建筑厂房同步拆除，调查地块基本处于平整闲置状态。

1.1 布点方案

按照《建设用地土壤污染状况调查技术导则》（HJ 25.1—2019）、《建设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则》（HJ 25.2—2019）、《广东省建设用地土壤污染状况调查、风险评估及效果评估报告技术审查要点（试行）》等技术规范要求，本次初步调查采用系统布点法和专业判断布点法相结合的方式，将整体地块按正方形网格划分工作单元，原则上不超过40 m×40 m 网格密度，在每个工作单元中布设采样点，并将采样点位置设置在网格内最有可能污染的地方，同时结合专业判断法适当在网格内增加点位数量[5-7]。地块内共布设64 个土壤采样点，其中9 个为土壤和地下水同孔点位。布点如图1所示。

图1 初步采样调查监测点位

1.2 样品采集与分析

本次采样调查采用的钻探设备主要为XY-100 型钻机，点位钻探深度为6.0～8.0 m，每个钻孔垂直方向采集4～6 层土壤样品，共采集土壤样品276 个（不含平行样）；地下水监测井建井深度为8 m，共采集地下水样品9 个（不含平行样）。样品采集、保存、流转与检测分析过程[8-10]由第三方检测单位负责，检测实验室通过相关检测项目的检验检测机构资质认定（CMA），全过程严格按照相关技术规范的质量控制要求进行。检测指标包括《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）的45 个基本项目以及地块污染识别的其他潜在特征污染物。本文主要研究重金属Cu、Cd、Ni 含量及pH的关系，故对其他检测指标不再详细列出。地下水各指标检测方法、使用仪器及检出限如表1所示。

表1 地下水各指标检测方法、使用仪器及检出限

1.3 评价标准

根据调查地块所在区域浅层地下水功能区划图，调查地块所在区域属于珠江三角洲佛山市南海区大沥镇-顺德区勒流街道地质灾害易发区，该区域不涉及地下水饮用水源（在用、备用、应急、规划水源）补给径流区和保护区。因此，根据《广东省建设用地土壤污染状况调查、风险评估及效果评估报告技术审查要点（试行）》，本地块地下水评价执行《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）的Ⅳ类标准限值，如表2所示。

表2 地下水评价标准值

2 水文地质条件

根据现场钻孔记录，调查地块土壤类型从上到下依次为人工填土、第四系陆相冲淤积层及风化基岩等。人工填土层以杂填土为主，第四系主要由粉质黏土、砂质黏土等组成。第一层为杂填土，揭露层厚度为0.2～3.0 m；第二层为砂质黏土，揭露层厚度为0.4～8.0 m；第三层为粉质黏土，揭露层厚度为1.5～8.0 m。

根据区域水文地质条件可知，调查地块地下水类型为松散岩类孔隙含水岩组，孔隙潜水直接受降水的垂向补给和地块外地表水的侧向补给，水位动态变化主要受降雨、地表水和地面蒸发的影响。利用Surfer软件模拟地下水的流向，结合地下水稳定水位和高程等数据，判断调查地块浅层地下水总体由西北向东南流动。

3 结果与分析

调查地块地下水样品检测结果如表3所示。调查地块内，地下水pH 范围为4.6～6.8，水质整体呈酸性；重金属Cu、Cd、Ni 均有不同程度的检出，但均低于《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）的Ⅳ类标准限值。

表3 调查地块地下水样品检测结果

检测结果表明，调查地块内地下水pH 与Cu、Cd、Ni 含量大致成正相关，随着pH 的升高，重金属含量有较大值出现；pH 保持定值时，不同重金属在地下水中的含量排序为Cu ＞Ni ＞Cd。溶液pH 可用氢离子物质的量浓度的负对数来量化，二者成反比。当溶液pH 较低时，氢离子含量较高，H+、水合氢离子（H3O+）较带正电荷的重金属离子更易在吸附剂表面抢占更多的吸附位点，表现为更易吸附在吸附剂表面；当溶液pH 逐渐升高时，氢离子含量逐渐降低，H+、H3O+和带正电荷的重金属离子抢占吸附位点的能力此消彼长，带正电荷的重金属离子占据吸附剂表面的吸附位点的能力逐渐增强，表现为地下水中重金属的浓度逐渐上升[11-13]。该地块地下水整体呈酸性，根据污染识别，地块内及周边没有发现明显的酸化源，地下水pH 在空间位置上呈现出一定的分布特征[14-15]，其产生机理有待进一步研究。珠江三角洲地下水酸化问题严重，区域地下水pH 超标率达68.6%，pH ≤6.5的偏酸性地下水已占全区面积的3/4。从剖面尺度来说，包气带为砂砾石，渗透性好，地势高，坡度大，径流条件良好，酸化现象不显著，表层为黏土或粉质黏土，渗透性很差，部分区域地势凹陷，径流条件较差，酸化较为严重[16-18]。根据本次现场土孔钻探情况，地块内土壤构成主要为黏土，渗透性较差，本地块地下水偏酸性。

4 结论

经土壤污染状况初步调查，土壤样品的各项指标检测结果均低于《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）的第一类用地土壤污染风险筛选值，地下水环境质量基本符合相应标准要求，无须开展土壤污染状况详细调查和风险评估。调查结果表明，pH 与Cu、Cd、Ni 含量大致成正相关，随着pH 的升高，重金属含量有较大值出现；pH 保持定值时，不同重金属在地下水中的含量排序为Cu ＞Ni ＞Cd。本研究主要探究地下水中重金属含量与pH 的关系，对同类型地块土壤污染状况调查具有很好的借鉴意义。