2014年环评师《技术方法》考点:地下水污染调查

更新时间：2013-11-12 14:00:04 来源：|0

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摘要 2014年环评师技术方法》考点:地下水污染调查

　　六、环境水文地质问题调查

　　1.地下水污染调查

　　地下水污染调查是地下水污染研究的基础和出发点。其主要目的是：①探测与识别地下污染物•，②测定污染物的浓度;③查明污染物在地下水系统中的运移特性;④确定地下水的流向和速度，查明主径流向及控制污染物运移的因素，定量描述控制地下水流动和污染物运移的水文地质参数。场地调查获得的水文地质信息对水文地球化学调查、数值模拟和治理技术至关重要。

　　(1)初步场地勘察及初始评估。

　　这一阶段包括已有资料的搜集整理和现场踏勘。该阶段的目的是：

　　描述场地的基本地质特征及对已搜集整理资料信息进行验证;

　　搜集当地的水文资料，包括降雨和地表排水;

　　搜集有关污染源和污染特性的资料;

　　初步确定地下水系统概念模型;

　　①搜集前人资料。

　　a)污染现场历史资料。

　　有关过去及现在土地使用情况的资料可以指示在污染现场的地下水环境中可能存在哪些污染物。

　　在第一阶段调查中最关键的资料涉及以下几个方面。

　　al.已知污染物或可能存在的污染物的性质。

　　对可能存在的污染物的物理化学性质及其赋存与接触特性进行鉴定非常重要。另外，有关土壤、空气、水等污染迁移介质的环境管理标准也是必需的资料。

　　a2.污染物的来源或可能来源。

　　废物处置活动是污染物的来源之一。此外，用火车或卡车运输大批化学物质或石油产品时常常发生不可控制的溢出问题(如石化炼油厂的油品装卸区)，这会对地表环境造成严重的积累性污染。虽然某些由废物处置活动及处置设备造成的污染可被很容易地发现，但其他的可能的污染来源就只可能从报告中寻找证据了，如对污染物或污泥的不正确处置，对废旧化学用品的不适当处置等。

　　a3.污染程度。

　　已知或不明污染物的污染程度由下列因素决定：地下水环境中污染物的含量、物理化学性质、赋存状态及地下水系统的特征。

　　b) 地质与水文地质资料。

　　前人的现场调查报告可以提供有关地形、岩土体和填埋材料的厚度及分布、含水层的分布、基岩高程、岩性、厚度、区域地质条件、构造特征(例如基岩中的断层)等方面的资料。土壤类型对于推测地层的水文地质性质，如水力传导系数等也是很有用的。航空图片可以为评价地质条件及地表排水特征提供重要信息，取水井的地质柱状图则有助于对水井附近的地质情况进行解释。

　　任何污染现场的水文地质条件都对地下水和污染物在地下的运移起着极其重要的作用。在第一阶段调查中，应以搜集与总结有关地质情况的资料为出发点。污染物的排泄区、地下水位、地下水大致流向及地表排水方式均为这一阶段应了解的。

　　c) 水文资料。

　　调查内容包括地表水的位置、流动情况、水质以及与地下水的水力联系方式等。有关地表水来源及流向的资料大多可由地形图中获得，更详细的情况则可在专门的水资源报告中找到。

　　如果可能的话，已有资料还应包括场地水文地质平面图、剖面图及初步的概念模型。

　　②初步现场踏勘。在资料搜集完成以后，必须进行初步现场踏勘，以证实从资料分析中得出的结论。需携带以下物件：所有相关的平面图、剖面图及航空图件;用于近地表勘察的铁铲及手工钻;用于?集地表水或泉水的?样瓶。在这一阶段，应完成以下重要的踏勘任务：

　　a) 检查欲用钻探设备的场地可进入性。观察现场地形及周边环境，以确定是否可进行地质测量以及现场是否可容纳钻孔设备;

　　b) 对现场的后勤工作进行考察，以确定是否方便清洗钻孔及获得可供钻探使

　　用的清洁水;

　　C)对现场的地质条件进行考察，以确定区域地质条件与基岩位置同背景资料是否一致;

　　d) 观察现场地形、排水情况及植被分布，确定钻井液排放位置;

　　e) 查明导致污染的化学废物的性质，特别是其活动性及暴露程度;

　　f) 确定研究区域内监测设备的状况，特别是它们的置放条件、深度及地下水水位;

　　g) 对现场气候进行研究，以获得降雨量及气温方面的资料。

　　调查已有资料没有记录的场地周围近期变化情况(如新建筑)。可以通过分析不同时期的不同航空图片，来了解土地利用的历史变化情况。

　　根据场地的复杂程度和已有资料的情况，初步建立起一个场地水文地质概念模型。该模型应包括以下要素：

　　a) 现场邻近地区的地质条件概念模型。应根据水力学性质来划分不同的地层，并指出不同地层对地下水流动系统的重要性及它们对地下水环境中污染物运移的潜在控制能力。

　　b) 区域及局部的地下水流动系统与地表水之间的水力联系。概念模型将确定现场周边地区的地下水系统与地表水系统的相互补给、排泄关系及区域地下水流动系统与局部地下水流动系统之间的相互关系。画出地下水流动系统示意图，即使这样一个初步的模型可能随着调查工作的深入，会有很大的修改，在踏勘后建立这样的概念模型有助于从一开始就带着系统的观点整体把握场地的水文地质特征。

　　c) 确定人类活动对地下水流动及污染物运移的影响。例如，埋藏管道、地下设施、下水道及与它们相关的粗粒回填土都会为非水相液体及地下水的流动创造条件。现场周围的抽水井也会改变水力梯度及地下水流场。

　　d) 确定污染物运移途径及优势流的通道。这些通道包括水力梯度很高的地层及岩石与土壤中的裂隙。

　　e) 确定污染物的性质。在概念模型中加入污染物的性质是非常重要的，这样可以确保污染物的产生与迁移成为现场监测与调查过程的中心。

　　f) 确定污染物的可能受体，以评价环境影响程度受体可能包括人、植物、动物及水生生物。

　　在第一阶段调查中，整理和评价己有的背景资料并进行野外考察是非常必要的。工作计划应考虑现场的特殊物理特征。例如，低渗透性岩层将使较深处的含水层免受附近地表污染物的影响，但钻探技术使用不当可能会破坏这些条件，使污染进一步扩大至深部。在一定的地质环境中，某些勘察技术将会比另外一些更为适用，地质条件对勘察方法的选择起着极其重要的作用。

　　在确定工作计划时，现场污染物的特殊性质也应被考虑进去。这些需考虑的因

　　素包括：

　　a) 现场勘察方法的适宜性，即应避免使污染进一步恶化;

　　b) 在进行现场调查时所使用的地球物理技术的适宜性;

　　c) 污染物与监测孔材料的相容性;

　　d) 安置钻孔、监测孔与取样技术的适宜性。

　　(2)野外调查与监测。

　　第二阶段调查的主要目的是：划分并刻画主要的含水层，确定地下水流向，形成一个仿真度较高的地下水系统概念模型，能够刻画主要含水层并绘制出场地附近地下水流场图，定性评价地下水脆弱性，并识别污染物可能的运移途径。

　　第二阶段调查包括对现场特征的勘察及地下水监测孔的安装。在搜集有关现场特征的资料时可?用许多不同的勘察技术。实际的现场调查包括直接方法和间接方法。直接方法包括钻探、土壤?样、土工试验等，间接方法则包括航片、卫片、探地雷达、电法等。调查者应该有机地结合直接方法与间接方法，以有效地获得全面的现场特征方面的资料。

　　①野外调查。

　　在污染现场进行土壤?样的目的是为了确定有害物质的浓度是否达到了足以影响环境和人类健康的水平。具体来说，土壤?样可用于以下目的：确定土壤是否受到污染;与背景水平相对照，确定污染物是否存在及其浓度大小;确定污染物的浓度及其空间分布特征。

　　土壤大多复杂、易变，这就需要在调查时综合?用多种?样方法和监测手段。在研究污染土壤的性质时，野外与室内实验都是必要的。野外实验可提供有关土壤性质、地下水流动条件、污染物迁移等方面的资料。对于那些较缺乏有关地下详细信息的研究场地，可考虑使用地表物探技术来获取场地的一些地层信息。这些调查结果和已有的地质资料一起使用，有助于确定地层岩性。这些岩性特征在钻井过程中可进一步被检验，也有助于确定钻井测试深度。通过这些钻井测试可确定基岩或低渗透性沉积物这类含水层边界的位置。同样，使用地表物探可探测被掩埋的废弃容器(如金属罐和桶)。这些调查对于确定潜在污染源的位置及指导监测孔的定位，以避免在钻井过程中穿破被掩埋的废弃容器，是十分重要的。

　　地球物理技术可用来较好地了解地下条件及描述污染的程度。地球物理技术包括探地雷达(GPR)、电磁法(EM)、电法与地震法等。这些技术的具体原理和应用详见下一章。对于任何地球物理技术来说，在某一污染现场的研究中取得成功未必表明它在其他现场就一定会取得成功。

　　理解这一点是非常重要的。一个专业人员在接手地球物理勘察项目以前，应了解每一种地球物理技术所存在的缺陷。

　　.一旦知道了场地的地质特征，钻探测试就可以开始了，这些钻探测试可以用来

　　对地层进行更为精确地描述。钻探工作是为了了解场地主要的含水层。描述这些含水层是评价污染物从污染源迁移的风险和确定潜在的迁移途径的基础。要详细记录在钻探过程中揭露的岩层。所选用的钻探及取样方法不仅取决于场地条件和设想的地质情况，也取决于所需样品的类型和钻孔的最终使用情况。

　　第二阶段初步钻探和沉积物取样需提供以下信息：每组主要地层单元的相对位置和厚度，每个单元的物理描述，沉积物或岩石类型(地质描述)，矿物组成，粒径分布，塑性，主要孔隙(裂隙)和渗透性，次要孔隙(裂隙)的迹象，饱水度。

　　为了搜集这些资料，岩土体的取样必须在钻孔中间隔进行。如果对水文地质分层性了解甚少，就必须至少从一个钻孔中取一个相对连续的、未扰动的完整岩芯。检查岩芯样品之后，就可以确定以后所有的钻孔中在什么深度段获取主要含水层的样品。

　　在第二阶段所获取的部分样品将被用于第三阶段的实验分析。岩芯应及时密封，保存在相对凉爽的地方，最好在4°C条件下冷藏，以避免暴露大气后土样发生物理化学性质上的变化。除了取岩芯样之外，应对岩芯进行编录和地球物理记录。

　　在布置钻孔时应考虑几个因素。特定的地表过程，如溪流，可对地下水流场造成局部影响，使对地下水流动模式的解释产生困难。应使初始钻孔远离这些地貌单元。另外，污染源有时与人工的回填堆(比如许多垃圾填埋场)有关，不能把初始钻孔布置在这些地方。

　　钻孔深浅应根据场地而定，但是一般应到达低渗透性岩层的底部边界，如果没有有关地层渗透性信息时，钻孔应到达基岩。水文地质人员应当判断钻孔是否应进入基岩。这取决于基岩的水力传导性、埋深以及作为含水层的重要性。如果上伏地层为很厚的低渗透性物质(比如黏土或冰积物)，就应限制钻孔深度，以确保深部的渗透性较大的含水层不因钻探过程中地表污染物进入钻孔而受到影响。

　　如果低渗透性沉积物存在裂隙，一般钻井应加深，这与沉积物为块状或无裂隙的情况不同。

　　总体来说，在每个含水层中至少应安装一个测压管，如果含水层比较厚(> 15m), 就应考虑使用两个测压管。监测并记录监测孔在安装后测压水位恢复情况。在渗透性较好的沉积物(比如砂和砾石)中，水头恢复很快;而在低渗透性沉积物中，水头需数星期甚至数月才能完全恢复达到平衡状态。

　　下一步，从水头完全得到恢复的监测孔中读取水头数据，并绘出水位平面图。然后进行插值，绘制等水头线图，从图中可以得出地下水的流动方向。对于每个渗透性较好的含水层应分别绘制等水位线图。同时应注意，为了把监测孔的水头与监测网中其他监测孔的水头联系起来，必须使用水准仪准确测定每个监测孔的参照点 (如套管顶部)的高程。

　　②监测孔设计。

　　监测孔可用来?集地下水水样和获取水位资料。监测孔的各个设计要素必须以不改变水样的水质为前提。对场地污染物化学性质与地质构造的了解，在钻进技术和成井材料的选择方面起着主要的作用。

　　a) 井径。监测孔的直径大小一般取决于获取地下水水样的设备(提桶、水泵等)的尺寸。在高渗透性的岩层中，含水层有能力提供大量的地下水。然而，在严重缺水区修建监测孔时，如果井的直径非常大，在低渗透性岩层中大量抽取地下水将会产生严重的问题。此外，当地下水被有害液体废物污染时，抽取地下水进行处理需要大口径孔。因此，从安全和处理费用的角度来看，都应尽量使监测阶段抽取的地下水量最小化。出于以上原因，监测孔成井技术规程规定井径的标准通常为 50_。如果监测工作完成后，还需要继续进行地下水及污染土壤的处理时，可以将大口径的监测孔用作抽水井，以抽取被污染地下水进行处理。另外，由于大口径井具有更高的强度，它们常被用于深井监测或后续的连续监测。

　　b) 套管与过滤器材料。监测孔成井材料的类型对于所?集的水样水质有明显的影响。因而成井材料应不吸收或过滤水样中的化学组分，且不应影响水样的代表性。

　　c) 过滤器长度及埋置深度。监测孔过滤器的长度及其在地下的埋置深度取决于：污染物在饱水带与包气带的性质和监测目的。当对某一用作供水源地的含水层进行监测时，在整个含水岩层的厚度范围内都应安置过滤器。然而，当需要在某一具体的深度区间内取样时，通常?用多个垂向监测点即定深取样的方式。当地下水的饱水带厚度太大以致利用长过滤器都不足以进行监测时，这项技术也是非常必要的。

　　特别需引起注意的是，轻质非水相液体，即密度小于水的液体污染物，将会漂浮在地下水面之上。当对这类漂浮污染物进行监测时，过滤器的长度必须扩展到整个地下水饱水带，以便这些轻质液体能够进入监测孔中。过滤器的长度与位置必须与地下水位及其变化幅度相对应。

　　③监测孔的位置。

　　在一个监测过程中，监测孔的位置和该监测过程的目的密切相关。大多数的溶解性化合物在包气带以垂直运动为迁移方式，一旦到达饱水带以后，就将随着地下水的流动做水平运动。

　　图3-25表示了一种典型的监测孔布置方式。“A”井为背景监测孔，位于现场中地形足够高的地方，这用来确保水井周围土壤中的充填物不会对水力传导系数造成任何影响。“B”井则位于现场中可以探测到污染物迁移的地方，该井也用来验证污染治理措施的有效性。为了阻止污染物向监测孔套管的垂向迁移，该监测孔必须小心施工并加以密封。“C”井位于现场下坡度的地方，应尽可能地及时探测地下水水质的变化情况。“D”井位于现场的两侧。

　　图3-25典型监测孔布设

　　场地的地质条件、水文地质条件、污染物性质及勘察区域的范围都是确定监测孔的数目及布置方式的因素。当然，场地的地质条件与水文地质条件越复杂，污染物的运动情况也越复杂。勘察区域的范围越大，监测孔的数目应越多。

　　地下水污染调查最终提交的资料至少包括以下部分：说明场地水文地质条件的剖面图;每个主要含水层的水位等值线图;表示地下水侧向和垂向流动的剖面图;所有测定方法得出的水位和物理参数值列表;总结污染物运移的主要途径;总结可能影响污染物运移的附加场地条件。

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