地質工程施工中的廢棄物對周圍環境的影響分析

李志華，呂 華，張麗紅

（1.山東省地質礦產勘查開發局八〇一水文地質工程地質大隊，山東 濟南 250014；2.濟南大學，山東 濟南 250002）

污染場地，亦稱棕地，是指由于過量有毒有害物質的存在而對周圍環境及人體健康造成直接或長期影響的區域[1]。隨著國民經濟的發展,我國地質工程下廢棄材料回收問題日益嚴重,廢棄物填埋場、廢棄物焚燒處置場、固體廢物處置場所等基礎設施跟不上社會發展的需求，部分工程區域的廢棄物不能及時處置，導致隨意堆放，造成了周圍環境填埋垃圾現象。這種廢棄物填埋場往往無序管理，堆放過程中不可避免的混入其他工業固體廢物，甚至危險廢物。

工程廢棄物填埋場產生的滲濾液中，一般含有較高的COD、BOD 等有機污染物及重金屬污染物，由于廢棄物填埋場底部和四周沒有防滲措施，極易造成致滲濾液泄露，污染地下水環境，對周圍生態環境造成嚴重影響[2，3]。

保護環境首先是要控制廢棄物的堆積源頭。廢棄物堆場地調查的主要目的對地質廢棄物進行摸底排查，查明其分布范圍、堆放量及污染擴散情況，為治理工作提供依據。本文以廣饒縣地質施工工程廢棄物填埋場環境應急調查為例，介紹廢棄物填埋場環境應急調查中的一般程序、工作方法和注意事項以及地質工作在廢棄物填埋場環境調查中的作用。

1 廢棄物圾填埋場概況

廣饒縣地質施工廢棄物填埋場位于廣饒經濟開發區西北，原為當地磚廠取土窯坑，取土后形成10余米深大坑，2013年后在此處進行地質工程施工，同時堆放施工后所產生的廢棄物及工業垃圾等，并在上部覆蓋了0.5m～1.0m建筑垃圾和回填土。該廢棄物填埋場有如下特點。

1.1 廢棄物堆放復雜且混淆

該填埋場內的工業廢棄物、化學廢棄物、建筑垃圾、工業固體廢物無序傾倒，四者之間相互摻雜，堆放和填埋無明顯規律性。

1.2 廢棄物存在擴散隱患

填埋場北側5m為預備河，該河為人工開挖的灌溉和排水溝渠，常年有水，雨季補給地下水，旱季接受地下水補給。填埋場東側地下水水位埋深在4m左右，西側地下水水位埋深在0.5m左右，地下水水位埋深較小，滲濾液及廢棄物污染可能隨地下水和河水向下游運移，造成區域地下水污染。

1.3 存在有害氣體

填埋場內各種垃圾隨意堆放，未經無害化處理，工程施工中，化學廢棄物分解產生大量的惡臭氣體，并可能發生火災爆炸等環境風險和安全隱患，對周圍環境以及人身安全造成潛在威脅。

2 廢棄物場地應急調查中主要地質工作手段

場地調查中主要的地質工作手段有資料收集、水文地質調查、地球物理勘探、鉆探、抽水試驗、樣品采集分析等。

2.1 資料收集

收集了區域地質、水文、環境等資料，并進行了細致的整理分析，通過現場踏勘及對訪談周邊環境管理的相關人員，了解了堆場歷史變遷、廢棄物來源、填埋方式、原有磚廠生產情況等。從圖1歷史衛星影像圖可以看出，2012年9月時該場地還未填埋垃圾，2017年2月時已被廢棄物填平。

圖1 場地歷史變遷情況對照圖

2.2 水文地質調查

開展場地水文地質調查極為重要，通過其查明廢棄物堆場場地內土層分布和地下水流場。必要時也可進行專項調查，通過勘探、抽水試驗、注水試驗、彌散試驗，研究污染物在地下水中移動轉化的規律。開展場地水文地質調查，查明場地內各土層的滲透性、分布特征，特別是相對隔水層和透水層的分布特征。根據建立的廢棄物堆場場地水文地質模型，能夠更加科學地設計該地區平面取樣位置和范圍[4]。調查時同時也需對周邊機民井進行調查，測量高程、坐標及水位埋深等數據，繪制堆場周邊地下水流場圖，確定地下水流向和污染物運移方向。

圖2 廢棄物堆放場周邊地下水流場

2.3 地球物理勘探

廢棄物與周圍介質的電性差異是開展地球物理調查工作的前提和基礎。許多工業廢棄物中往往含有很多有毒有害物質，加上在填埋過程中發生的化學反應所產生的有毒有害物質，其成分非常復雜[5]。特別是在填埋場區調查中，由于回填廢棄物與原始地層之間電阻率存在較大差異，更適合采用物探法進行調查，對查明垃圾層深度和分布范圍具有較好的效果。

相比傳統鉆孔采樣分析方法， 地球物理方法明顯具有無二次污染、投資少、快速、高效、可重復的特點。在場地調查前期，可采用地球物理方法初步圈定場地重點污染區域，為下一步鉆孔布置提供合理依據；在場地修復后期，可在不同階段重復采用地球物理方法，動態監測污染修復效果。

常采用的地球物理方法包括電阻率法、電磁法、地質雷達法、聲波跨孔層析法、單孔物探測井法、電磁波孔間CT成像法等。在實際應用中，應根據現場情況，選擇合適的地球物理方法或組合方法。

2.4 鉆探

在廢棄物堆放場地調查中，快速、準確地確定廢棄物的分布特征是調查工作的重點。鉆探是快速、準確地、最直觀的一種方式。通過鉆探可以查明場地內地層條件、廢棄物種類、垃圾填埋深度及分布特征等，并可利用鉆探取芯采取土壤樣品。

目前，在廢棄物場地調查中，較為先進的鉆探方式為聲波鉆進技術，該技術具有采取代表性好的連續巖芯，不用水、空氣或其他添加劑，對地層干擾小，對土壤樣品干擾小，鉆機輕便、推進迅速、靈活方便等優點，在發達國家廢棄物堆放場地調查中得到了廣泛應用。

2.5 抽水試驗

確定場區及周邊含水層的水文地質參數，如滲透系數（K）、導水系數（T）、壓力傳導系數（α）、儲水系數（μe）、給水度（μd），了解堆場地下水富水性等水文地質條件。

2.6 樣品采集分析

土壤和地下水樣品采集和分析，能直觀體現土壤和地下水質量狀況，有效判斷污染物物遷移擴散的范圍和程度，是衡量場地污染程度的最有效手段。通過采集和分析廢棄物堆場底部土壤樣品，分析滲濾液對底部污染土壤及地下水的污染程度，污染深度，確定垂向污染遷移能力。

圖3 聲波鉆機

3 污染場地應急調查主要成果

（1）經調查在30m深度范圍內，堆場第四系地層自上至下為：0m～9.8m填土（含工程施工廢棄物、工業固廢），3.1m～16.8m為粉質粘土、16.3m～23.4m為粉細砂、23.4m～30m為粉質粘土。

（2）填埋場位于淄河沖洪積扇的前緣，填埋場地下水水位埋深為0.68m～4.24m，地下水流向整體為自西北向東南，預備河以北地下水流向偏向東南，預備河以南地下水流向偏向東北。堆場含水層頂板埋深17.5m～19.3m，巖性為粉砂、細砂，富水性較好。

（3）廢棄物填埋場東西長386m，南北寬39m～42m，最大埋深9.8m。根據地球物理勘探及地質鉆探驗證估算出填埋物體積約7.9萬m3，其中建筑垃圾約3.69萬m3，工程廢棄物0.4萬m3，工業固體廢物0.5萬m3。

（4）周邊孔隙淺水含水層無大量和集中開采，地下水流場平緩，堆場頂部有0.5m～1m的回填土蓋層，填埋場底部為厚度10m～15m的粉質黏土，其透水性弱，推斷現狀條件下污染物對周邊地下水的影響小。

（5）土壤和地下水樣品采集和檢測結果顯示，廢棄物對基層底部的粉質粘土層具有一定的防污性能，廢棄物遷移深度2m左右，未對底部土壤和底部含水層造成嚴重影響。

4 結語

在進行地質工程區域廢棄物調查中，地質工作是不可或缺的重要手段和工作內容。場地調查中充分利用物探、鉆探、水土樣品分析等地質工作手段,不僅能查明填埋場的垃圾填埋量，還能查明地層特征、水文地質特征，掌握廢棄物物運移機理，為治理和生態修復提供基礎依據。另外，在場地調查時要注意保護環境，注意地質層的止水和固井工作，防治產生二次污染。