丁貞玉：污染地塊地下水調(diào)查的技術(shù)要點(diǎn)分析

摘要：污染地塊的地下水調(diào)查工作由于尺度相對(duì)小、專業(yè)性強(qiáng)、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(xiàng)規(guī)范進(jìn)行有效指導(dǎo)。本文結(jié)合國(guó)家新修訂實(shí)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(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，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(diǎn)，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(shí)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(gè)關(guān)于監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、治理修復(fù)及土壤和地下水效果評(píng)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(shí)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(rèn)為是整個(gè)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(xiǎn)大小及如何修復(fù)達(dá)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(píng)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(duì)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(duì)地表以下污染擴(kuò)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(duì)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(xiàng)目少規(guī)范不足。污染地塊調(diào)查評(píng)估是近幾年落實(shí)國(guó)家土壤污染防治工作后新興的項(xiàng)目類型，從事環(huán)境專業(yè)的相關(guān)人員為主，對(duì)土壤條件、地層結(jié)構(gòu)和特性認(rèn)識(shí)不足，污染地塊調(diào)查項(xiàng)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(xiàng)要求，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出實(shí)戰(zhàn)工作的技術(shù)要點(diǎn)，供大家相互交流和探討。

1 HJ25.1的要求

目前尚沒有專項(xiàng)的針對(duì)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(duì)《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(gè)環(huán)節(jié)涉對(duì)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(duì)后續(xù)監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及治理方案編制產(chǎn)生影響。這五個(gè)環(huán)節(jié)分別是資料收集、現(xiàn)場(chǎng)踏勘、初步調(diào)查、詳細(xì)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(kuò)散及遷移結(jié)果的解析兩個(gè)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(yùn)動(dòng)規(guī)律，如通過鉆探、抽水試驗(yàn)、注水試驗(yàn)、彌散試驗(yàn)等方式[7-8]——必要時(shí)取得原狀巖心進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)地層對(duì)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(chǎng)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(jìn)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(cè)繪工作圈定污染擴(kuò)散的垂直和水平范圍。

2 工作程序梳理

我國(guó)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(shí)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(gè)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(shì)，制定布點(diǎn)方案。結(jié)合對(duì)污染物在地層遷移轉(zhuǎn)化的理解和經(jīng)驗(yàn)，資料收集的完整性及精準(zhǔn)解讀對(duì)開展初步調(diào)查環(huán)節(jié)的布點(diǎn)尤其是地下水判斷布點(diǎn)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(cè)區(qū)域的基礎(chǔ)上，進(jìn)行科學(xué)鉆孔取樣，然后在靜力觸探試驗(yàn)的規(guī)范下，實(shí)現(xiàn)土層污染情況的有效分析和分類，并及時(shí)進(jìn)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(shí)驗(yàn)解構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行相關(guān)曲線圖、分布圖繪制，從而場(chǎng)地污染狀況和擴(kuò)散狀況提供參考。

（3）在采樣點(diǎn)進(jìn)行的高程測(cè)量和定位工作，并對(duì)地塊及周邊進(jìn)行全方位測(cè)繪。測(cè)繪工作主要為了進(jìn)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(gè)地質(zhì)單元體應(yīng)布置地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)。

（4）飽和帶地下水調(diào)查。設(shè)置地下水監(jiān)測(cè)井，統(tǒng)一測(cè)量地下水水位；通過現(xiàn)場(chǎng)工作查明地下水賦存條件、埋藏、分布，地下水水位，流場(chǎng)、流速及補(bǔ)徑排等條件。總體上，監(jiān)測(cè)井中水位變化是進(jìn)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(jìn)行室內(nèi)物理性質(zhì)試驗(yàn)、滲透性試驗(yàn)等，全面掌握密實(shí)度、透水系數(shù)、含水量、有機(jī)質(zhì)量等參數(shù)，構(gòu)建水文地質(zhì)概念模型。進(jìn)一步分析污染物分布，通過分析水平向和垂直向擴(kuò)散的參數(shù)特征，為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(bào)告成果。

3 其他要點(diǎn)分析

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

（1）建井質(zhì)量對(duì)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(huì)附著一層泥漿，影響井壁的滲水性能，下管前需要進(jìn)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(shí)際情況；濾料層的礫石粒徑、填充密實(shí)程度、井篩的開孔率均會(huì)影響到現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)試驗(yàn)的測(cè)定。其次，建井時(shí)對(duì)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(kuò)散，并影響到地下水取樣的代表性。同樣，對(duì)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(kuò)散。

（2）地下水取樣位置對(duì)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(duì)于低密度非水溶性有機(jī)物污染（LNAPL），監(jiān)測(cè)點(diǎn)位應(yīng)設(shè)置在含水層頂部；對(duì)于高密度非水溶性有機(jī)物污染（DNAPL），監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(rèn)水體內(nèi)部上下均勻，“采樣深度在監(jiān)測(cè)井水面下0.5 m以下”即可。而根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)地調(diào)查經(jīng)驗(yàn)，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(jìn)行取樣，比如對(duì)于含氯有機(jī)物，一般取靠下的位置，參考DNAPL位置要求，對(duì)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(cè)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(chǎng)土工取樣，樣品采集的位置、數(shù)量、檢測(cè)及結(jié)果統(tǒng)計(jì)方式尚未有規(guī)范，其結(jié)果直接影響到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估環(huán)節(jié)的計(jì)算。關(guān)于樣品采集的位置，由于土工參數(shù)用于評(píng)估土壤污染的擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)，所以應(yīng)在包氣帶進(jìn)行取樣，且應(yīng)分布在不同點(diǎn)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(yàn)，同一土層一般取9組。所有參數(shù)的測(cè)試也應(yīng)該使用具有CMA資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室開展測(cè)試分析，在對(duì)土工樣品的測(cè)試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)方面，目前的調(diào)查一般取平均值進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際上還需分析平均值的代表性，對(duì)中位值、四分位數(shù)、95%置信上限等不同數(shù)值對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的影響進(jìn)行分析，盡量取保守的數(shù)值，代入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)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(shí)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(shí)驗(yàn)人員應(yīng)在抽水、注水實(shí)驗(yàn)的支撐下，實(shí)現(xiàn)污染場(chǎng)地滲透系數(shù)的規(guī)范計(jì)算，從而為污染場(chǎng)地實(shí)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(yàn)的滲透系數(shù)代表地塊的污染滲透系數(shù)，實(shí)際上室內(nèi)取樣測(cè)得的滲透系數(shù)與含水層實(shí)際滲透系數(shù)有很大差別，由于試驗(yàn)需要取完整的原狀土樣品，實(shí)際取得樣品測(cè)得的滲透系數(shù)一般低于地層實(shí)際的滲透能力。如確需對(duì)地下水中污染物運(yùn)移進(jìn)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(jìn)行專門的現(xiàn)場(chǎng)的抽水試驗(yàn)。

（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(duì)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(kuò)散到水中，地下水對(duì)土壤中污染物的稀釋能力較弱，而卵礫石層對(duì)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(duì)于鎘、砷等污染物，與六價(jià)鉻、揮發(fā)性有機(jī)物來講，水土分配系數(shù)也有很大的差異，對(duì)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(yùn)移模擬過程中對(duì)于各污染物的在不同土層的解吸擴(kuò)散能力方面，并沒有公認(rèn)適宜的模型參數(shù)，還需要更進(jìn)一步的研究分析。

因此，建議加強(qiáng)隊(duì)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(kuò)散的機(jī)理研究，從而填補(bǔ)建設(shè)用地水文地質(zhì)調(diào)查技術(shù)要求的缺失，如臨時(shí)或永久監(jiān)測(cè)井建設(shè)及驗(yàn)收要求、明確土工參數(shù)的獲取方法、監(jiān)測(cè)資質(zhì)、規(guī)范滲透系數(shù)的計(jì)算方法等，通過國(guó)家科技專項(xiàng)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(shí)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(píng)估咨詢服務(wù)等相關(guān)工作。

編輯：趙凡