徐春华，张旭东，汪传胜，花 杰，舒 茂

江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏 南京 210007

0 引言

污染分析数据是陕西省延安市志丹县顺宁镇东顺路窨子砭地区工区采样分析值，该区位于白于山南麓，志丹县的北部，距县城21公里处，北与靖边县接壤，西与吴起县毗邻，303省道过境26公里，周河使全镇形成东岭、西岭和川道三个自然区域，地理走向为一川两岭。乡政府驻地在县城北18公里高家湾。窨子砭属丁岔村委会下辖。窨子砭污染场地工区预治理与修复的占地面积约10万平方米。

1 工区污染场施工条件

污染场地的治理与修复应对场地的土壤、水文地质条件、污染源、受体以及污染物归趋和影响受体的暴露途径等所进行的综合描述。场地污染模型包括污染源、污染物的迁移途径、污染范围等。本项工作以延安市志丹县顺宁镇东顺路窨子砭工区地貌概况图，见图1、2。从图中可看出窨子砭地区区域地理上为厚层黄土覆盖的低坡状山岭。由于窨子砭地区地表上为被巨厚层的黄土覆盖，其下覆内部结构土层污染情况需要结合钻孔揭示的认识。本区最大地表高程相差超过100 m，但工区内采样点的落差有十多米。

图1 窨子砭工区平面采样钻孔分布位置图Fig. 1 Distribution map of subsurface sampling boreholes in working areas

2 污染场施工采样状况

污染场污染物的扩散初期是受到场地地形、水流等搬运载体、吸附物迁移、和空间一定区域的自我扩散。也许是其中的某种或几种占主流或都可能同时都会发挥作用形成一定区域面源的污染。人为干预形成的污染和自然状态下形成的污染是不同的，往往多数情况下的污染是两类污染综合效应的结果。分析窨子砭工区石油烃类污染主要是烃类泄露、遗漏等和遗漏烃类长期被雨水等季节水流冲刷扩散迁移造成的，工区平面地形起伏也对污染物搬运迁移扩散起着影响作用。

本工区地表采样钻孔最大高程相差16 m左右，小于地形高差。本次工作通过45口钻孔取样调查，每口钻孔纵向上间隔0.5 m采个样进行分析，共分析了空间334块样品石油烃含量数据，代表了该区对应点位相邻污染程度。建立了污染晕染的三维可视化模型。见图2窨子砭工区钻孔分布图。平面45口钻孔布钻按照北西区钻孔密，东北污染轻度区钻孔相对稀疏。特别是在地形低洼区应是污染物长期以来的主要汇集区，布孔相对密集些。

根据地形条件采用斜坡不均匀网格布点和实际污染情况程度的经验布点相结合的方式，在场地中布设了45个钻孔采样点位，钻孔深度在2.9 m～16.7 m之间，记录了各个点位的三维空间污染数据。同时采集不同深度的样品，分析检测样品共计钻孔334个三维空间采样点位污染数据。对污染场地中石油烃类污染浓度进行了数据分布特征分析研究。在本区石油烃类污染浓度数据超过2 000 ppm则认为是超标的。通过直方图分析结果表明：土壤中石油烃类污染浓度数据主要分布在5 000 ppm-20 000 ppm之间；见图2。

图2 采样钻孔石油烃类污染物浓度分布直方图Fig. 2 Histogram of concentration distribution of hydrocarbon pollutants in the sampling borehole

3 可视化模型的构建与分析

以延安市志丹县窨子砭工区某搬迁的老集油站厂原址场地为研究对象，对钻孔石油烃类污染物浓度采样数据做垂向与水平方向上地质统计学的变差函数分析表明：浅层土壤石油烃（左：垂向变差函数；右：水平方向变差函数）浓度采样垂向上图含量的水平分布表明具有较为类污染物实验变差函数分布（图3）；

图3 采样钻孔石油烃类污染物浓度垂向(a)与水平方向(b)上实验变差函数图(a) the vertical directions (b) the horizontal directionsFig. 3 Experimental variation function diagram of the concentration of hydrocarbon pollutants in the vertical and horizontal directions of the sampling borehole

垂向上变程约在5.0 m左右，既钻孔石油烃类污染物浓度采样，钻孔纵向（垂向上）石油烃类污染物浓度5 m内的相关性较好，大概5.0 m左右取一个样即可。实验变差函数具有稳健的结构性。钻孔石油烃类污染物浓度水平方向采样，变差函数结构性分析表明，在北西西—南东东方向上110 m范围内土壤中石油烃类污染物浓度分布具有较强的空间相关性。垂直方向变差函数结构性分析结果表明：土壤层中的样品浓度变化可能是原始自然渗透的影响为主，水平面北西西—南东东方向上大范围内土壤中可能受地形、水流等因素影响的主导。 因此，在沿北西西—南东东方向上采样布孔密度可以适当稀疏些，以便减少工程费用。

利用场地地层勘探数据和土壤样品检测结果建立场地三维污染预测模型，对模型参数进行优化选择，在三维污染模型构建过程中采用交叉验证分析方法选择最优插值方法及参数，并对场地土壤中石油烃类污染物含量分布进行三维可视化预测分析。邻近点插值法最适合描述场地的地形地貌特征；克里格插值法更为适合进行场地污染特征插值分析。为了更好的揭示污染物晕染体的空间形态，本次研究不同污染浓度5 000 ppm、13 000 ppm、14 000 ppm、15 000 ppm、20 000 ppm建立了可视化剖面，剖面分别为图4、图5、图6、图7、图8和图9。从平面分布可看出，总体中部地区钻孔H3-H6、H8-H8-1-H9污染较为严重；这些钻孔所在区纵向上污染也较为严重，应是治理与修复的重点深挖区。

图4 窨子砭工区烃类污染物浓度大于5 000 ppm时的晕染分布场模型图Fig. 4 Fainting distribution model of the scenting zone when the concentration of hydrocarbon pollutants was around 5 000 ppm

图5 窨子砭工区烃类污染物浓度大于13 000 ppm时的晕染分布场模型图Fig. 5 Fainting distribution model of the scenting zone when the concentration of hydrocarbon pollutants was around 13 000 ppm

从图4的窨子砭工区烃类污染物浓度5 000 ppm左右时的晕染分布场模型图可以看出，工区超过5 000 ppm浓度的污染场基本是遍布的全区域，只有右边角地区污染程度相对低些，这也是该场区应该全场区进行调查治理的原因。

从图5的窨子砭工区烃类污染物浓度13 000 ppm左右时的晕染分布场模型图可以看出，沿钻孔H1、H2、H2-1、H12、H33近似东西向一带朵体污染物场基本是呈扇状分布的区域，可能和季节性的雨水冲刷形成的污染物的搬运迁移关系很大，该场区应该重点进行治理，应是工程施工土方量较大部位。

图6为窨子砭工区烃类污染物浓度为14 000 ppm左右时的晕染分布场模型图。由图6可以看出，沿钻孔H4、H7、H8、H9、H18-1、H19等一带污染物场浓度较大，该场区应是重点进行修复治理的部位，应是工程施工土方量较大部位。

图6 窨子砭工区烃类污染物浓度大于14 000 ppm时的晕染分布场模型图Fig. 6 Contamination distribution model of the scenting area of ZBian when the concentration of hydrocarbon pollutants was around 14 000 ppm

从窨子砭工区烃类污染物浓度为15 000 ppm左右时的晕染分布场模型图（图7）可以看出，沿钻孔H3、H18-1应是污染物影响较强区域，该场区应该重点进行治理，应是工程施工开挖土方量较大部位。

图7 窨子砭工区烃类污染物浓度大于15 000 ppm时的晕染分布场模型图Fig. 7 Faint distribution model of hydrocarbon pollutants in scenting Zian working area at a concentration of about 15 000 ppm

从图8的窨子砭工区烃类污染物浓度20 000 ppm左右时的晕染分布场模型图可以看出，污染物浓度20 000 ppm左右的晕染区占地不多，在钻孔H18、H3、H15区带部位是污染最严重场区，应该重点进行治理，应是工程施工土方量较大部位，也是污染治理的重点地区。

图8 窨子砭工区烃类污染物浓度大于20 000 ppm时的晕染分布场模型图Fig. 8 Model of contamination distribution field in scenting Zian working area when the concentration of hydrocarbon pollutants was about 20 000 ppm

4 结论

（1）通过对平面上不同区域钻孔污染物采样数据分析以及可视化三维模型形态分析，可以判断污染物趋势上的迁移路径，判断污染物的场源。

（2）通过可视化三维模型形态的一系列分析，有助于更立体地确定污染源体的空间展布形态，确定污染源体的形态和空间位置，找准环境治理目标，进一步为工程施工上找准治理点位，合理计算确定工程施工上的土方量。

（3）起源于地质矿业学科的三维可视化、三维矿体建模技术（Voxler）平台，在环境治理修复上同样可以发挥较为重要的作用，具有较好的应用前景。