粵港澳大灣區(qū)某地塊淺層地下水中氯仿污染特征分析

＊聶珊珊 章生衛(wèi) 盧俊安 陳怡君

（廣州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院 廣東 510620）

三氯甲烷（Trichloromethane，CF）是一種揮發(fā)性有機(jī)物，俗稱氯仿，常溫下是無(wú)色、透明、易揮發(fā)的液體，屬于重質(zhì)非水相液體（DNAPL），其化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，在自然界能長(zhǎng)期存在，在生產(chǎn)制造加工中常用作溶劑，有致畸、致癌等危害[1]，具有高淋溶遷移性，極易污染地下水[2]。在美國(guó)129種優(yōu)先控制污染物（Priorty pollutants）和中國(guó)58種環(huán)境優(yōu)先監(jiān)測(cè)和控制的有機(jī)物中，三氯甲烷均位于前列。

三氯甲烷并不溶于水、易揮發(fā)，在光照下可被空氣中的氧氣氧化成劇毒的光氣，因而不易進(jìn)入地下水，三氯甲烷由土壤表面遷移至地下水造成地下水有機(jī)污染，土壤作為遷移通道，對(duì)有機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化起到重要作用[3]，故在淺層地下水位埋藏較深的區(qū)域頻頻檢出三氯甲烷，除了歸結(jié)于包氣帶巖性較粗外，含高濃度三氯甲烷廢水或廢料的隨意排放，應(yīng)該是導(dǎo)致三氯甲烷檢出異常的根源[4]。氯代烴清洗劑因其具有清洗能力強(qiáng)、不燃燒、干燥快、易蒸餾再生的優(yōu)點(diǎn)被大量使用。

基于此，本文以粵港澳大灣區(qū)某地塊為研究區(qū)域，獲取了該地塊的土壤和地下水氯仿污染濃度分布，并采用建設(shè)用地第一類用地風(fēng)險(xiǎn)篩選值與《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為此氯仿污染地塊的調(diào)查工作和后續(xù)環(huán)境管理提供科學(xué)參考依據(jù)。

1.材料與方法

(1)研究區(qū)域概述

研究對(duì)象為粵港澳大灣區(qū)某地塊，面積約15萬(wàn)m2，在1998年前主要為菜地、稻田；1998年完成土地平整后開(kāi)始作為長(zhǎng)途貨運(yùn)站用地進(jìn)行建設(shè)，建成倉(cāng)庫(kù)和地下污水處理池、汽修樓和宿舍等建筑，主要作為電器、五金、洗潔用品、建材等非危險(xiǎn)化學(xué)品、易爆易燃品的貨物樞紐站；2020年開(kāi)始停業(yè)及拆遷。研究區(qū)擬由貨運(yùn)交通用地轉(zhuǎn)變?yōu)榫幼∮玫?，所在的淺層地下水劃定為應(yīng)急水源區(qū)，地下水功能區(qū)保護(hù)目標(biāo)中水質(zhì)類別為Ⅲ類，被列為地下水禁采區(qū)。

通過(guò)第一階段污染狀況調(diào)查與分析，研究區(qū)內(nèi)的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域?yàn)樵迯S維修區(qū)域、汽修樓及其外部的零件維修區(qū)域、配電房及各倉(cāng)庫(kù)區(qū)域等，潛在污染途徑為柴油貯存及使用過(guò)程和疑似使用氯代烴有機(jī)清洗劑對(duì)含油污設(shè)備的清洗，柴油跑冒滴漏及清洗過(guò)程中廢水不規(guī)范排放造成土壤和地下水的污染，潛在關(guān)注污染物主要為石油烴（C10-C40）、1,2-二氯乙烷、氯仿。

由于研究區(qū)回填的土壤來(lái)源調(diào)查不甚清晰，基于HJ 25.1-2019、HJ 25.2-2019等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[5-6]的要求，初步采樣在研究區(qū)內(nèi)采用40m×40m網(wǎng)格系統(tǒng)布點(diǎn)法結(jié)合專業(yè)布點(diǎn)法進(jìn)行土壤和地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)，共布設(shè)98個(gè)土壤點(diǎn)位（同時(shí)建設(shè)15口地下水監(jiān)測(cè)井）。每個(gè)土壤點(diǎn)位采樣至6m，每口水井篩管底部設(shè)置在黏土層，地下埋深約6～8m。每個(gè)土壤點(diǎn)位分別在人工填土層（0～0.5m）、初見(jiàn)水位處、含砂層、黏土層和淤泥質(zhì)土層處采集樣品，共采集土樣490個(gè)和水樣15個(gè)，本次研究的樣品檢測(cè)指標(biāo)為氯仿。

(2)樣品采集與分析

土壤樣品使用無(wú)擾動(dòng)采樣器采集，并轉(zhuǎn)移至帶PTFE內(nèi)襯40ml棕色玻璃瓶中，瓶中預(yù)先放有攪拌子，密封0～4℃冷藏避光保存，采用HJ 605-2011方法[7]測(cè)定氯仿。地下水樣品采用內(nèi)含鹽酸保存劑的40mL棕色玻璃瓶收集并密封0～4℃冷藏避光保存，采用HJ 639-2012[8]測(cè)定氯仿。

(3)數(shù)據(jù)處理及評(píng)價(jià)

本研究中采用GB 36600-2018[9]中第一類用地風(fēng)險(xiǎn)篩選值（0.3mg/kg）、GB/T 14848-2017[10]Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值（60μg/L）評(píng)價(jià)土壤和地下水中氯仿的環(huán)境質(zhì)量。

2.調(diào)查結(jié)果與討論

(1)研究區(qū)初查土壤和地下水中氯仿監(jiān)測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)

將研究區(qū)內(nèi)土壤和地下水樣品中氯仿檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1和表2，其中土樣中氯仿檢出率為0.61%，最大濃度為0.02mg/kg，未超篩選值（0.3mg/kg），最大濃度占標(biāo)比為6.67%；水樣中氯仿檢出率為6.67%，最大濃度為297μg/L，超標(biāo)（60μg/L）3.95倍；土壤和地下水中氯仿變異系數(shù)大于1，屬于強(qiáng)變異，說(shuō)明研究區(qū)土壤和地下水中氯仿濃度受到外界的影響較大。匯總各類型土壤中氯仿監(jiān)測(cè)結(jié)果（統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3），黏砂土和壤土均檢出氯仿，砂土和黏土均未檢出；氯仿檢出的土壤點(diǎn)位和超標(biāo)地下水井不為同一位置，且相距230m。分析氯仿超標(biāo)井位置的土壤類型自上而下依次為砂土、壤土、粉質(zhì)黏土和黏砂土，初見(jiàn)水位在砂土層。

表1 土壤中氯仿監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

表2 地下水中氯仿監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

表3 各類型土壤中氯仿監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

(2)研究區(qū)詳查土壤和地下水中氯仿監(jiān)測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)

為查明地下水中氯仿的來(lái)源和受污染的成因，第一批詳細(xì)采樣按照密度不大于40m×40m的網(wǎng)格在原初查未超標(biāo)地下水井處補(bǔ)充布設(shè)兩個(gè)地下水井，在采集的水樣中氯仿未檢出。

為精準(zhǔn)確定氯仿污染范圍，第二批詳細(xì)采樣在原初查超標(biāo)水井不大于5m內(nèi)、20m范圍內(nèi)依次布設(shè)3個(gè)和兩個(gè)土壤及地下水合并點(diǎn)位，建井過(guò)程同期采集5個(gè)土樣（采至6m），篩管底部設(shè)置在黏土層。在新建水井采樣期間，同期采集原初查超標(biāo)水井的水樣。本批次采集的25組土樣和6組水樣中僅原初查超標(biāo)水井中檢出氯仿，檢出濃度為128μg/L。

為進(jìn)一步考察氯仿是否在淺層含水層存在水平擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，第三批詳細(xì)采樣對(duì)加密的5個(gè)淺層水井及原初查超標(biāo)水井進(jìn)行水樣采集，采集的6組水樣中氯仿均未檢出。

圖1 研究區(qū)內(nèi)地下水中氯仿超標(biāo)區(qū)加密調(diào)查監(jiān)測(cè)井分布圖

為防止原初查超標(biāo)井中氯仿濃度反彈，在后期分別間隔1個(gè)月依次開(kāi)展兩批次采樣（即第四、五批詳細(xì)采樣），采集的兩批次水樣中氯仿均未檢出。

同一時(shí)間內(nèi)對(duì)研究區(qū)氯仿污染區(qū)淺層地下水井中量測(cè)的靜止地下水水位標(biāo)高繪制等值線圖（見(jiàn)圖2）可知，該區(qū)域地下水流向大致為西北至東南流向。梳理五批次采樣中原超標(biāo)井中氯仿濃度并繪制趨勢(shì)線（見(jiàn)圖3）可知，原初查超標(biāo)水井中氯仿濃度逐漸遞減至未檢出。

圖2 研究區(qū)內(nèi)地下水中氯仿超標(biāo)區(qū)水位標(biāo)高等值線圖

圖3 研究區(qū)地下水中氯仿超標(biāo)點(diǎn)位各批次檢測(cè)濃度趨勢(shì)線

梳理五批次詳細(xì)采樣中原初查超標(biāo)監(jiān)測(cè)井水樣中氯仿檢測(cè)數(shù)據(jù)并繪制趨勢(shì)線（見(jiàn)圖4），由圖4可知，原初查超標(biāo)水監(jiān)測(cè)井中氯仿濃度逐漸遞減至未檢出。

(3)研究區(qū)氯仿污染成因分析

研究區(qū)僅用于倉(cāng)儲(chǔ)、物流，地下水氯仿超標(biāo)區(qū)域可能曾放置過(guò)油罐，并離清洗池較近，故氯仿的污染可能來(lái)源于使用氯代烴有機(jī)清洗劑對(duì)含油污設(shè)備的清洗，清洗過(guò)程中廢水不規(guī)范排放，滲入地下造成土壤和地下水的氯仿污染?？傮w上研究區(qū)的土壤和地下水均受到含氯仿清洗廢水的影響，尤其地下水更為顯著。

(4)研究區(qū)氯仿污染成因及地下水中濃度遞減原因分析

①由于研究區(qū)整體硬化較好且主要作為貨物樞紐站，清洗含油污設(shè)備非主要的生產(chǎn)工藝，氯仿泄漏進(jìn)入土壤、地下水，其中的污染量較小。在常溫下，氯仿的溶解度為7920mg/L，溶解度較低；污染區(qū)氯仿濃度仍遠(yuǎn)低于其溶解度，易被溶解在水中。

②研究區(qū)土壤主要為砂土、黏砂土和壤土為主，有機(jī)質(zhì)含量較低，不利于氯仿的吸附，淺層地下水中污染物泄露量較小，氯仿在進(jìn)入含砂層后，被下部的粉質(zhì)黏土弱透水層阻隔，向弱透水層下方緩慢滲透，并沿含砂層或優(yōu)勢(shì)通道水平擴(kuò)散運(yùn)移，氯仿易受水位變動(dòng)、地下水徑流影響；地下水污染井位于含砂層和非含砂層交界處即含砂層尖滅處，由于上層滯水水量較小，水中氯仿易受抽水影響被去除，而受各批次調(diào)查的洗井抽水影響，氯仿被擾動(dòng)抽出，使水中氯仿濃度呈下降趨勢(shì)。

3.結(jié)論與建議

研究區(qū)僅作為貨物樞紐站，由于早期管理相對(duì)粗放，部分區(qū)域存在使用氯代烴有機(jī)清洗劑對(duì)含油污設(shè)備的清洗情形，導(dǎo)致土壤和地下水均受到含氯仿清洗廢水的影響，尤其地下水更為顯著。

研究區(qū)的土壤中氯仿雖未超過(guò)篩選值，地下水中氯仿雖受人工抽水?dāng)_動(dòng)及自然擴(kuò)散遷移等作用逐漸降低至未檢出，但由于氯代烴污染的復(fù)雜性，且曾有過(guò)超標(biāo)情況，可能長(zhǎng)期存在氯仿濃度的反彈情形，建議開(kāi)展長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。如地下水中氯仿濃度呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)或者下降趨勢(shì)，則可停止監(jiān)測(cè)；若地下水中氯仿濃度出現(xiàn)超標(biāo)，應(yīng)采取應(yīng)急措施阻止污染擴(kuò)散，同時(shí)采取適當(dāng)?shù)墓芸鼗蛳胧乐蛊鋽U(kuò)散，并盡可能恢復(fù)地下水水質(zhì)。