丁貞玉：污染地塊地下水調(diào)查的技術(shù)要點分析

摘要：污染地塊的地下水調(diào)查工作由于尺度相對小、專業(yè)性強、工作要求繁雜，一直是建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查中最薄弱的環(huán)節(jié)之一，目前缺乏專項規(guī)范進行有效指導(dǎo)。本文結(jié)合國家新修訂實施的《建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》（HJ25.1）及實際工作經(jīng)驗，探討污染地塊水文地質(zhì)調(diào)查的主要內(nèi)容、工作程序和技術(shù)要點，以期為后續(xù)行業(yè)工作的開展提供借鑒和參考。

2019年12月5日生態(tài)環(huán)境部正式批復(fù)并實施了修訂版的《建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》（HJ25.1），該調(diào)查導(dǎo)則與其他5個關(guān)于監(jiān)測、風(fēng)險評估、治理修復(fù)及土壤和地下水效果評估導(dǎo)則一起，形成了一套具有完整流程的、小尺度地塊規(guī)模土壤污染防治指導(dǎo)性的系列技術(shù)文件，是《土十條》實施后土壤污染防治工作的最重要技術(shù)成果之一。該系列被認為是整個土壤污染防治行業(yè)的入門紅寶書，從原則上規(guī)范了研判地塊污染、風(fēng)險大小及如何修復(fù)達標(biāo)，并規(guī)定了主要的技術(shù)流程、必要技術(shù)手段，也是污染責(zé)任追溯、損害鑒定評估的科學(xué)支撐。然而，污染地塊的地下水調(diào)查階段一直以來都是地塊調(diào)查的薄弱環(huán)節(jié)。水文地質(zhì)調(diào)查（也稱勘察）是指對污染地塊土壤層、包氣帶和飽和帶的地層特征等調(diào)查，是著力開展污染源對地表以下污染擴散成因、暴露途徑及影響范圍等情況摸底分析，是治理修復(fù)取得突破的重要前期工作。2018年部委職能改革前，一直都是自然資源部門牽頭，在水源勘察的基礎(chǔ)上開展針對地下水污染調(diào)查相關(guān)工作，多集中于區(qū)域性調(diào)查與數(shù)據(jù)分析工作，小尺度調(diào)查項目少規(guī)范不足。污染地塊調(diào)查評估是近幾年落實國家土壤污染防治工作后新興的項目類型，從事環(huán)境專業(yè)的相關(guān)人員為主，對土壤條件、地層結(jié)構(gòu)和特性認識不足，污染地塊調(diào)查項目經(jīng)常出現(xiàn)該水文地質(zhì)調(diào)查環(huán)節(jié)的誤判。本文主要根據(jù)新修訂的HJ25.1導(dǎo)則中水文地質(zhì)調(diào)查專項要求，結(jié)合項目實際工作經(jīng)驗，提出實戰(zhàn)工作的技術(shù)要點，供大家相互交流和探討。

1 HJ25.1的要求

目前尚沒有專項的針對性的技術(shù)規(guī)范用以指導(dǎo)污染地塊的水文地質(zhì)調(diào)查階段的工作，根據(jù)對《建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》（HJ25.1-2019）的梳理總結(jié)，主要有五個環(huán)節(jié)涉對污染地塊水文地質(zhì)調(diào)查提出要求和目的（見表1），并直接對后續(xù)監(jiān)測、風(fēng)險評估及治理方案編制產(chǎn)生影響。這五個環(huán)節(jié)分別是資料收集、現(xiàn)場踏勘、初步調(diào)查、詳細調(diào)查和調(diào)查地塊特征參數(shù)等。

表1 不同環(huán)節(jié)污染地塊水文地質(zhì)調(diào)查的主要要求及目的

Table 1 Main layers and hydrogeological parameters in the study area

根據(jù)HJ25.1要求可以看出，污染地塊水文地質(zhì)調(diào)查階段的主要工作內(nèi)容可歸納為土壤、包氣帶和飽和帶屬地條件的分析工作和污染物擴散及遷移結(jié)果的解析兩個方面。因此，一是需要掌握污染區(qū)域內(nèi)地面下水分在土壤和巖層的運動規(guī)律，如通過鉆探、抽水試驗、注水試驗、彌散試驗等方式[7-8]——必要時取得原狀巖心進行模擬，實現(xiàn)地層對污染物吸附和解吸關(guān)系的合理分析，科學(xué)規(guī)范的研判場地內(nèi)污染物衰減變化；二是，數(shù)值化地層結(jié)構(gòu)的差異性，進一步量化污染物在不同的滲透和輸送能力的地層遷移的影響因素，即獲得合理的土工參數(shù)，最終結(jié)合測繪工作圈定污染擴散的垂直和水平范圍。

2 工作程序梳理

我國目前尚未有系統(tǒng)規(guī)范污染地塊水文地質(zhì)調(diào)查的具體程序，結(jié)合工作內(nèi)容和實際需要，本文總結(jié)污染地塊地下水調(diào)查的工作程序主要為以下六個方面：

（1）根據(jù)區(qū)域及已有的水文地質(zhì)資料，初步判斷區(qū)域地下水流向及污染羽趨勢，制定布點方案。結(jié)合對污染物在地層遷移轉(zhuǎn)化的理解和經(jīng)驗，資料收集的完整性及精準(zhǔn)解讀對開展初步調(diào)查環(huán)節(jié)的布點尤其是地下水判斷布點具有重要的指導(dǎo)意義。

（2）按照采樣方案，勘察地層并采集樣品。地層調(diào)查中，工作人員需要在待測區(qū)域的基礎(chǔ)上，進行科學(xué)鉆孔取樣，然后在靜力觸探試驗的規(guī)范下，實現(xiàn)土層污染情況的有效分析和分類，并及時進行編錄。應(yīng)在地層調(diào)查中系統(tǒng)把控地塊內(nèi)土層剖面結(jié)構(gòu)、均勻性、載荷性能及滲透性等數(shù)據(jù)，在充分實驗解構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，進行相關(guān)曲線圖、分布圖繪制，從而場地污染狀況和擴散狀況提供參考。

（3）在采樣點進行的高程測量和定位工作，并對地塊及周邊進行全方位測繪。測繪工作主要為了進一步量化包氣帶特性、含水層易污染特征、環(huán)境水文地質(zhì)問題等，因此應(yīng)該在地質(zhì)構(gòu)造線、地層接觸線、巖性分界線、標(biāo)準(zhǔn)層位和每個地質(zhì)單元體應(yīng)布置地質(zhì)觀測點。

（4）飽和帶地下水調(diào)查。設(shè)置地下水監(jiān)測井，統(tǒng)一測量地下水水位；通過現(xiàn)場工作查明地下水賦存條件、埋藏、分布，地下水水位，流場、流速及補徑排等條件?？傮w上，監(jiān)測井中水位變化是進行地塊內(nèi)地下水的流向及流速圖把控的主要方式。

（5）土工參數(shù)的獲取。有必要進行室內(nèi)物理性質(zhì)試驗、滲透性試驗等，全面掌握密實度、透水系數(shù)、含水量、有機質(zhì)量等參數(shù)，構(gòu)建水文地質(zhì)概念模型。進一步分析污染物分布，通過分析水平向和垂直向擴散的參數(shù)特征，為風(fēng)險評估和治理修復(fù)提供依據(jù)。

（6）繪制鉆孔柱狀圖、水文地質(zhì)剖面示意圖、地下水流向圖等圖件，并形成水文地質(zhì)報告成果。

3 其他要點分析

工作程序的規(guī)范化和精細化還需要國家層面出臺統(tǒng)一的技術(shù)和管理性文件，并提出報告評審技術(shù)要點、編制大綱及附件材料等。此外，一些具體問題有待于進一步重視和解決。

（1）建井質(zhì)量對水文地質(zhì)參數(shù)和地下水污染物的含量影響巨大。首先，鉆探成孔后，下管前的井壁上一般會附著一層泥漿，影響井壁的滲水性能，下管前需要進行沖孔，破壞井壁泥皮，否則容易造成井孔滲透性能低于含水層實際情況；濾料層的礫石粒徑、填充密實程度、井篩的開孔率均會影響到現(xiàn)場水文地質(zhì)試驗的測定。其次，建井時對井管涉及的含水層頂部和底部均應(yīng)做好止水工作，若止水效果不好，容易造成污染在不同含水層的擴散，并影響到地下水取樣的代表性。同樣，對于季節(jié)性地下水資源，建議枯水期也不要輕易穿透含水層，而造成豐水期的污染擴散。

（2）地下水取樣位置對污染物濃度結(jié)果有一定影響。導(dǎo)則中充分考慮了存在NAPL相的情況，“對于低密度非水溶性有機物污染（LNAPL），監(jiān)測點位應(yīng)設(shè)置在含水層頂部；對于高密度非水溶性有機物污染（DNAPL），監(jiān)測點位應(yīng)設(shè)置在含水層底部和不透水層頂部”，而一般情況下默認水體內(nèi)部上下均勻，“采樣深度在監(jiān)測井水面下0.5 m以下”即可。而根據(jù)現(xiàn)有的實地調(diào)查經(jīng)驗，在即使沒有NAPL相的地塊，地下水取樣位置設(shè)于水面下0.5m處和隔水層底板處仍有可能有較大的差別，建議應(yīng)該根據(jù)污染物溶于水后容易富集的深度進行取樣，比如對于含氯有機物，一般取靠下的位置，參考DNAPL位置要求，對于石油類的污染物，一般取靠上的位置，參考LNAPL位置要求。

（3）土工參數(shù)樣品的采集與檢測標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。目前地塊土壤污染調(diào)查的土工參數(shù)（如理化參數(shù)、滲透系數(shù)）等均來自于現(xiàn)場土工取樣，樣品采集的位置、數(shù)量、檢測及結(jié)果統(tǒng)計方式尚未有規(guī)范，其結(jié)果直接影響到風(fēng)險評估環(huán)節(jié)的計算。關(guān)于樣品采集的位置，由于土工參數(shù)用于評估土壤污染的擴散風(fēng)險，所以應(yīng)在包氣帶進行取樣，且應(yīng)分布在不同點位的代表性位置，取原狀土樣品，以代表地塊的整體情況；數(shù)量上根據(jù)經(jīng)驗，同一土層一般取9組。所有參數(shù)的測試也應(yīng)該使用具有CMA資質(zhì)的實驗室開展測試分析，在對土工樣品的測試結(jié)果的統(tǒng)計方面，目前的調(diào)查一般取平均值進行計算，實際上還需分析平均值的代表性，對中位值、四分位數(shù)、95%置信上限等不同數(shù)值對風(fēng)險評估結(jié)果的影響進行分析，盡量取保守的數(shù)值，代入風(fēng)險評估計算。

（4）地塊滲透系數(shù)等參數(shù)的確定方式多樣。滲透系數(shù)是污染地塊調(diào)查分析的重要指標(biāo)，其能實現(xiàn)污染物變化情況的系統(tǒng)掌控。故而一旦水文地質(zhì)模型構(gòu)建，則實驗人員應(yīng)在抽水、注水實驗的支撐下，實現(xiàn)污染場地滲透系數(shù)的規(guī)范計算，從而為污染場地實際污染情況的分析提供有效依據(jù)。然而，目前各地塊調(diào)查一般用土工試驗的滲透系數(shù)代表地塊的污染滲透系數(shù)，實際上室內(nèi)取樣測得的滲透系數(shù)與含水層實際滲透系數(shù)有很大差別，由于試驗需要取完整的原狀土樣品，實際取得樣品測得的滲透系數(shù)一般低于地層實際的滲透能力。如確需對地下水中污染物運移進行模擬，有條件的情況下還應(yīng)參考地勘的相關(guān)規(guī)范進行專門的現(xiàn)場的抽水試驗。

（5）地下水中污染物濃度與土壤中污染物濃度的相關(guān)性分析。對于現(xiàn)有的污染地塊的水文地質(zhì)調(diào)查，一般沒有涉及地下水中污染物濃度與土壤中污染物濃度的相關(guān)性分析。而多數(shù)情況下地下水中污染的濃度取決于土壤中污染物的濃度及解吸能力，不但與含水層的土壤性質(zhì)相關(guān)，也與污染物的類型相關(guān)，如粉質(zhì)粘土中污染物比較難擴散到水中，地下水對土壤中污染物的稀釋能力較弱，而卵礫石層對污染物吸附能力較小，通過治理地下水一般能修復(fù)土壤中污染；對于鎘、砷等污染物，與六價鉻、揮發(fā)性有機物來講，水土分配系數(shù)也有很大的差異，對于地下水抽出處理等處置方式的效果可能有很大的影響。目前在做污染物運移模擬過程中對于各污染物的在不同土層的解吸擴散能力方面，并沒有公認適宜的模型參數(shù)，還需要更進一步的研究分析。

因此，建議加強隊伍建設(shè)，深化不同屬性污染物在不同地層結(jié)構(gòu)遷移擴散的機理研究，從而填補建設(shè)用地水文地質(zhì)調(diào)查技術(shù)要求的缺失，如臨時或永久監(jiān)測井建設(shè)及驗收要求、明確土工參數(shù)的獲取方法、監(jiān)測資質(zhì)、規(guī)范滲透系數(shù)的計算方法等，通過國家科技專項和示范工程等方式，使污染地塊水文地質(zhì)調(diào)查更科學(xué)更具實操性。

作者：丁貞玉 生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院 研究員，主要從事土壤及地下水污染防治政策研究、規(guī)劃編制及調(diào)查評估咨詢服務(wù)等相關(guān)工作。

編輯：趙凡