巖土工程勘察階段的污染地基土調(diào)查

田素軍

(伊爾姆環(huán)境資源管理咨詢(上海)有限公司，上海 200001)

巖土工程勘察階段的污染地基土調(diào)查

田素軍?

(伊爾姆環(huán)境資源管理咨詢(上海)有限公司，上海 200001)

2009年修訂版《巖土工程勘察規(guī)范》所做的最大修訂，即為對污染地基土調(diào)查部分的修訂。新修訂給出了污染地基土調(diào)查的一般指導(dǎo)原則。污染地基土的環(huán)境調(diào)查涉及多學(xué)科的綜合應(yīng)用，一般巖土工程勘察單位還不具備進(jìn)行污染地基土調(diào)查及對調(diào)查結(jié)果評價的能力，也不具備進(jìn)行修復(fù)治理方案設(shè)計(jì)和實(shí)施的能力。本文結(jié)合實(shí)際污染地基土的調(diào)查、評價及治理修復(fù)案例，結(jié)合國內(nèi)國際對污染土調(diào)查治理的技術(shù)方法，簡介污染地基土的調(diào)查方法、評價方式和治理修復(fù)措施，以期能對污染地基土的調(diào)查起到借鑒作用。

巖土工程勘察；污染地基土；環(huán)境調(diào)查；治理修復(fù)；地基處理

1 引 言

隨著城市的快速發(fā)展和人們對居住環(huán)境要求的提高，很多城市中原本位于市區(qū)內(nèi)的化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥以及石化企業(yè)陸續(xù)搬遷至市區(qū)外的專業(yè)園區(qū)。而這些企業(yè)位于市區(qū)內(nèi)的場地，往往被改建為居住區(qū)、商業(yè)區(qū)或公共綠地等。上述各類企業(yè)在生產(chǎn)活動期間的污染物排放和泄漏使得土壤及地下水受到嚴(yán)重污染。在這些企業(yè)搬遷后，很少有企業(yè)會按照國家有關(guān)要求進(jìn)行場地土壤和地下水的調(diào)查和治理。而如果直接在受污染地基土上進(jìn)行建設(shè)，則污染物會通過口腔攝入、皮膚吸收、呼吸攝入等多種途徑引起暴露吸收并危害人體健康[1]。近期各地不斷爆出因場地地基土污染而造成的房地產(chǎn)開發(fā)失敗、施工期間在開挖基坑或樁基施工階段造成工人中毒以及直接在污染地基土上建造住宅小區(qū)的事件，即反應(yīng)了忽略對污染地基土進(jìn)行調(diào)查和治理所造成的危害[2～4]。

因?yàn)閲鴥?nèi)還沒有針對性的法規(guī)，各建設(shè)相關(guān)方包括土地、規(guī)劃、建設(shè)主管部門、開發(fā)商和勘察單位也沒有對污染地基土的健康危害性有足夠的重視，加之污染土壤和地下水的調(diào)查與治理修復(fù)會持續(xù)很長時間并花費(fèi)大量金錢，目前對搬遷企業(yè)土地再開發(fā)的土壤和地下水環(huán)境調(diào)查尚沒有規(guī)劃性展開。

因?yàn)橥寥篮偷叵滤奈廴就请[性的，不進(jìn)行鉆探開挖，往往不容易發(fā)現(xiàn)。所以在巖土工程勘察階段，經(jīng)過鉆探發(fā)現(xiàn)了地基土有污染跡象后，應(yīng)引起勘察單位和技術(shù)人員的重視，及時提出相關(guān)報(bào)告和建議給建設(shè)部門，以便開展后期調(diào)查。目前國內(nèi)大多數(shù)勘察單位尚不具備污染地基土和地下水的調(diào)查評判技術(shù)，這就應(yīng)由專業(yè)環(huán)境調(diào)查單位來進(jìn)行調(diào)查評判并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估和治理。

本文結(jié)合實(shí)際工程案例，借鑒國外土壤地下水調(diào)查治理的方法，對《巖土工程勘察規(guī)范》2009年最新修訂版[5]中所述的污染地基土調(diào)查評價部分進(jìn)行實(shí)際操作，以期能為污染地基土的勘察評價提供借鑒。

2 調(diào)查方法簡述

2.1 場地描述

該場地歷史上曾分別為水泥廠、磷肥廠、化工廠和煉油廠。在煉油廠于1998年被關(guān)停后，該地塊于2006年進(jìn)行招標(biāo)拍賣，被某房地產(chǎn)開發(fā)商拍得用于大型綜合居住區(qū)的開發(fā)建設(shè)。

建設(shè)方于2006年委托勘察單位對場地一期住宅建設(shè)區(qū)進(jìn)行了巖土工程勘察。勘察單位在提交的巖土工程勘察報(bào)告中提及在幾個勘察孔的鉆探過程中發(fā)現(xiàn)地基土受到污染跡象，并述及污染區(qū)的地基土承載力和其他區(qū)域的承載力值無大的變化，只是建議了統(tǒng)一的地基承載力值，而沒有對污染地基土的進(jìn)一步調(diào)查處理提出任何建議。

建設(shè)方在拆除原有建筑基礎(chǔ)并開挖擬建建筑基坑時，發(fā)現(xiàn)地基土污染著色較重(見圖1)，并有強(qiáng)烈刺激性氣味?？紤]到潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)，建設(shè)方尋求對污染地基土進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查評價。

圖1 受污染的黑色土壤

2.2 樣品采集與分析

作為污染地基土的環(huán)境調(diào)查，樣品的采集與分析計(jì)劃需在全面調(diào)查場地的歷史使用情況，了解場地上曾經(jīng)使用過的可能對場地土壤和地下水造成污染的各類化學(xué)物質(zhì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行制定。作為本次污染地基土的調(diào)查，首先在踏勘場地后，查閱場地歷史文件，大致了解場地歷史使用狀況后，制定了針對性的污染地基土調(diào)查與分析計(jì)劃。經(jīng)過綜合研究，確認(rèn)本次調(diào)查的分析參數(shù)為13種重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物和總石油烴。

作為需要進(jìn)行污染物化學(xué)分析的土壤和地下水樣品，土孔鉆探、樣品采集程序和樣品運(yùn)輸都有嚴(yán)格的要求，以避免各采樣點(diǎn)位的交叉污染。土孔的鉆探和樣品的采集參照美國材料測試協(xié)會(ASTM)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行[6]。而土壤和地下水的樣品瓶，則由專業(yè)實(shí)驗(yàn)室依據(jù)分析參數(shù)的不同提供各類針對性容器，有些樣品容器還需要添加保護(hù)劑。樣品的運(yùn)輸保存時間及溫度，可參照國內(nèi)國際上的相關(guān)分析導(dǎo)則要求執(zhí)行[7]。

現(xiàn)場調(diào)查階段的關(guān)鍵，是采樣點(diǎn)的布置和能采集到有代表性的樣品[8]。針對本次場地歷史使用狀況，在主要關(guān)注區(qū)域按3 m間距網(wǎng)格狀布置勘探點(diǎn)，在鉆探期間首先在視覺和嗅覺上對地基土污染狀況做初步辨別，并用便攜式儀器現(xiàn)場測試土壤氣體中的揮發(fā)性有機(jī)物，以篩選有代表性的土樣送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步分析。

為了評價污染地基土的工程性質(zhì)，亦采集污染地基土原狀樣，送土工試驗(yàn)室進(jìn)行測試，以對比污染土和未污染土的工程性質(zhì)。

3 調(diào)查結(jié)果評價

3.1 污染地基土對工程性質(zhì)的影響

為評價污染土對工程建設(shè)的影響，本次調(diào)查的同時還采集了一定量的原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)常規(guī)土工試驗(yàn)。本次調(diào)查所采集的原狀土樣主要為粉質(zhì)粘土和粉土，室內(nèi)試驗(yàn)測試結(jié)果與在本場地未污染區(qū)域所進(jìn)行的詳勘期間同層土的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比，對比結(jié)果如表1所示。

土工試驗(yàn)結(jié)果對比 表1

通過結(jié)果對比以及對土壤樣品污染物的分析，對于力學(xué)參數(shù)，受有機(jī)污染物主要為石油類污染的地基土的內(nèi)摩擦角受影響而明顯減小，粘聚力則有明顯的增大，壓縮模量也稍有增大；對于地基土的物理性質(zhì)，對比可知受污染物的影響不大。含石油類污染物較多的土層土樣的內(nèi)摩擦角較原巖土工程勘察報(bào)告中同層土的內(nèi)摩擦角約小5°左右，粘聚力增加約15 kPa～20 kPa。剪切參數(shù)變化的原因與土壤受油類浸潤有關(guān)，詳細(xì)影響機(jī)理可參見相關(guān)研究[9]。受有機(jī)污染物污染的地基土在使用樁基時，樁的側(cè)摩阻力會降低。但總體來說，受污染地基土的地基承載力并沒有明顯減小。這也導(dǎo)致一般勘察單位在對污染地基土進(jìn)行工程性質(zhì)評價時，因污染土沒有明顯的力學(xué)參數(shù)減小，而沒有進(jìn)一步建議對污染土的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行調(diào)查。

3.2 場地污染表征

通過對30個土樣的試驗(yàn)室分析，表明場地局部地基土受到了重金屬、石油類、苯類、酚類和多環(huán)芳烴的污染(見表2)。從場地調(diào)查結(jié)果來看，場地受到嚴(yán)重的總石油烴和苯類的污染。

土壤中污染物含量最大值(mg/kg) 表2

3.3 場地健康風(fēng)險(xiǎn)

考慮到場地將建設(shè)為住宅小區(qū)，場地周圍有商店、住宅、幼兒園和醫(yī)院，因此場地污染不僅會影響到未來住宅區(qū)居民的身體健康，還可能會影響到當(dāng)前場地周圍的人體健康。一般來說，總石油烴暴露可能會導(dǎo)致肺部損傷(如肺炎)，影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，還可能會導(dǎo)致心肌炎、小腦萎縮、癡呆、意識模糊、精神病等疾病的發(fā)生[10]。苯是已知的強(qiáng)致癌物質(zhì)，會引起白血病和損害中樞神經(jīng)，長期慢性的苯暴露會損傷血液和淋巴系統(tǒng)并進(jìn)而導(dǎo)致貧血和抑制免疫反應(yīng)[11]，因此苯導(dǎo)致的健康風(fēng)險(xiǎn)更值得關(guān)注。二甲苯暴露會影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，并會造成肝損傷。

作為非水相液體(NAPL)，總石油烴和苯容易在地下水中遷移傳輸[12]。因此，假如對該場地不采取任何修復(fù)措施，總石油烴和苯會隨地下水遷移到場地外，造成場地外地下水環(huán)境的污染和破壞，并引發(fā)更嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，這也會使得未來的場地修復(fù)成本大幅度的升高。

針對本場地污染狀況，參照國內(nèi)有關(guān)文獻(xiàn)和國外依據(jù)污染物毒理性對人體健康風(fēng)險(xiǎn)的評價公式，對本場地的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評價。通過評價，表明在居住場景下，總石油烴會引起較高的非致癌風(fēng)險(xiǎn)，苯會通過口腔攝入和呼吸攝入導(dǎo)致較高的致癌風(fēng)險(xiǎn)；場地受污染地下水如被長期飲用，則苯和總石油烴會給居民帶來不可接受的非致癌風(fēng)險(xiǎn)，且苯會引起較高的致癌風(fēng)險(xiǎn)[13]。

4 污染地基土治理修復(fù)

經(jīng)過調(diào)查，本場地內(nèi)受污染地基土分布范圍較大，但多為淺層分布，受污染深度一般為地面下3 m左右。局部地基土受污染較深，最深至地面下近11 m，但污染較深幾處地點(diǎn)均較集中。通過調(diào)查，場地地下水埋藏較深，超過地面以下10 m。

在選擇治理措施時，如果對污染地基土進(jìn)行全部開挖置換為清潔土壤，則需要大土方量開挖和處置，不僅工期長，開挖后地基處理復(fù)雜，且處理污染土費(fèi)用高。經(jīng)過豎向不同深度采樣表明，當(dāng)污染嚴(yán)重土壤至一定深度(約地面下4 m)后，其下土壤的受污染程度逐漸減輕。從健康風(fēng)險(xiǎn)控制原則出發(fā)，將上部污染源土壤挖除后，如對底部污染較輕地基土做好適當(dāng)防護(hù)，則不必進(jìn)行全部開挖處理，即可將污染地基土的健康風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受范圍內(nèi)。

經(jīng)過對比分析各種污染地基土的處理方案，并結(jié)合本擬建場地的建筑工期，經(jīng)與建設(shè)方和建筑設(shè)計(jì)方探討，在部分更改擬建建筑設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，采用清除部分受污染土壤和在未完全清除的污染土上加設(shè)“封閉層”這兩種處理方式相結(jié)合，來處理和修復(fù)污染地基土。

采用“封閉層”的方式是將污染地基土開挖到一定深度后，在其上分層鋪設(shè)0.6 m～1 m厚的灰土層?；彝劣辛己玫姆罎B性，會阻隔其下污染物向上繼續(xù)揮發(fā)至地表?；彝翆拥匿佋O(shè)在整個污染區(qū)連續(xù)成片，大過污染區(qū)一定范圍，并保證一定深度，使施工期各種開挖和管道敷設(shè)均在“封閉層”之上，確保封閉效果。在擬建幼兒園等重點(diǎn)區(qū)域，在基底還鋪設(shè)了塑膠防透膜如圖2所示，以防潛在揮發(fā)出的污染物進(jìn)入地下室聚集。

圖2 在基底鋪設(shè)的塑膠防透層

5 結(jié) 論

本文從污染地基土的調(diào)查、分析評價、健康風(fēng)險(xiǎn)評估到污染地基土治理修復(fù)，以完整的工程實(shí)例過程，簡述了污染地基土調(diào)查所應(yīng)遵循的程序。為深刻理解《巖土工程勘察規(guī)范》2009年修訂版對污染土調(diào)查評價部分的規(guī)定起到示例作用。

污染地基土的調(diào)查及治理是需要多學(xué)科互相結(jié)合才能完成的工作，涉及工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、環(huán)境工程、巖土工程、化學(xué)分析以及工程施工等。而勘察單位，在執(zhí)行國家新規(guī)范的過程中，應(yīng)加強(qiáng)橫向研究與聯(lián)合，做好污染場地的勘察，為保護(hù)環(huán)境，維護(hù)人民身體健康作出應(yīng)盡的職責(zé)。

[1] Lijzen JPA，Baars AJ，Otte PF，et.al.Technical evaluation of the Intervention Values for Soil/sediment and Groundwater. Human and ecotoxicological risk assessment and derivation of risk limits for soil，aquatic sediment and groundwater[R]. RIVM report 711701023，June 2001

[2] [EB/OL].http://news.sohu.com/20101204/n278092806.shtml，2010－12－4

[3] [EB/OL].http://finance.ifeng.com/news/house/20100304/ 1883612.shtml，2010－3－4

[4] [EB/OL].http://www.xinhuanet.com/chinanews/2007－08/16/content_10874082.htm，2007－8－16

[5] GB 50021－2001.巖土工程勘察規(guī)范(2009年修訂版) [S].

[6] ASTM E1903－97(2002)，Standard Guide for Environmental Site Assessments:Phase II Environmental Site Assessment Process [S].American Society for Testing and Materials，2002

[7] Robert E.Wangner，Guide to Environmental Analytical Methods)4th Edition)[M].Genium Publishing Coopration，1998

[8] 李建三，吳祖煜，陳彬等.工業(yè)廢棄場地再開發(fā)的環(huán)境評估[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2007，32(6):54～57

[9] 朱春鵬，劉漢龍.污染土的工程性質(zhì)研究進(jìn)展[J].巖土力學(xué)，2007，28(3):203～208

[10] ATSDR(Agency for Toxic Substances and Disease Registry).Toxicological profile for total petroleum hydrocarbons (TPH)[R].Atlanta，GA，1999

[11] ATSDR.Toxicological profile for Benzene[R].Atlanta，GA，2005

[12] 鄭德鳳，趙勇勝，王本德.輕非水相液體在地下環(huán)境中的運(yùn)移特征與模擬預(yù)測研究[J].水科學(xué)進(jìn)展，2002，13 (3):321～325

[13] 董向陽，李建三，吳祖煜等.工業(yè)廢棄場地再開發(fā)的環(huán)境評估Ⅱ健康風(fēng)險(xiǎn)評估[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2008，33 (1):187～190

The Contaminated Soil Study During the Geotechnical Investigation

Tian SuJun
(ERM Shanghai Limited，Shanghai 200001，China)

The newly version of Code for Investigation of Geotechnical Engineering was issued in 2009.The main revision was related to the contaminated soil investigation，analysis and remediation，and provided the guideline of investigation and remediation.However，the investigation work of contaminated soil is a compositive work involved much knowledge.The geotechnical investigation company at the moment can not perform the whole work individually.This article mainly focused on a practical project，to briefly introduce the methods of investigation，evaluation and remediation for a contaminated site.The methods can be used for reference for similar contaminated site investigation.

Geotechnical Investigation；Contaminated Soil；Environmental Investigation；Remediation；Foundation Treatment

1672－8262(2011)02－165－04

X820.6，P66

A

2011—02—18

田素軍(1976—)，男，工程師，主要從事污染場地的調(diào)查評價、污染場地的治理與修復(fù)。

環(huán)境保護(hù)部國家環(huán)境保護(hù)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(2011467017)