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水文地质工作在厂区污染区调查中的应用研究

2021-12-26韩政兴刘秀明王国锋

世界有色金属 2021年18期
关键词:含水层水文地质钻孔

韩政兴,刘秀明,王国锋,张 晖,黄 成

(1.江西省地质局二二六地质队,江西 萍乡337000;2.江西省生态环境科学研究与规划院,江西 南昌 330000;3.山东省煤田地质规划勘察研究院,山东 济南 250000;4.江西省煤田地质勘察研究院,江西 南昌 330001)

近年来随着国家对建设用地场地土壤污染状况的重视,场地污染调查工作成为国民经济建设中一项重要的基础性技术工作。国务院于2016年发布《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”),国家生态环境部于2019年发布了《建设用地土壤污染状况调查技术导则》,江西省环境保护厅2018年发布了《建设用地土壤环境调查评估及治理修复文件编制大纲(试行)》等部门规章。我省建设用地土壤污染调查工作已经全面开展实施。

在场地污染调查工作中从业单位多数为大气、水及噪声防治的环境类技术或实验室单位,由于对水文地质工作的认识程度,技术水平掌握的不同,存在忽视水文地质研究的情况,特别是缺乏站在水文地质角度系统性理解和研究污染物调查的原理和方法,造成调查工作水平尚处在初级阶段。而场地土壤污染的发生与场地水文地质条件紧密相关。其污染源从地表向下扩散、迁移的过程中,必然的与场地的浅表土壤结构、包气带发育情况、含隔水层分布、地下水运动等水文地质条件高度关联,故本文在结合江西省内景德镇市、抚州市、赣州市、萍乡市等地多年场地土壤污染调查实际工作中总结出的经验,对场地土壤污染调查工作中水文地质工作进行研究和探讨,以利于更好地推进和开展本项技术工作。

1 场调水文地质工作研究范围及意义

1.1 场调水文地质工作技术路线

做好目标场地水文地质调查,应确定合理的工作技术路线,首先应充分收集相关资料,其次在分析资料的基础上开展野外调查,投入必要的实际技术手段工作,最后形成综合研究成果。

表1 应收集的基础资料一览表

在收集资料时,应收集工作区各类基础资料,如1:20万、1:10万、1:5万、各类区域地质、区域水文地质、环境地质报告、图件和1:1万地形图,各类专项调查资料,如当地气象水文资料、供水水文地质资料,工程勘查报告等。将各类基础资料信息进行整理、分析,初步了解和判断工作区基本背景。

野外调查及实物工作。在场地调查过程中,应重视水文地质野外调查工作。详述调查单位、调查时间、调查人员(水文地质及工程地质人员),调查过程、本次完成工作量概况,列表表述水工环地质调查点(场地及周边泉、塘、井、溪流及周边水系调查情况),工程地质点(人工开挖揭露点、特殊工程地质特征点)、环境地质点(明显的水污染、垃圾及固废堆放点)及调查线路长度,调查点数量、性质。标注各类取样点、取样位置。进行必要的地表水样化验分析。后期投入必要的取样钻探工程量,合理采取土壤及地下水样,经分析化验测试,根据污染物检出标准限值比对结果,在平面和深度上圈定污染范围、污染下渗深度。为综合分析结论提供第一手的数据支撑。

1.2 水文地质研究范围及意义

应全面了解工作区整体水文地质条件,描绘水文地质边界,划分出目标场地所在的水文地质单元,查明区内含水层、隔水层分布和埋藏深度,查明本区地下水补径排条件。查明场地土壤结构、岩土分层特征。了解含水层渗透能力,富水性强弱,了解含水层关键水文地质参数如渗透系数。

掌握场地水文地质条件,可帮助分析判断污染物渗透扩。散的范围和深度,指导下一步取样钻孔的设计钻探深度。为进一步较准确的调查、圈定场地污染程度作准备。掌握气象水文及水文地质单元,可描绘出场地汇水面积大小,平均汇水量,估算污染水体总量。

图1 水文地质条件背景示意图

2 污染场地内污染物运动机理

污染物在场地内随着时间的推移,污染源会逐步扩散,其扩散运动机理同污染物种类,地下水运动,场地本身水文地质条件等密切相关。

从污染物种类来看:其中非可溶性固体污染物,一般在堆积区原位入渗,形成高聚集性,高浓度的污染区,但其运动性差,扩散能力弱;重质非水相液体(DNAPLs)是土壤及地下水中广泛存在的有机污染物,可以形成高密度的、粘稠的非水溶相液体,非水溶相液体比水密度大,可通过包气带和含水层向下渗透,其扩散能力中等,形成的污染范围较大;可溶性污染物可在大气降水和地下水运动共同作用下,溶解与水体中,从污染源堆积点向浅层土壤、包气带、深层土层岩层、地下含水层等广泛扩散,其扩散速度最快,污染范围最广。

图2 污染物垂向下渗示意图

从场地地下水运动、水文地质条件差异来看,特别是在渗透系数大,岩土层孔隙度高,岩土含水层分布广泛、含水层连续、无明显隔水层和隔水边界,以及地下水补径排的有利场地水文地质条件下,各类污染物其扩散范围将更加显著。

图3 污染物平面扩散示意图

3 取样钻孔布设

为准确查明污染物在场地内的扩散范围和扩散深度,目前国内采用钻孔取样分析化验的技术手段,能够较好地查明场地污染程度。在场地初步调查阶段,取样钻孔的布设应按以下原则实施:

疑似污染地块土壤采样点位布设按照“系统布点+专业判断”相结合的原则进行布设。系统布点按照40×40m2的范围布设土壤采样孔。

专业判断根据场地地下水流向布孔,纵向上沿流向布孔控制潜在污染物延展长度,横向上垂直地下水流向布孔控制潜在污染物扩散宽度。孔距参照系统布点。

图4 污染物扩散范围及取样钻孔布设

4 取样原则

钻孔深度应揭穿当地第四系潜水含水层,揭露至中风化基岩可停止钻进。钻探工作至少要保留三个代表性钻孔全孔取芯样备查。根据代表性全孔取芯岩土样,分析土层结构,关注渗透性强的土壤和岩层,对入渗性能好的土层,取样应全覆盖。对污染源或疑似污染重点关注区附近的土层应适当加密采样,局部重点层位可按0.5m~1m采样,一般可按照1m~2m间距采样。

每孔土壤样至少取5个(不同土壤层交界处及土壤样品颜色有明显变化处必须取1个样),采样深度要揭穿浅部土壤及强风化层,揭露至基岩岩层可停止钻进及采样,采样至少采至初见水位。

5 结语

场地土壤污染调查工作是一项技术依赖性强,工作责任重大,影响意义深远的综合性、基础性工作。调查质量的好坏,关系到政府决策导向、人民健康水平、经济发展质量、社会和谐稳定,所以要求所有从业技术单位都应科学严谨地做好该项工作,在开展场地在调查过程中应充分重视水文地质工作研究,避免机械性、盲目性工作,充分了解和掌握场地背景条件,使我们的调查工作更符合实际,更科学、更准确。本文站在水文地质工作的角度对场地土壤污染调查如何开展进行了研究和分析,提出了建议,以期共同促进该领域的高质量发展。

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