周子琛

(上海元易勘測設(shè)計有限公司，上海 201203)

隨著城市化進程和城市產(chǎn)業(yè)布局提升的不斷加快，原位于郊區(qū)的農(nóng)村村落演變成位于城市建成區(qū)但仍實行村民自治和農(nóng)村集體所有制的村莊——城中村[1]。在城中村發(fā)展過程中，土地利用方式由宅基地和農(nóng)田向宅基地、工業(yè)用地和商業(yè)用地混合利用轉(zhuǎn)變，大量的小微企業(yè)和作坊生產(chǎn)入駐場地。在城中村改造過程中，地塊內(nèi)的生產(chǎn)型企業(yè)和生產(chǎn)作坊進行搬遷拆除工作，但原有的工業(yè)活動已造成地塊土壤和地下水的污染，最終遺留污染地塊。

城中村地塊在再開發(fā)利用前，急需開展土壤污染狀況調(diào)查、風險評估和修復治理，以保證地塊土壤和地下水環(huán)境質(zhì)量滿足規(guī)劃用途，并符合人體健康和安全的要求[2]。而地塊污染的識別工作是土壤污染狀況初步調(diào)查的核心，是決定現(xiàn)場調(diào)查采樣工作中布點采樣和檢測分析的關(guān)鍵。但城中村的內(nèi)部一般沒有統(tǒng)一的規(guī)劃和管理，生產(chǎn)作坊和小微企業(yè)管理混亂和資料的缺失導致污染識別存在不確定性，嚴重影響調(diào)查評估的準確度。

感應(yīng)電磁法是一種利用磁偶源向地下發(fā)送一次場，測量地下介質(zhì)導體產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(二次場)，從而測定場地視電導率、同化率等參數(shù)的方法。感應(yīng)電磁法技術(shù)已在土壤鹽漬化、土壤含水率、污染篩查和填埋場滲濾液等地質(zhì)和環(huán)境信息快速定性和半定量研究中廣泛利用[3-7]。在土壤污染狀況初步調(diào)查中，感應(yīng)電磁法技術(shù)可以探測地下儲罐、管線等地下設(shè)施[8]；在前期調(diào)查(現(xiàn)場踏勘、人員訪談和資料收集與分析)的基礎(chǔ)上，輔助疑似污染區(qū)域的識別工作；并對前期調(diào)查未發(fā)現(xiàn)的污染情況進行查漏補缺。從而提高點位布設(shè)和土壤污染調(diào)查整體工作的準確度[3]。

此次采用感應(yīng)電磁法物探的技術(shù)對上海某“城中村”改造地塊進行場地全覆蓋掃描。通過結(jié)合前期調(diào)查結(jié)果和感應(yīng)電磁法，進行潛在污染源和疑似污染區(qū)域的識別，并根據(jù)前期調(diào)查和識別的結(jié)果設(shè)計采樣方案，進行點位布設(shè)和檢測分析，從而判定此次“城中村”地塊土壤和地下水環(huán)境質(zhì)量。本文旨在結(jié)合“城中村”項目的特點，簡述本次感應(yīng)電磁法在生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小、數(shù)量多和資料缺失嚴重的地塊土壤污染狀況調(diào)查中的應(yīng)用。

1 工作方法和原理

1.1 場地概況

此次“城中村”改造項目地塊位于上海市浦東新區(qū)，地勢平坦；氣候受海洋影響明顯，變化復雜，是東亞季風盛行的地區(qū)，常年四季分明；周邊河網(wǎng)稠密；地基土屬第四紀沉積物，主要由黏性土、粉性土及砂性土組成，地層結(jié)構(gòu)主要為第①層填土層，第②層灰黃色粉質(zhì)黏土層和第③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層。

地塊總面積約97 615 m2，1990年之前均為農(nóng)田和宅基地，1990—2015年陸續(xù)入駐近40家小微企業(yè)，其中20家為生產(chǎn)型企業(yè)，涉及多種行業(yè)，部分為“12+3”行業(yè)企業(yè)。2015年底企業(yè)簽訂拆遷協(xié)議，2016—2018年進行搬遷拆除工作，2018年底基本拆遷完畢。

1.2 前期調(diào)查

根據(jù)《上海市建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查、風險評估、風險管控與修復方案編制、風險管控與修復效果評估工作的補充規(guī)定(試行)》滬環(huán)土〔2020〕62號和《建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導則》(HJ 25.1—2019)，前期調(diào)查工作主要由資料收集、現(xiàn)場踏勘和人員訪談組成，并進行相關(guān)分析。資料收集主要包括地塊及相鄰地塊的利用變遷、環(huán)境、有關(guān)政府文件等資料；現(xiàn)場踏勘主要內(nèi)容包括地塊、相鄰地塊以及周邊區(qū)域的現(xiàn)狀與歷史情況和區(qū)域水文地質(zhì)條件；人員訪談主要是對已有信息和資料的補充和考證。

1.3 感應(yīng)電磁法

(1)設(shè)備和原理(圖1)。使用CMD系列感應(yīng)電磁掃描雷達，工作頻率10 kHz，最大探測有效深度為6 m。使用位于儀器一段的發(fā)射探頭作為具有垂直偶極方向的諧波磁場Bp的激勵源來工作，初級磁場在地表以下的導電材料中感應(yīng)出渦流，渦流循環(huán)產(chǎn)生次級磁場。通過比較原生磁場和次生磁場之間的相位偏移/延滯，從而計算出場地土壤/其他介質(zhì)的視電導率[3]。

圖1 感應(yīng)電磁法工作原理Fig.1 Principle of induction electromagnetic method

(2)現(xiàn)場工作。根據(jù)地塊范圍和地塊內(nèi)現(xiàn)有構(gòu)建物、地形等信息，確定現(xiàn)場儀器掃描范圍和移動路徑?，F(xiàn)場按照2 m×2 m網(wǎng)格進行單點數(shù)據(jù)采集，深度范圍模式選擇6 m(地下6 m范圍內(nèi)綜合電導率)，同時使用儀器自有的GPS定位系統(tǒng)同步讀取每個點的空間位置坐標。

(3)數(shù)據(jù)處理。此次使用數(shù)據(jù)處理工具Excel對點位電導率數(shù)據(jù)進行收集和整理，數(shù)據(jù)處理主要包括感應(yīng)電磁法物探點位數(shù)據(jù)整理和GPS坐標轉(zhuǎn)換為上海城市坐標。采用圖形化軟件Surfer 15.0繪制視電導率的等值線圖。

1.4 點位布設(shè)

根據(jù)《上海市建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查、風險評估、風險管控與修復方案編制、風險管控與修復效果評估工作的補充規(guī)定(試行)》(滬環(huán)土〔2020〕62號)規(guī)定，初步調(diào)查監(jiān)測點位布設(shè)方法優(yōu)先采用專業(yè)判斷布點法，根據(jù)第1階段的前期調(diào)查結(jié)果篩選出疑似污染區(qū)域，并在每個疑似污染區(qū)域設(shè)置監(jiān)測點位。

本文感應(yīng)電磁法輔助疑似污染區(qū)域的識別工作，經(jīng)前期調(diào)查地塊內(nèi)村民住宅區(qū)域歷史上為農(nóng)田，可作為感應(yīng)電磁法視電導率的背景值區(qū)域。其他區(qū)域視電導率高于背景值區(qū)域視電導率最大值2倍以上或低于最小值50%以上，判定為信號異常點，需結(jié)合前期調(diào)查資料和區(qū)域現(xiàn)狀進行疑似污染區(qū)域判定。

1.5 實驗室檢測

土壤分析指標主要參考《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB 36600—2018)中的基本項目和其他項目。其中，基本項目為必測項；對其他項目地塊特征污染物進行選測。地下水檢測指標與土壤一致。土壤樣品檢測方法參考《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB 36600—2018)。

2 結(jié)果與分析

2.1 地塊前期調(diào)查結(jié)果

現(xiàn)場踏勘期間，地塊內(nèi)為閑置狀態(tài)，地塊內(nèi)遺留少量村民住宅；原企業(yè)已基本拆除完畢，大部分區(qū)域為地坪，部分區(qū)域覆蓋有少量建筑垃圾，已無明顯污染痕跡。通過現(xiàn)場調(diào)查和電話訪談，發(fā)現(xiàn) 20世紀90年代左右企業(yè)開始入駐地塊，之前均為農(nóng)田和村民住宅；獲得企業(yè)產(chǎn)品、主要工藝流程、三廢處置和布局等重要信息。

項目涉及地塊調(diào)查范圍內(nèi)，歷史上曾入駐有汽修廠、床墊廠、家具廠、塑料加工廠、緊固件廠、鋼結(jié)構(gòu)件廠、服飾加工廠、機械設(shè)備廠和煤餅加工場等20家疑似生產(chǎn)企業(yè)，分布于地塊18個區(qū)域內(nèi)。特征污染物類型包括重金屬、揮發(fā)性有機污染物、半揮發(fā)性有機污染物、有機農(nóng)藥和石油烴。通過生產(chǎn)工藝和特征污染物分析，判定18個區(qū)域中，14個為疑似污染區(qū)域。

由于企業(yè)搬遷早和均為微小企業(yè)等原因，造成相關(guān)資料不全或缺失。雖然采用人員訪談方法補充了缺失信息，但無法通過對比分析驗證訪談結(jié)果的準確度。且地塊內(nèi)原有車間均已拆除，無法追溯原有生產(chǎn)和三廢處置情況。污染識別工作仍具有一定的不確定性。

2.2 感應(yīng)電磁法物探結(jié)果與分析

受現(xiàn)場條件影響，遺留建筑區(qū)域(東北角和西南角)感應(yīng)電磁法物探工作范圍未能全面覆蓋。地塊整體視電導率如圖2所示。

圖2 10 kHz視電導率Fig.2 Apparent electrical conductivity under 10 kHz

地塊整體電導率變化不大，說明20家生產(chǎn)型企業(yè)的經(jīng)營活動對地塊土壤和地下水環(huán)境影響較小。

村民住宅主要集中在地塊東北側(cè)和中部，該地塊地下6 m范圍綜合視電導率背景值范圍在20～100 mS/m。部分區(qū)域(地塊內(nèi)西南角、東側(cè)和東北角)電導率在100～260 mS/m，并且在企業(yè)區(qū)域和村民住宅區(qū)普遍存在且電導率近似。通過現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)這些區(qū)域地坪破碎和表層土內(nèi)分布有較多的鋼筋，最終導致該區(qū)域電導率變化明顯。

地塊內(nèi)北側(cè)(圖2中a區(qū)域)存在異常點位(電導率>420 mS/m)。區(qū)域原企業(yè)為管件制造廠，與前期訪談中生產(chǎn)區(qū)域相一致；但所在地坪經(jīng)過加厚處理，鋼筋的加密可能引起視電導率異常。綜合考慮，此區(qū)域判定為疑似污染區(qū)域。

根據(jù)感應(yīng)電磁法物探結(jié)果，地塊內(nèi)基本無線型和面型視電導率異常點。通過前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)，地塊內(nèi)企業(yè)均為小微企業(yè)，不涉及化工生產(chǎn)，并通過人員訪談，從而確定地塊無地下儲罐和有毒有害物質(zhì)運輸管線。

2.3 檢測結(jié)果

根據(jù)第1階段調(diào)查和感應(yīng)電磁法物探結(jié)果，地塊內(nèi)共布設(shè)38個土壤采樣點。其中，20個為水土復合采樣點，另在場外無擾動區(qū)域布設(shè)1個對照水土復合點?，F(xiàn)場通過PID和XRF快速篩選土壤樣品，分別采集表層(0～50 cm)、深層(50 cm～初見水位)和飽和帶(初見水位以下)樣品送至實驗室進行樣品檢測。

土壤樣品pH值檢出值范圍為7.62～9.03；檢出鎘、銅、鉛、鎳、砷、汞、鈹、釩、鈷、銻、二氯甲烷、1，1，2-三氯乙烷、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、苯并[a]蒽、1，2-苯并菲、苯并[a]芘、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、茚并[1，2，3-cd]芘、滴滴涕和C10-C40；其余指標均未檢出。所有檢出值均低于《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB 36600—2018)中第一類用地篩選值。

地下水樣品pH值檢出值范圍為7.08～8.63，檢出6價鉻、銅、鉛、鎳、鈹、釩、鈷、銻和總石油烴(C10-C40)；其余指標均未檢出。所有檢測值均低于《地下水質(zhì)量標準》(GB/T 14848—2017)Ⅳ類限值和《上海市建設(shè)用地地下水污染風險管控篩選值補充指標》第一類用地篩選值。

根據(jù)檢測結(jié)果，布設(shè)在區(qū)域a的水土復合井土壤和地下水樣品中重金屬和無機物檢出值與對照點檢出值相當，有機污染物均未檢出。說明此區(qū)域視電導率異常值是由于地坪加厚、鋼筋加密等非污染因素導致的。

3 結(jié)論

地塊雖然曾入駐20家生產(chǎn)型企業(yè)，但通過前期調(diào)查和檢測分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，地塊土壤和地下水環(huán)境質(zhì)量滿足住宅用地的開發(fā)利用要求。通過分析感應(yīng)電磁法視電導率分布變化情況和地塊現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)除部分區(qū)域受地坪和鋼筋影響外，地塊整體電導率無明顯變化；結(jié)合地塊企業(yè)情況，確認地塊無地下儲罐和有毒有害物質(zhì)運輸管線。說明地塊土壤和地下水環(huán)境受生產(chǎn)活動影響較小。通過結(jié)合感應(yīng)電磁法物探技術(shù)與地塊前期調(diào)查，提高了土壤污染狀況初步調(diào)查工作中污染識別的準確度。

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