水文地質調查在場地污染調查中的作用

商金超

(華北地質勘查局五一四地質大隊，河北 承德 067000)

1 前言

中國的發展取得了令人矚目的成績，在發展的同時也不可避免地面臨土壤地下水環境污染防治等問題。為加強場地開發利用過程中的環境管理，防止場地環境污染事故發生，保障人民群眾生命安全，保護生態環境，維護正常的生產建設活動，自2004年起，國務院和國家生態環境部發布了一系列相關法規條文，加強污染場地管理，強調場地再次開發使用前應按照有關規定開展土壤污染狀況調查工作。本文對水文地質調查工作在場地污染狀況調查工作中的作用及調查要點進行闡述。

2 水文地質調查的作用

水文地質調查是場地內土壤和地下水污染狀況研究的基礎。我國國土面積遼闊，不同地區的地質條件各不相同，地層巖性差異較大，同一地區不同地層的水文地質參數也各不相同，重點關注污染物的理化性質決定了污染物在水中存在形態，不同形態的污染物隨地下水遷移轉化的方式各不相同。因此，水文地質調查為場地污染狀況調查工作提供了科學支撐[1]。

在場地污染狀況調查工作中，水文地質調查工作目的是：通過水文地質鉆探等工作確定包氣帶結構和含水層巖性、厚度及其分布特征，確定地下水的流向、流速，查明地下水徑流方向及影響污染物遷移的重點因素；運用水文地質試驗等手段確定含水層水文地質參數，查明重點關注污染物在地下水含水層中的遷移特性，查明地下水補給、徑流、排泄條件；采集土壤及地下水樣品并送檢，通過檢測結果確定土壤及地下水污染程度及其污染范圍。

3 水文地質調查內容

通過前期資料收集及人員訪談，針對場地地質條件、潛在污染物特征，根據有關污染場地環境調查的法律法規、標準和技術導則等規范性文件，綜合考慮場地調查方法、時間和經費等因素，并結合當前科技發展和專業技術水平，提出切實可行的方案[2]。

3.1 地質及水文地質調查

(1)地質調查。場地地層結構調查需采用沖擊鉆鉆探取樣，結合靜力觸探試驗，準確地劃分場地內地層結構，應在地下管線、污水池及原料、成品庫房等重點關注區域布設鉆孔，通過鉆探資料繪制鉆孔柱狀圖、監測井結構圖、地質剖面圖等圖件。

各土層常規物理性質參數通過土工試驗獲得，應選取具有代表性和重點關注層位進行土壤樣品采集并送實驗室分析。

(2)水文地質調查。查明包氣帶和含水層結構空間特征及隔水層、相對隔水層的分布特征；確定包氣帶及含水層巖性、厚度、分布范圍、埋藏深度，各含水層間的關系和水力聯系，通過水文地質試驗確定含水層水文地質參數；查明地下水賦存條件，潛水含水層及其深部含水層巖性特征，地下水水位埋深、水位高程、溫度等，各含水層地下水補給來源及方式，地下水流向、流量、流速，查明地下水補給、徑流、排泄條件，綜合考慮地下水的開發利用，建立場地水文地質模型，繪制地下水流場，通過地下水流場特點總結污染物的可能遷移方式及規律，為場地污染調查提供依據。

3.2 水文地質參數的確定

通過抽水試驗、注水試驗、滲水試驗、壓水試驗、地下水流速流向測定等水文地質試驗確定場地含水層富水性以及降雨入滲系數、滲透系數、導水系數等水文地質參數。

3.3 重點污染物

現實中污染物在土壤及地下水中的擴散、遷移受到多方因素影響，其中污染物自身理化性質和遷移介質在污染物擴散、遷移過程中起到主要作用。場地污染狀況調查是針對場地污染現狀進行調查，污染物在土壤及地下水中分為平面污染范圍及污染深度，實際工作中應結合現場實際情況綜合分析確定污染物的可能污染范圍[3]。

4 工程案例

項目名稱：天津市北辰區某地塊土壤污染狀況調查，調查面積52 000 m2。

4.1 水文地質特征

(1)地塊地層巖性特征。通過本次16個水文地質鉆孔的揭露，基本查明該項目地塊埋深17.00 m以淺范圍內地層分布特征。該地塊地層按成因年代可分6層，按物理力學性質進一步劃分為10個亞層，各層土自上而下分別為：人工填土層(素填土①1、雜填土①2)，全新統新近組古河道—洼淀沖積層(黏土③1、粉土③2、粉質黏土③4)，全新統上組陸相河床—河漫灘相沉積層(粉質黏土④1)，全新統上組湖沼相沉積層(黏土⑤1)，全新統中組淺海相沉積(粉質黏土⑥1、粉土⑥3)，全新統下組沼澤相沉積(粉質黏土⑦)。

本次勘察對埋深17.00 m以淺范圍內地塊地層采集了原狀土樣，根據室內試驗測試結果，對各層土的指標進行統計，試驗指標主要包括：天然含水率、天然密度、飽和度、孔隙比等。

(2)地塊水文地質條件。本次調查工作中，對地塊內的監測井進行了地下水水位及地面標高的測量工作，并繪制了地下水流網。

①潛水含水層特征。

潛水含水層：巖性主要以人工填土層的素填土(地層編號①2)、全新統新近組古河道—洼淀沖積層的黏土、粉土、粉質黏土(地層編號③1、③2、③4)、全新統上組陸相河床—河漫灘相沉積的粉質黏土(地層編號④1)、全新統中組淺海相沉積粉質黏土、粉土(地層編號⑥1、⑥3)、全新統上組湖沼相沉積層黏土(地層編號⑤1)為主。根據鉆孔揭露可知含水層界底標高-15.95 m，厚度16.60 m，垂直滲透系數1.0 × 10-8～6.77 × 10-6m/s、水平滲透系數1.0 × 10-8～7.73 × 10-6m/s，屬于微透水—極微透水。工作區內地下潛水徑流方向總體由地塊北東側向南西側側向補給，地塊水力坡度平均值為0.95‰。

底板隔水層：巖性主要為全新統下組沼澤相沉積層的粉質黏土(地層編號⑦)。本次調查未穿透該層。在地塊內能很好地隔斷與下部承壓水的水動力聯系。

②地塊潛水地下水補徑排條件。地塊內潛水主要接受地下水側向徑流補給、地表河流側向入滲補給以及大氣降水入滲補給。地下徑流主要是地塊北東側地下徑流向南西側側向補給。地塊內地下水排泄方式以側向流出為主，蒸發為輔。

③地塊包氣帶特征。根據地下水調查結果顯示，項目地塊內包氣帶厚度為2.26～2.90 m，平均厚度為2.59 m，包氣帶巖性以雜填土、素填土為主，在地塊內連續穩定存在，土層結構多松散、滲透性好，對地下水下滲阻隔作用弱，防護性能弱。

4.2 污染物特征及其在環境介質中的遷移分析

(1)重金屬污染物。重金屬具有毒性、持久性的特點，過量會導致人體代謝失調、患疾甚至致癌的危害。

重金屬一般不易隨水淋濾，土壤微生物無法分解，但能吸附于土壤膠體、被土壤微生物和植物所吸收，通過食物鏈或其他方式轉化為毒性更強的物質，對人體健康的危害嚴重。重金屬在土壤中遷移與土壤的物性、酸堿度、氧化—還原條件、生物特征等因素有關，部分水溶性重金屬離子可隨地下水、大氣降水等遷移擴散污染周邊地塊；非水溶性或難溶性的重金屬污染物常以膠體等形態在淺表處富集。

(2)有機污染物。有機污染物對環境和水體有害，具有毒性甚至有致癌的危害。

有機污染物在土壤中主要以揮發態、自由態、溶解態和固態四種形態存在，而且絕大多數有機物都屬于揮發性有機污染物，通過揮發、淋濾和自由梯度產生擴散等方式，在土壤中遷移和逸入空氣、水體中，或被生物吸收遷出土體外，進而對土壤、地下水等產生危害。有機污染物在土壤中遷移主要介質為水，問題實質是水動力彌散問題，進入地下水系統要經過三個階段：包氣帶的滲漏—向飽水帶擴散—污染地下水。

(3)石油烴類污染物。石油烴破壞土壤、污染水體。

石油污染物進入包氣帶的含水介質之后以四種形態存在，一部分吸附在介質的顆粒表面，一部分揮發到介質的孔隙氣體中，很大一部分仍以純液相的形式存在于介質的孔隙中，少量則溶于孔隙水中。在大氣降雨等淋濾條件下，土壤中的石油污染物會發生解吸釋放，并加速污染物向飽水帶運移，隨著地下水運移，由高濃度區向低濃度區擴散，擴大污染范圍。

4.3 受體、暴露途徑分析

通過調查，確定場地內外及周邊的企業等有可能對項目地塊造成污染。根據現有資料及相關資料分析，可能涉及的潛在污染物、污染源強度、傳輸及暴露途徑、介質及受體情況見表1。

表1 地塊初步污染概念模型分析表

5 結束語

經過上述案例分析可知，在整個場地環境污染狀況調查過程中，水文地質調查工作是其工作的基礎與重點，在查明包氣帶和含水層結構空間特征及隔水層、相對隔水層的分布特征及其各地層分布特征和水文地質參數后，根據場地實際情況，建立水文地質模型，了解重點關注污染物的擴散遷移規律，為場地環境污染狀況調查方案點位布設、采樣深度、濾水管的位置等提供科學依據，并能驗證調查結果的準確性。