董聰慧，張 惠，何開泰，梅祖明

（上海市巖土工程檢測中心，上海 200436）

在場地環(huán)境調(diào)查項目中，經(jīng)常出現(xiàn)調(diào)查地塊內(nèi)甚至界外對照點的土壤或地下水的某項監(jiān)測因子出現(xiàn)異常，或明顯超出環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)，需要去尋找這些監(jiān)測因子的污染來源，分析判斷出現(xiàn)異?；虺瑯?biāo)現(xiàn)象的原因。其中，土壤pH值異常較為常見?，F(xiàn)行的環(huán)境質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)沒有土壤pH值限值[1,2]，地方性場地環(huán)境調(diào)查的相關(guān)技術(shù)規(guī)范也沒有把土壤和地下水的pH值作為人體健康的篩選指標(biāo)[3]。但如果土壤或地下水中pH值異常，則很可能預(yù)示著土壤或地下水受到了某種污染。因此，當(dāng)?shù)貕KpH值異常時，查明原因、分析是否存在其他污染的可能，很有必要。本文結(jié)合某場地調(diào)查的實際案例，分析查證了pH值異常的原因，并對相關(guān)工作提出技術(shù)思路。

1 環(huán)境調(diào)查概況

本文調(diào)查的污染地塊原為某無紡布有限公司，總面積約為7000m2，生產(chǎn)無紡布和纖維等產(chǎn)品，主要原料有PVC膜、聚丙烯、滌綸等，使用的能源為燃煤和工業(yè)用電。排放的生產(chǎn)固廢主要是原料的邊角料、煤渣，生產(chǎn)廢氣主要有粉塵和生產(chǎn)過程中微量聚丙烯分解成的單體（毒性很小），使用燃煤時有生產(chǎn)廢氣排放。該無紡布公司沒有排煙筒，因而幾乎沒有廢氣排放，生產(chǎn)中無廢水排放。

本項目地塊原有標(biāo)準(zhǔn)廠房式建筑，西邊界有少量綠化地，北邊界有較少的水泥地。目前項目地塊的建筑物已被拆除，房頂和墻體結(jié)構(gòu)材料基本清除完整，但原建筑物的地下混凝土結(jié)構(gòu)沒有拆除。地面主要為雜填土，明顯可見一些磚石或水泥塊等，項目區(qū)地塊東部還有水泥隔離墩，以及一些在降解過程中的編織袋內(nèi)的水泥已結(jié)成硬塊。場地內(nèi)許多地方有水泥漿體流過和凝結(jié)硬化的現(xiàn)象。場地內(nèi)已生長一些雜草，但生長基本不良?，F(xiàn)場未見疑似危廢。項目區(qū)地塊自2002年到2015年場地內(nèi)建筑物被拆除前，未發(fā)現(xiàn)有明顯變化。

1.1 監(jiān)測方案

根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求[4,5]，進行常規(guī)場地調(diào)查監(jiān)測點布設(shè)。共布設(shè)6個監(jiān)測點，其中3個為土壤和地下水共同監(jiān)測點、3個為土壤單獨監(jiān)測點，共采集15個土壤樣品和3個地下水樣品。另外在場地外布設(shè)1個對照點，采集1個土壤樣品和1個地下水樣品。具體監(jiān)測點位布設(shè)情況見圖1。

土壤和地下水的監(jiān)測因子和檢測方法見表1。

圖1 現(xiàn)場布點圖Fig.1 Point arrangement

表1 各監(jiān)測因子的監(jiān)測方法Table 1 Monitoring methods of each factors

（續(xù)表1）

1.2 評價標(biāo)準(zhǔn)與評價方法

各監(jiān)測因子采用的評價標(biāo)準(zhǔn)見表2和表3。

表2 土壤 水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Evaluation criteria of soil and water quality monitoring indicators

表3 土壤酸堿度分級[7]Table 3 Soil pH classification

2 結(jié)果與討論

2.1 地下水樣品結(jié)果分析

所有地下水樣品的金屬指標(biāo)（包括六價鉻）、氰化物、揮發(fā)性有機物、半揮發(fā)性有機物、石油烴等的含量均未超過《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14848-2017）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值或未檢出，而地下水pH值結(jié)果異常（表4）。

表4 地下水樣品pH值Table 4 The pH value of groundwater samples

由表4可知，MW-2號地下水pH值為9.91，為堿性水質(zhì)，屬于《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14848-2017）的Ⅴ類水質(zhì)。MW-2和MW-3同位于生產(chǎn)車間內(nèi)，但是pH值有很大差異，無法根據(jù)場區(qū)的位置情況分析出MW-2地下水樣品pH值偏高的原因。地下水pH值偏高不是來自于原廠區(qū)的生產(chǎn)和生活活動，而是來自于其它外界影響。

2.2 土壤樣品結(jié)果分析

除pH值外的各項指標(biāo)均未超過表2中對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。土壤的界外對照點的pH值為8.42，土壤樣品pH值結(jié)果情況見表5。

表5 土壤樣品pH值檢測結(jié)果Table 5 Results of pH value in soil

由表5可知，界外對照點的pH值是8.42，屬于堿性土壤，說明該區(qū)域的土壤環(huán)境背景呈堿性。點位SS-1、MW-1、MW-2和MW-3處表層土壤或地下水水位以上土壤樣品pH值偏高，呈強堿性或極強堿性。SS-2、SS-3、MW-2和MW-3四個監(jiān)測點同時位于該工廠的生產(chǎn)車間內(nèi)，SS-2和SS-3的表層土壤和地下水水位以上土壤樣品酸堿度呈堿性或強堿性，而MW-2和MW-3呈極強堿性，這說明監(jiān)測點位表層土壤和地下水水位以上土壤樣品的酸堿度與工廠內(nèi)生產(chǎn)活動無直接聯(lián)系。pH值統(tǒng)計結(jié)果見表6。

表6 土壤樣品pH值統(tǒng)計結(jié)果Table 6 Statistical results of pH value in soil

由表6可知，表層土壤樣品的pH值平均為9.47，其堿性高于界外對照點，即高于該區(qū)域的土壤環(huán)境背景，pH值范圍為7.97～10.41，土壤酸堿度屬于堿性—極強堿性，級差為2.44，說明表層土壤pH值分布不均勻，即局部表層土壤pH值偏高；地下水水位以上土壤樣品的pH值平均為9.75，其堿性高于界外對照點，即高于該區(qū)域的土壤環(huán)境背景，pH值范圍為8.34～11.66，土壤酸堿度屬于堿性—極強堿性，級差為3.32，說明地下水水位以上土壤樣品的pH值分布不均勻，即局部地下水水位以上土壤樣品的pH值偏高；地下水水位以下土壤pH值平均為8.82，與界外對照點土壤樣品相近，說明場地內(nèi)地下水水位以下土壤樣品pH值接近該地區(qū)土壤環(huán)境背景，pH值范圍為8.64～8.95，級差為0.31，說明地下水水位以下土壤樣品pH值分布均勻，未受污染。所以污染從表層到下層逐漸減少的，故將pH值偏高原因探究的方向轉(zhuǎn)向地表受到污染。

3 pH異常的原因分析

從以下幾個方面尋找pH值偏高的原因：

（1）地塊內(nèi)的工業(yè)活動中是否存在使用酸堿物質(zhì)或產(chǎn)生酸堿物質(zhì)的生產(chǎn)工藝；

（2）地塊周邊臨近地塊是否存在使用酸堿物質(zhì)或產(chǎn)生酸堿物質(zhì)的生產(chǎn)活動；

（3）是否在地塊上的建筑物拆除后被偷倒過堿性垃圾；（4）是否有運輸堿性物品的車輛在地塊附近傾翻過；（5）是否在周邊地塊的建設(shè)活動中向本地塊內(nèi)排放的堿性物質(zhì)。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)一些可能的原因但不能肯定時，可適當(dāng)采集一些樣品進行檢測，通過檢測結(jié)果來幫助判斷異常情況出現(xiàn)的原因。

3.1 資料與信息再分析

發(fā)現(xiàn)地塊內(nèi)土壤和地下水樣品均出現(xiàn)異常情況后，我們重新審查了收集到的原企業(yè)的資料，再次走訪了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保部門，并對原企業(yè)的工人和原居住在該企業(yè)周邊的居民問詢，再次確認該企業(yè)確實沒有使用堿性原材料和排放固廢和廢水廢液的情況。

3.2 現(xiàn)場再踏勘

由于沒有找到pH值異常的原因，我們又對該地塊進行了再踏勘?，F(xiàn)場除了發(fā)現(xiàn)一些生活垃圾和原建筑物拆除過程中留下的建筑垃圾外，沒有其他可能的污染物，周邊也沒有發(fā)現(xiàn)存在堿性物質(zhì)污染本地塊的可能。但緊挨著項目地塊的地鐵站施工工地引起了我們的注意。通過仔細勘查發(fā)現(xiàn)地塊內(nèi)多處存在水泥漿流過后形成的薄層硬化體，敲擊易碎，有的還有多層這樣的硬化體，且從痕跡上判斷，侵入的水泥漿來自北側(cè)地鐵站施工工地。

3.3 原因分析

根據(jù)前期的調(diào)查工作和檢測結(jié)果，以及對資料信息的再分析和對現(xiàn)場情況的再勘查，初步判斷地塊北側(cè)地鐵站施工時水泥漿的侵入是導(dǎo)致地塊內(nèi)部分土壤和地下水樣品中pH值顯著偏高的原因所在。

4 加密監(jiān)測與相關(guān)性論證

4.1 加密監(jiān)測

為了驗證以上判斷，根據(jù)地塊受水泥漿侵入的情況，采集10個土壤樣品和2個地表水樣品，檢測了樣品中的pH值和水溶性鈣的含量。

（1）布點方法和采樣數(shù)

圍繞地塊內(nèi)水泥漿的痕跡，在痕跡區(qū)內(nèi)布設(shè)6個采樣點，在地塊內(nèi)其他區(qū)域布設(shè)3個采樣點，在界外布設(shè)了1個采樣點，各采樣點各采集1個表層土壤樣品。在地塊南側(cè)排污溝渠內(nèi)布設(shè)1個地表水采樣點以判斷是否污染來自于溝渠內(nèi)污水。地塊東部區(qū)域低洼處囤積水區(qū)設(shè)1個采樣點，以論證該區(qū)域是否pH值整體偏高。具體加密監(jiān)測布點情況見圖2。

圖2 加密監(jiān)測點位布設(shè)圖Fig.2 Density increasing monitoring point arrangement

（2）監(jiān)測因子

土壤樣品的監(jiān)測因子為pH值和水溶性鈣，地表水監(jiān)測因子為pH值。土壤和水中pH值的測定方法與表1一致，水溶性鈣采用方法為《土壤試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123-1999）。

4.2 結(jié)果與討論

（1）土壤監(jiān)測結(jié)果與討論

T1～T9為地塊內(nèi)表層（0～0.2m）土壤樣品，T10為界外對照點土壤樣品。pH值和水溶性鈣含量測定結(jié)果見表6。

表6 表層土壤樣品pH值結(jié)果Table 6 Results of pH value in surface soil samples

由表6可知，界外對照點T10的pH值為8.85，表明該區(qū)域的土壤pH值基本正常。結(jié)合表5和表6，繪制了地塊內(nèi)表層土壤樣品pH值的等值線圖，并加入水泥漿痕跡走向，見圖3。地塊內(nèi)地勢走向見圖4。

圖3 表層土壤樣品pH值和地塊內(nèi)水泥漿流向圖Fig.3 The pH value of surface soil samples and cement slurry flow in block

圖4 地塊內(nèi)地勢走向圖Fig.4 Topography in the plot

由圖3和圖4可見，地塊內(nèi)水泥漿流過的痕跡與pH值具有相關(guān)性，地勢越低，水泥漿匯集越多，pH值越高。由表6可知，土壤pH值與土壤水溶性鈣的含量有正相關(guān)性，說明土壤pH值高的區(qū)域很有可能是受水泥漿侵蝕的影響。

（2）地表水監(jiān)測結(jié)果與討論

地塊南側(cè)排污溝渠內(nèi)水樣的pH值正常。地塊東部區(qū)域低洼處囤積水樣品W2的pH值為9.67，屬于堿性水質(zhì)，且不滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）的Ⅰ～Ⅴ類水質(zhì)要求。兩處地表水樣品的 pH值結(jié)果見表7。W2地表水pH值高，印證了該區(qū)域的土壤pH高不是偶然現(xiàn)象，而是土壤和地表水整體受到了一定的污染。

表7 地表水樣品pH值分析情況Table 7 Analysis of pH value of surface water samples

4.3 相關(guān)性論證

4.3.1 水泥的化學(xué)組成

根據(jù)文獻介紹[8]，水泥的主要成分有硅酸三鈣（3CaO·SiO2）硅酸二鈣 （2CaO·SiO2鋁酸三鈣 3CaO·Al2O3） 鐵鋁酸四鈣 （4CaO·Al2O3·Fe2O3）和石膏（ CaSO4）。在水泥的凝結(jié)和硬化過程中 會發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)生成水化硅酸鈣（CaO·SiO2·YH2O）凝膠 三硫型水化鋁酸鈣（CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）水 化 鋁 酸 鈣（CaO·Al2O3·6H2O）單硫型水化鋁酸鈣（CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O）鐵酸鈣（CaO·Fe2O3·H2O）和氫氧化鈣 [Ca(OH)2]。

4.3.2 相關(guān)性論證

（1）由于水泥在水化過程中通過化學(xué)反應(yīng)生成大量的氫氧化鈣，且氫氧化鈣是微溶的，因此當(dāng)水泥漿進入土壤和水體后，會使土壤和地表水或地下水呈堿性，且使土壤具有較高的可溶性鈣含量。地下水和地表水pH值高的點位與表層土壤pH值高的點位位于相同區(qū)域，且均位于地勢低、水泥漿匯聚處，pH異常區(qū)的分布與水泥漿入侵路線的關(guān)系十分密切。

（2）地塊內(nèi)除了土壤中pH出現(xiàn)偏高現(xiàn)象外，土壤中的水溶性鈣含量也出現(xiàn)了明顯高于未受水泥漿侵入的界外對照點的現(xiàn)象。

（3）通過多次調(diào)查訪談和踏勘，沒有發(fā)現(xiàn)其他可能引起地塊內(nèi)土壤pH值異常的因素。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

通過對場地的加密監(jiān)測和相關(guān)性分析論證發(fā)現(xiàn)，地塊內(nèi)pH值異常區(qū)與地塊內(nèi)地勢高低和水泥漿液流經(jīng)的痕跡存在相關(guān)性，土壤pH值高區(qū)域的地勢普遍較低且存在水泥漿液流經(jīng)痕跡，且表層土壤pH值與水溶性鈣含量（代表水泥漿含量）具有正相關(guān)性，所以土壤pH高是水泥漿入侵造成的。

5.2 建議

（1）土壤pH值雖然不是篩選值中的指標(biāo)，但pH的異常，很可能伴隨著其他的污染，或因pH值的異常導(dǎo)致土壤中的某些元素活性的改變，使其更容易遷移進入地下水，從而導(dǎo)致地下水的污染。因此在場地環(huán)境調(diào)查中，應(yīng)重視pH的測定，并關(guān)注pH值的異常。若在場地環(huán)境調(diào)查過程中遇到土壤或地下水pH值異常的情況，應(yīng)從地塊歷史生產(chǎn)活動、地塊周邊生產(chǎn)活動這兩方面著手，并采取進一步取樣分析的手段來探究pH值異常的原因。

（2）通過本案例的實踐，發(fā)現(xiàn)調(diào)查前期相關(guān)資料的收集、現(xiàn)場踏勘、人員訪談等工作十分重要，是場地環(huán)境調(diào)查后續(xù)工作順利推進的重要保證。當(dāng)發(fā)現(xiàn)前期工作收集的資料等信息不夠，不足以支撐檢測結(jié)果中呈現(xiàn)的異常情況時，需要進行更詳細的補充資料收集、人員訪談和現(xiàn)場踏勘等相關(guān)工作，必要時作補充采樣和檢測，以獲取進一步信息。

（3）地塊環(huán)境污染不僅可能來自于地塊內(nèi)原有生產(chǎn)活動，也可能來自地塊外的活動。因此在作現(xiàn)場踏勘和相關(guān)資料收集時，不僅要重視地塊內(nèi)的情況，還要重視地塊周邊情況。

（4）本案例雖然遇到的只是不在篩選值之列的pH，但本案例的實踐經(jīng)驗對一些地塊環(huán)境調(diào)查項目中遇到的其他監(jiān)測因子檢測結(jié)果異常情況的原因探查、地塊土壤重金屬異常等情況的原因調(diào)查，也具有一定的借鑒意義。