某大型銅礦山污染場地環(huán)境調(diào)查方案淺析

耿小庫，張麗梅，吳 強（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九0二地質(zhì)大隊，江西新余338000）

某大型銅礦山污染場地環(huán)境調(diào)查方案淺析

耿小庫，張麗梅，吳 強（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九0二地質(zhì)大隊，江西新余338000）

某大型銅礦在長期以來的生產(chǎn)過程中，導(dǎo)致了下游農(nóng)田產(chǎn)生重金屬污染。本文在研究污染場地的污染狀況和其基本水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，設(shè)計了資料收集與分析、地形測量、專項環(huán)境地質(zhì)調(diào)查、初步采樣分析、詳細采樣分析等工作手段，并利用MAPGIS6.7軟件進行數(shù)據(jù)處理和空間分析，以期以較為直觀的各元素異常圖來反映污染場地內(nèi)污染物的種類、濃度（程度）和空間分布，達到場地環(huán)境調(diào)查的目的。

銅礦；重金屬；污染場地；環(huán)境調(diào)查

在銅礦的建設(shè)、運營過程中產(chǎn)生大量的含重金屬固體廢棄物及選礦廢水，由于生產(chǎn)過程中管理不善等原因，造成污染物隨著淋濾水及選礦廢水泄露，導(dǎo)致下游農(nóng)田產(chǎn)生重金屬污染。隨著公眾環(huán)保意識的提高，做好污染場地修復(fù)對于保護環(huán)境、改善民生環(huán)境具有重要的社會意義[1]。

本文以某大型銅礦山污染地塊第二階段場地環(huán)境調(diào)查為案例，介紹了場地環(huán)境調(diào)查的工作程序和工作方法。調(diào)查重金屬污染場地土壤及地下水中關(guān)注污染物的時空分布、存在狀態(tài)和遷移富集規(guī)律，明確主要污染源。為相關(guān)銅礦山污染場地修復(fù)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 污染場地基本概況

1.1 場地污染狀況

礦山是一個以黃銅礦、黃鐵礦為主的多金屬共存的大型含銅、黃鐵礦床。該場地原為水田，現(xiàn)由于污染問題，其大部分區(qū)域不適宜植被生長，少部分區(qū)域滋生少量荒草，而形成荒地。

目前，礦山污水均由污水管道排至處理池，經(jīng)處理達標(biāo)后排放。但由于經(jīng)濟利益的驅(qū)動，當(dāng)?shù)卮迕窭煤缥茏晕鬯畮熘谐槿∥鬯?，并利用廢鐵進行土法粹銅，其萃取后的污水未經(jīng)處理直接排放至下游場地，礦山隨后采取了修建污水渠道等補救措施，但仍然存在溝渠滲漏等問題。造成場地內(nèi)污水肆流，土壤嚴重污染的現(xiàn)狀（污染現(xiàn)狀見圖1）。

圖1 污染場地現(xiàn)狀圖

1.2 場地地質(zhì)和水文地質(zhì)概況

污染場地涉及的地層從上至下簡述如下，第四系全新統(tǒng)（Q4）：主要為沖積、殘坡積物，巖性為粉土、粉質(zhì)粘土及泥砂、卵石等，厚度0～40m。二迭系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）：主要巖性為灰白色細砂巖、粉砂巖和頁巖，厚度大于100m。

污染涉及含水層位為風(fēng)化裂隙含水層：礦區(qū)巖石風(fēng)化平均深度56m，最深達140m。上部強風(fēng)化帶的裂隙被粘土充填，透水性微弱，試坑注水試驗滲透系數(shù)0.0047m/d；弱、微風(fēng)化帶裂隙中充填物較少，透水性強。水位埋深變化較大，一般20～30m，最深可達110m，含水層厚度20～30m。

2 調(diào)查方案設(shè)計

第二階段場地環(huán)境調(diào)查是以采樣與分析為主的污染證實階段，其針對該污染地塊內(nèi)可能存在的污染源進行初步采樣分析和詳細采樣分析，逐步減少調(diào)查的不確定性，并根據(jù)分析結(jié)果，確定污染物種類、濃度（程度）和空間分布[2]。

2.1 資料收集與分析

已有資料是本次場地環(huán)境調(diào)查的基礎(chǔ)，開展工作前必須全面收集，系統(tǒng)整理，去偽存真，綜合編制。資料的收集主要包括：場地利用變遷資料、場地環(huán)境資料、場地相關(guān)記錄、由政府機關(guān)和權(quán)威機構(gòu)所保存和發(fā)布的環(huán)境資料以及場地所在區(qū)域的自然和社會信息。通過對所收集資料的分析，判別場地內(nèi)或周圍區(qū)域當(dāng)前和歷史上可能存在的污染源。

2.2 地形測量

利用收集的1∶1萬地形圖資料，通過RDK、全站儀等測量儀器對場地內(nèi)地形、地物進行實地測量得到一部分地物點的精確坐標(biāo)，再用這些點的坐標(biāo)代替原來的坐標(biāo)，通過增加地物內(nèi)容和地形圖的調(diào)整以增加測量的精度，最后得到污染場地1∶2000的地形圖。為污染場地環(huán)境地質(zhì)調(diào)查及后期生態(tài)修復(fù)工程提供精確定位。

2.3 專項環(huán)境地質(zhì)調(diào)查

對污染場地周邊300～500m范圍內(nèi)按1∶5千比例尺進行專項環(huán)境地質(zhì)調(diào)查。地面調(diào)查采用1∶5千的手圖，利用手持GPS并結(jié)合地形地貌定位，采用便攜式重金屬快速分析儀及pH試紙進行現(xiàn)場半定量分析。以基本查明污染場地的分布范圍，主要的污染物種類，含（隔）水層的巖性結(jié)構(gòu)、厚度、分布及其變化，主要含水層（組）間的水力聯(lián)系，地下水補給、徑流、排泄條件。

2.4 初步采樣分析

（1）土壤取樣包括表層土和剖面土，不可以混采，應(yīng)區(qū)別加工處理。

（2）表層土壤樣品采集方法

①采樣點位布設(shè)

由于污染場地的污染物分布不明確，分布范圍較大。因此，本次初步采樣布點方法采用系統(tǒng)布點法，場地布設(shè)網(wǎng)度為：120m×120m。

②采樣方法

a.表層土壤樣品的采集一般采用挖掘方式進行[2]；

b.土壤采樣的基本要求為盡量減少土壤擾動，保證土壤樣品在采集過程不被二次污染；

c.在每個采樣點采集樣品1個，樣品量1kg左右；

d.采集的樣品要防止玷污。保證布袋的清潔，新布袋要清洗后使用。使用聚乙烯塑料袋對樣袋進行封存。

③采樣深度

表層土壤的采集深度為：垂深0～20cm。

④樣品編號

樣品編號以工作區(qū)位置、TR （土壤）、樣品點位號組成，1號土壤樣品：YT-TR-01。

⑤定點與標(biāo)繪

采樣點須使用手持GPS實地結(jié)合地形圖進行準(zhǔn)確定點。對采樣位置中心子樣點在顯眼處用紅油漆作標(biāo)記。

⑥采樣記錄

a.采用制定的采樣記錄卡進行文字記錄；

b.采樣記錄卡必須在現(xiàn)場采樣時使用鉛筆填寫清楚，待樣品交接審核完成后用黑色碳素筆跡填寫；

c.采樣記錄卡的內(nèi)容必須填寫準(zhǔn)確、真實、詳細、字跡清晰。不準(zhǔn)重抄或涂改。如有錯誤，應(yīng)重新填寫；

d.現(xiàn)場采集過程應(yīng)由相機進行照片或視頻記錄，并對采集地點周邊環(huán)境特征或標(biāo)志性建筑物進行照片記錄，待采集任務(wù)結(jié)束當(dāng)天對資料進行整理歸檔。

⑦平行樣采集

為了保證測試結(jié)果的可靠度，對采集的樣品進行一定比例的平行樣采集，對平行樣采集要求第一次采樣和第二次采樣由不同人、不同時間進行，第二次重復(fù)采樣人員根據(jù)第一次采樣坐標(biāo)及采樣標(biāo)志到達重復(fù)樣點位后，在原采樣坑的附近采樣，兩次采樣點的距離間隔應(yīng)在50m內(nèi)。不能在原坑中采取。

⑧采樣小組當(dāng)天采樣完成后，對所采集的土壤樣進行野外加工。不合格的樣品應(yīng)重新采取。

（3）深層土壤及地下水樣品采集工作方法

①采樣點位布設(shè)

a.深層土壤樣品采集地點與相對應(yīng)的淺層土壤樣品采集地點一致；

b.采樣按照土壤類型分層取樣，表層以下按平均0.5～2m分層取樣。

②采樣方法

a.深層土壤的采集以鉆孔取樣為主；

b.對已施工的全部鉆孔進行洗孔，待洗孔完成后采取有代表性的地下水樣品。

③采樣深度

剖面土壤的采集深度為：垂深方向上按0.5～1m、1～1.5m、1.5～2m、2～2.5m、2.5～3m、3～4m、4～5m、5～6m、6～8m、8～10m分層取樣。

④樣品編號

樣品編號以鉆孔、TR（土壤）、S（地下水）、樣品點位號組成，001號鉆孔0.5～1m第2號土壤樣品：ZK001-TR-02。

⑤采樣記錄

a.采用統(tǒng)一格式的采樣記錄卡進行文字記錄；

b.土壤柱狀剖面圖須描述清晰，并標(biāo)明土壤分層情況。

⑥定點與標(biāo)繪、平行樣采集與表層土的具體要求相同。

（4）對照樣品采集

在場地外東、南、西方向上各布設(shè)一個對照采樣點，采樣方法和要求與前述要求相同。以基本查明場地外污染狀況及污染物的運移途徑。

（5）分析指標(biāo)

由于初步采樣分析階段對場地信息了解不足，因此結(jié)合礦山的勘查資料、選礦堆浸資料及礦山環(huán)評等資料，根據(jù)保守性原則，按照第一階段調(diào)查確定的場內(nèi)外潛在污染源和污染物，同時考慮污染物的遷移轉(zhuǎn)化。將礦山生產(chǎn)過程中，包括污水遷移過程中所有潛在的污染物列為樣品檢測分析的項目。在初步采樣分析階段土壤、地下水監(jiān)測方案具體見表1、圖2。

表1 初步采樣分析階段土壤、地下水監(jiān)測方案表

圖2 初步采樣分析階段土壤、地下水監(jiān)測點位示意圖

2.5 詳細采樣分析

（1）采樣點位布設(shè)

根據(jù)初步采樣分析的結(jié)果，確定本次調(diào)查的場地關(guān)注污染物，對超標(biāo)區(qū)域和安全區(qū)域進行場地分區(qū)，之后在場地關(guān)注污染物超標(biāo)需治理區(qū)域采用系統(tǒng)布點法加密布設(shè)采樣點。

由于需要劃定污染邊界范圍，采樣單元面積不大于1600m2（40m×40m網(wǎng)格）。

（2）采樣深度

根據(jù)初步采樣分析的結(jié)果，確定污染場地詳細采樣分析階段各采樣點的采樣深度。

（3）采樣方法

根據(jù)初步采樣階段的結(jié)果，對樣品的采集方法、樣品收集、保存、運輸和儲存進行評估，以確保土壤及地下水樣品具有代表性，若發(fā)現(xiàn)問題進行相應(yīng)的調(diào)整。

（4）分析指標(biāo)

根據(jù)初步調(diào)查結(jié)果，制定樣品分析方案。樣品分析項目以已確定的場地關(guān)注污染物為主。

3 數(shù)據(jù)評估和結(jié)果分析

3.1 數(shù)據(jù)評估是否需要補充采樣分析。

3.2 結(jié)果分析

根據(jù)土壤和地下水檢測結(jié)果進行統(tǒng)計分析，選取Kring泛克立格法網(wǎng)格化，利用MAPGIS6.7軟件來完成網(wǎng)格數(shù)據(jù)生成，設(shè)置合理的等值線間隔，以單元數(shù)據(jù)勾繪等值線成圖。為了反映不同污染指標(biāo)分布特征，各污染物分布圖以藍色區(qū)代表低含量區(qū)，以紅色區(qū)代表高含量區(qū)。在二個基本色區(qū)中，為了更加客觀自然地表達含量起伏特征，采取了在各色區(qū)中按等量線區(qū)間實行色層逐步升高或降低自然過渡的辦法來表現(xiàn)含量的升高或降低。

最終以各污染指標(biāo)不同深度的元素異常圖，來直觀的反應(yīng)不同深度下各關(guān)注污染物在平面上的濃度水平，以達到識別各污染指標(biāo)空間分布特征的目的（如圖3）。

圖3 1～1.5m及1.5～2m砷元素異常圖

4 結(jié)論

（1）以MAPGIS6.7軟件繪制的各元素不同深度的異常圖能較直觀的反映各污染物空間分布特征。

（2）銅礦山的開采、生產(chǎn)對土地造成的污染總體處于失控狀態(tài)，所存在的問題應(yīng)該引起相關(guān)礦企的重視。

（3）調(diào)查可以進一步研究，利用GMS、MODFLOW等數(shù)值模擬軟件，模擬在特定情況下各污染物在土壤中的遷移，以幫助企業(yè)科學(xué)評判污染風(fēng)險。

（4）方案的實施，將為后期場地風(fēng)險評估和修復(fù)設(shè)計提供基礎(chǔ)資料。

[1]鄒兆莊，溫志堅.鈾礦山放射性污染場地修復(fù)技術(shù)方法研究.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，2015，5.

[2]環(huán)境保護部.場地環(huán)境調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則（發(fā)布稿）.中華人民共和國國家環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)（HJ25.1-2014），2014.

整理調(diào)查信息和檢測結(jié)果，檢測結(jié)果數(shù)據(jù)包括樣品的各項指標(biāo)基本分析、平行樣分析數(shù)據(jù)以及元素的檢出限等。根據(jù)原始分析數(shù)據(jù)的類別把原始數(shù)據(jù)進行分解，把分析數(shù)據(jù)與分析單元坐標(biāo)進行配對，然后分別編制表層土樣、深層土樣、水樣及重復(fù)樣的Excel數(shù)據(jù)文件。以該數(shù)據(jù)文件作為數(shù)據(jù)入庫、污染指標(biāo)參數(shù)統(tǒng)計和各類圖件編制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件。

評估檢測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，分析數(shù)據(jù)的有效性和充分性，確定

X832

A

2095-2066（2016）35-0009-03

2016-11-9

耿小庫（1979-），男，地礦工程師，碩士，主要從事水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)工作。