師新閣 左世偉 孫明波 李克文 尚爾順

1.中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司洛陽(yáng)技術(shù)研發(fā)中心；2.中石化煉化工程集團(tuán)土壤治理中心

1 引言

《中華人民共和國(guó)土壤污染防治法》的頒布和《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的發(fā)布，標(biāo)志著我國(guó)土壤污染防治工作有法可依，我國(guó)2018～2020年累計(jì)安排土壤污染防治專項(xiàng)資金125億元，2021年該專項(xiàng)資金預(yù)算為28億元，可見我國(guó)對(duì)土壤防治工作的重視。打好土壤污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的重要環(huán)節(jié)是做好目標(biāo)區(qū)域的土壤地下水狀況調(diào)查，由于目標(biāo)地塊土壤和地下水性質(zhì)隨地理位置變化差異大且不確定因素多，影響地塊中關(guān)注污染物的遷移和匯集規(guī)律[1～2]，這對(duì)土壤地下水調(diào)查工作者的地質(zhì)知識(shí)儲(chǔ)備提出了較高的要求。

目前我國(guó)已經(jīng)建立起了以《建設(shè)用地土壤環(huán)境調(diào)查評(píng)估技術(shù)指南》、重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查系列技術(shù)文件和《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25—2019）系列技術(shù)導(dǎo)則為代表的土壤地下水調(diào)查評(píng)估制度，有效地規(guī)范了土壤狀況調(diào)查、土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)效果評(píng)估等活動(dòng)[3]。由于進(jìn)入土壤地下水調(diào)查行業(yè)的門檻低，少數(shù)從業(yè)人員對(duì)收集到的目標(biāo)地塊的資料分析不足，對(duì)導(dǎo)則理解不充分等原因，導(dǎo)致地塊調(diào)查工作不徹底，調(diào)查報(bào)告不能通過(guò)專家評(píng)審的現(xiàn)象常有發(fā)生[4]。

本文以某地塊的水文地質(zhì)勘察報(bào)告中的典型工程地質(zhì)剖面圖為例，探討工程地質(zhì)剖面圖中揭示的地塊地層結(jié)構(gòu)和分布信息對(duì)土壤地下水調(diào)查點(diǎn)位布設(shè)和調(diào)查深度確定工作的指導(dǎo)意義，以期對(duì)土壤地下水調(diào)查從業(yè)者分析地塊土層結(jié)構(gòu)有所幫助。

2 水文地質(zhì)調(diào)查對(duì)土壤地下水調(diào)查的重要性

生態(tài)環(huán)境部制定的《建設(shè)用地土壤環(huán)境調(diào)查評(píng)估技術(shù)指南》指出，水文地質(zhì)條件關(guān)系污染物在土壤和地下水中的遷移、轉(zhuǎn)化和分布。需要調(diào)查：地塊土層結(jié)構(gòu)及分布、地下水位、地下水垂向水力梯度、地下水水平流速及流向等[5]。其中地下水位、垂向水力梯度、水平流速和流向等地下水賦存和遷移情況容易被土壤地下水調(diào)查項(xiàng)目組理解掌握，但是地塊土層結(jié)構(gòu)和分布比較復(fù)雜，水文地質(zhì)勘察報(bào)告通常以多張工程地質(zhì)剖面圖形式展示。在土壤地下水調(diào)查過(guò)程中，清晰的工程地質(zhì)剖面圖能夠在調(diào)查點(diǎn)位布設(shè)、調(diào)查深度和縱向采樣位置判定方面給予調(diào)查者眾多指導(dǎo)。

3 典型工程地質(zhì)剖面圖介紹

圖1為某地塊水文地質(zhì)勘察報(bào)告中的典型工程地質(zhì)剖面圖，該張工程地質(zhì)剖面圖展示了3個(gè)勘察孔揭示的地塊土層結(jié)構(gòu)和分布情況。3個(gè)勘察孔的勘察深度分別為，40.2m、41m和41.5m，均達(dá)到第六土層-黏土⑥層。上述3個(gè)勘察孔揭示目標(biāo)地塊的地層為6個(gè)地層，自上而下各地層分別為：素填土①、含黏性土中砂②、含黏性土礫砂③、黏土層④、粗（礫）砂⑤和第二層黏土層⑥，粗礫砂⑤層中有黏土⑤夾夾層，各土層描述及滲透系數(shù)列于表1。黏土④層滲透系數(shù)為2.23E-06，低于其他土層2-3個(gè)數(shù)量級(jí)，為弱透水層。黏土④層上部的含黏性土礫砂③層土壤描述為很濕-飽和，該層為潛水含水層。黏土④層下部的粗（礫）砂⑤層土壤描述為飽和，該層為承壓含水層。

表1 目標(biāo)地塊土層及各土層滲透系數(shù)建議值

4 典型工程地質(zhì)剖面圖對(duì)采樣點(diǎn)位布設(shè)的指導(dǎo)意義

采樣點(diǎn)布設(shè)方面，相關(guān)導(dǎo)則及技術(shù)規(guī)范中提出了具體的布點(diǎn)數(shù)量和規(guī)則要求[6～7]，但未具體闡述污染物在特定地層結(jié)構(gòu)中污染物的遷移和匯集狀況。圖1顯示，目標(biāo)地塊各土層厚度隨區(qū)域變化明顯，ZK4勘察孔處的含黏性土礫砂③層厚度較大，最大埋深為9.9m，ZK3和ZK5處該土層的最大埋深為6.0m和5.1m，且該土層下方為弱透水層—黏土④層，表明ZK4勘察孔處可能存在污染物匯集現(xiàn)象，因此該處須布設(shè)土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)和地下水監(jiān)測(cè)井。

圖1 某地塊水文地質(zhì)勘察報(bào)告中的典型工程地質(zhì)剖面圖

5 工程地質(zhì)剖面圖對(duì)地下水監(jiān)測(cè)井建設(shè)的指導(dǎo)意義

地下水監(jiān)測(cè)井建設(shè)深度及類型方面?！督ㄔO(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.2—2019）（以下簡(jiǎn)稱導(dǎo)則HJ25.2）中提出調(diào)查范圍為淺層地下水，在污染較重且地質(zhì)結(jié)構(gòu)有利于污染物向下層土壤遷移的區(qū)域，則對(duì)深層地下水進(jìn)行監(jiān)測(cè)[7]。圖1顯示，目標(biāo)地塊內(nèi)存在地下潛水層，該潛水層位于滲透系數(shù)明顯較小的黏土④層以上的含黏性土中砂③層，初見水位為6.9m～7.6 m，埋深隨區(qū)域位置變化大，ZK4勘察孔處潛水層底較周圍潛水層底深，其他區(qū)域污染物可能向此處遷移，并在此處匯集，尤其是目標(biāo)地塊內(nèi)污染物存在重質(zhì)非水相液體（DNAPL）時(shí)，故在此處建設(shè)的地下水監(jiān)測(cè)井深度須達(dá)到黏土④層內(nèi)0.5m～1m處，沉淀管為0.5m，篩管應(yīng)從含黏性土礫砂③層底直至潛水初見水位（考慮該層水位年變幅）以上，以便調(diào)查地下水中可能存在的輕質(zhì)非水相液體（LNAPL）。潛水層以下的弱透水層黏土④層在目標(biāo)地塊內(nèi)連續(xù)分布，最薄處厚度為7.1m，不利于污染物向下層土壤遷移，雖然按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求可不調(diào)查該區(qū)域位于粗礫砂⑤層的承壓水層，但仍需參考黏土④層土壤的污染物情況，如果土壤調(diào)查發(fā)現(xiàn)ZK4勘察孔處埋深17m左右的土壤存在污染，則需調(diào)查位于粗礫砂⑤層的承壓水層水質(zhì)情況。

建設(shè)調(diào)查多層地下水的監(jiān)測(cè)井對(duì)施工技術(shù)要求較高[8～9]，重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查系列技術(shù)文件對(duì)調(diào)查潛水層以下的水質(zhì)情況持謹(jǐn)慎態(tài)度[6]。本文僅對(duì)確需調(diào)查第二層地下水的情況予以討論，圖1顯示，目標(biāo)地塊的第二層地下水位于粗（礫）砂⑤層，該層層厚較厚，存在黏土夾層。粗（礫）砂⑤層以下為黏土⑥層埋深大于38.2m，埋深自勘察孔ZK3至ZK5逐漸變深，利于可能的DNAPL匯集[10]；粗（礫）砂⑤層以上為黏土④層，黏土④層底埋深自勘察孔ZK3至ZK5逐漸變淺，利于可能的LNAPL匯集；且粗（礫）砂⑤層滲透系數(shù)為9.89E-04，與素填土滲透系數(shù)相當(dāng)，污染物在該層遷移性好；ZK5勘察孔處黏土④層頂埋深為5.1m高于其他區(qū)域，能夠降低潛水層中污染物通過(guò)多層地下水監(jiān)測(cè)井向下遷移的風(fēng)險(xiǎn)。鑒于以上因素可以在ZK5勘察孔處建設(shè)多層地下水監(jiān)測(cè)井，用以調(diào)查深層地下水水質(zhì)情況，在ZK5勘察孔處建設(shè)多層地下水監(jiān)測(cè)井時(shí)需注意黏土⑤夾層的干擾。

6 工程地質(zhì)剖面圖對(duì)土壤鉆探深度和縱向采樣深度的指導(dǎo)意義

土壤調(diào)查深度的增加往往帶來(lái)采樣數(shù)量的增加，從而引起鉆探費(fèi)用和分析檢測(cè)費(fèi)用的增加。對(duì)于土壤地下水調(diào)查工作，依據(jù)地塊土層結(jié)構(gòu)及分布來(lái)預(yù)先判斷調(diào)查深度顯得尤為重要。導(dǎo)則HJ25.2中指出應(yīng)依據(jù)地塊土壤污染狀況調(diào)查階段性結(jié)論及現(xiàn)場(chǎng)情況確定下層土壤的采樣深度，最大深度應(yīng)直至未受污染的深度為止[7]。重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)用地調(diào)查系列技術(shù)文件附件4中所述，土壤采樣孔深度原則上應(yīng)達(dá)到地下水初見水位，若地下水埋深大且土壤無(wú)明顯污染特征，土壤采樣孔深度原則上不超過(guò)15m。[6]附件4的規(guī)定相較于導(dǎo)則HJ52.2而言，減少了調(diào)查者的工作量，但若土壤調(diào)查點(diǎn)位處無(wú)地下水監(jiān)測(cè)井，則增加了漏檢地塊土壤中可能存在重質(zhì)污染物的風(fēng)險(xiǎn)。圖1顯示，ZK4勘察孔處潛水層底埋深為9.9m，初見水位埋深為6.9m，土壤采樣應(yīng)調(diào)查至9.9m以下的黏土④層內(nèi)，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土壤PID檢測(cè)情況，確定土壤調(diào)查深度[11～12]，從而確保調(diào)查過(guò)程“兜底”。污染物在黏土層中向下遷移的速率一般較慢[10]，若ZK4勘察孔處的土壤和地下水存在污染，則要仔細(xì)觀察黏土④層中污染深度，以便估算其他土壤采樣點(diǎn)調(diào)查深度。圖1顯示，目標(biāo)地塊內(nèi)主要隔水層黏土④層最大埋深為13.6m～18.1m，處于15m上下，此種情況下可參考ZK4勘察孔處污染物在黏土④層中的遷移情況，相對(duì)于該處黏土層厚度而言，若污染物在黏土④層中向下遷移量較小，則ZK5勘察孔處土壤的調(diào)查深度可不調(diào)查至粗（礫）砂⑤層。

采樣點(diǎn)垂直方向的采樣深度方面，《建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》（HJ25.1—2019）指出可依據(jù)污染源的位置、遷移和地層結(jié)構(gòu)以及水文地質(zhì)等進(jìn)行判斷設(shè)置[13]，導(dǎo)則HJ 25.2弱化了地塊層結(jié)構(gòu)對(duì)縱向采樣位置的參考，強(qiáng)化了縱向深度對(duì)采樣位置的描述，這可能是考慮到污染物在土壤中的遷移性弱的因素，但土壤調(diào)查者仍需要依據(jù)地塊土層結(jié)構(gòu)的分布初步判斷土壤采樣點(diǎn)的縱向采樣位置。依據(jù)圖1，ZK4勘察孔處的土壤采樣點(diǎn)須在含黏性土中砂②層、含黏性土礫砂③層中上部、含黏性土礫砂③層的初見水位處和黏土④層與含黏性土礫砂③層交界處等縱向深度處取樣，如有必要還需在黏土④層內(nèi)采集土壤樣品以判斷污染物在黏土層的遷移深度。

7 目前水文地質(zhì)勘察工作的不足之處

建設(shè)用地土壤地下水調(diào)查相關(guān)的技術(shù)指南和導(dǎo)則雖然對(duì)用于土壤地下水調(diào)查的地質(zhì)勘察報(bào)告結(jié)論提出了具體要求，但并未對(duì)水文地質(zhì)勘察工作開展過(guò)程中可能存在的問(wèn)題進(jìn)行明確闡述。

建設(shè)水文地質(zhì)勘察孔是水文地質(zhì)勘察工作的前提，為防止鉆探過(guò)程中勘察孔的塌陷，鉆探過(guò)程中會(huì)采用泥漿護(hù)壁[8～14]，護(hù)壁用泥漿在單個(gè)勘察孔建設(shè)過(guò)程中循環(huán)使用，如圖2典型水文地質(zhì)勘察鉆探設(shè)備工作圖所示，這可能會(huì)造成污染物隨泥漿遷移至下層土壤中。為了滿足土壤地下水調(diào)查相關(guān)指南和導(dǎo)則的要求，掌握目標(biāo)場(chǎng)地的地下水流向、地層結(jié)構(gòu)和分布，地質(zhì)勘察孔一般鉆探至第二含水層以下，這會(huì)造成存在于潛水層的污染物隨地質(zhì)勘察孔向第二含水層遷移，導(dǎo)致污染范圍的人為擴(kuò)大。因此本文建議在進(jìn)行水文地質(zhì)勘察孔鉆探過(guò)程中，如果地質(zhì)勘察工作者在循環(huán)護(hù)壁泥漿中發(fā)現(xiàn)污染跡象，則應(yīng)立即停止在該處作業(yè)，并采用直徑為20mm～40mm的優(yōu)質(zhì)無(wú)污染膨潤(rùn)土球封堵，阻斷污染物隨地質(zhì)勘查孔遷移路徑。

圖2 典型水文地質(zhì)勘察鉆探設(shè)備工作圖

8 結(jié)論

實(shí)際開展土壤地下水調(diào)查過(guò)程中，不同場(chǎng)地的水文地質(zhì)情況差異較大，地地層結(jié)構(gòu)和分布對(duì)污染物遷移和匯集規(guī)律影響較大，因此充分理解、分析水文地質(zhì)勘察結(jié)論，不僅能夠?yàn)檎{(diào)查成本估算提供有力參考，更能使土壤地下水調(diào)查工作有針對(duì)性，調(diào)查結(jié)果更能反映目標(biāo)地塊的真實(shí)情況。在地質(zhì)勘察鉆探工作中需要避開污染區(qū)域，避免污染范圍擴(kuò)大。