詹良通　龔　標(biāo)　林偉岸　陳云敏

(浙江大學(xué)巖土工程研究所，軟弱土與環(huán)境土工教育部重點(diǎn)實(shí)驗室　杭州　310058)

?

工(礦)業(yè)污染場地鉆探取樣技術(shù)要求及選用方法探討*

詹良通龔標(biāo)林偉岸陳云敏

(浙江大學(xué)巖土工程研究所，軟弱土與環(huán)境土工教育部重點(diǎn)實(shí)驗室杭州310058)

鉆探取樣是污染場地勘察與評估的重要環(huán)節(jié)?；跉W美發(fā)達(dá)國家的污染場地勘察工程實(shí)踐經(jīng)驗及相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，本文闡明了污染場地鉆探取樣的質(zhì)量要求(即保持物理和化學(xué)原狀性)取決于土樣所需的測試項目和所含污染物的化學(xué)穩(wěn)定性，梳理了適用于污染場地各種鉆進(jìn)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用的土類，以及各種取樣技術(shù)特點(diǎn)及配套的取樣器。在此基礎(chǔ)上，針對不同類型污染場地提出了鉆進(jìn)取樣技術(shù)選用方法，用于指導(dǎo)工(礦)業(yè)污染場地的勘察工程實(shí)踐。

污染場地取樣質(zhì)量鉆進(jìn)取樣污染物種類

0　引　言

污染場地是指因堆積、儲存、處置、遷移等方式集聚了有害物質(zhì)的，對人體或環(huán)境產(chǎn)生危害或具有潛在危害的區(qū)域或空間(李廣賀，2010)。為了使污染場地的識別、監(jiān)測、評價、修復(fù)等實(shí)踐活動更加規(guī)范化，美國、荷蘭、英國、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家80年代以來頒布了一系列相關(guān)法規(guī)或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(陳鴻漢等，2006；谷慶寶等，2007；張勝田等，2007；余勤飛等，2013)，我國則先后于2009年、2014年頒布了《污染場地土壤環(huán)境管理暫行辦法》(征求意見稿)、《場地環(huán)境監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》兩部法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。上述文件對污染場地的定義雖然不盡相同，但都包括了兩層含義：一是污染場地是一個包含土壤、水體(地表水或地下水)等介質(zhì)的特定空間或區(qū)域；二是這一特定的空間或區(qū)域已被人類活動(如工業(yè)行為、礦山開采、垃圾填埋等)引起的有害物質(zhì)污染，并且這些污染已對空間或區(qū)域內(nèi)的居民或自然環(huán)境產(chǎn)生了危害或者存在潛在的危害，例如地下水污染威脅人類飲用水源、土壤污染影響植物的生長等(周友亞等，2007)。

近年來，隨著城市的發(fā)展和城市圈的擴(kuò)大，許多原本位于城區(qū)的污染企業(yè)逐步遷離，遺留下了大量污染場地，導(dǎo)致我國各城市場地污染問題愈發(fā)嚴(yán)重。初步估計，我國各類工業(yè)污染場地多達(dá)數(shù)十萬，其中大多數(shù)分布在老工業(yè)基地和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)(駱永明，2011)。這些污染場地的盲目開發(fā)利用會引發(fā)現(xiàn)場施工人員中毒事件、環(huán)境污染事故甚至是群體性事件，例如，2004年北京市地鐵工程施工至宋家莊建筑工地(原北京市紅獅涂料廠)時掘出毒氣導(dǎo)致工人中毒事件(高艷麗等，2013)和2006年湖北某房地產(chǎn)建設(shè)工地(原武漢市農(nóng)藥廠)開發(fā)過程毒倒工人事件等(駱永明，2011)。因此，這些污染場地開發(fā)利用之前必須對其污染狀況進(jìn)行勘察和評價(劉雅可等，2011)。污染場地環(huán)境評價通常包括污染識別、采樣分析和污染風(fēng)險評估3個階段(李廣賀，2010)，其中采樣分析是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。工(礦)業(yè)生產(chǎn)造成污染場地具有以下特點(diǎn)：(1)污染物遷移深度大，埋深達(dá)十幾甚至幾十米(駱永明，2011)；(2)污染物空間分布離散性大；(3)多種污染物(重金屬、有機(jī)污染物等)共存；(4)土壤和地下水同時受到不同程度的污染。這樣的污染場地鉆探取樣技術(shù)要求高，其難度顯著大于農(nóng)業(yè)用地淺層污染土壤的取樣。目前我國非常缺乏這方面的技術(shù)積累，也尚未制訂相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?？上驳氖?，近年來已有少數(shù)勘察和環(huán)評單位開始參照歐美發(fā)達(dá)國家的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和指南(ASTM D6169，2005；ASTM D6286，2012)開展了一些有意義實(shí)踐工作。

鑒于工(礦)業(yè)污染場地復(fù)雜性和取樣技術(shù)困難，本文基于歐美發(fā)達(dá)國家的相關(guān)文獻(xiàn)資料及工程實(shí)踐經(jīng)驗，對污染場地鉆進(jìn)取樣的技術(shù)要求及最新技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行了歸納總結(jié)，闡明了不同類型污染場地鉆進(jìn)取樣的質(zhì)量要求，梳理了現(xiàn)有各種鉆進(jìn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適合的土類及各種取樣技術(shù)特點(diǎn)及配套取樣器，提出了不同類型污染場地的鉆進(jìn)取樣技術(shù)選用方法，為污染場地的勘察評估提供了重要的依據(jù)。

1　污染場地鉆進(jìn)取樣的質(zhì)量要求

美國材料測試標(biāo)準(zhǔn)《Standard Guide for Selection of Soil and Rock Sampling Devices Used with Drill Rigs for Environmental Investigations》(ASTM D6169)采用物理原狀性和化學(xué)原狀性描述土樣質(zhì)量，其中物理原狀性是指在鉆進(jìn)、取樣過程中土體的物理和水力性質(zhì)(結(jié)構(gòu)、密度、含水量)保持不變；化學(xué)原狀性是指在鉆進(jìn)、取樣過程中土體的化學(xué)性質(zhì)(污染物成分及含量)保持不變。

在鉆進(jìn)取樣過程中，污染物受到擾動，發(fā)生揮發(fā)、排氣、微生物作用、氧化還原反應(yīng)以及與取樣器材料發(fā)生相互作用。根據(jù)污染物化學(xué)性質(zhì)在受到擾動時是否發(fā)生改變，ASTM D6169將巖土體中污染物劃分成穩(wěn)定污染物和不穩(wěn)定污染物，前者是指在受到擾動時化學(xué)性質(zhì)不易發(fā)生變化的污染物，代表性污染物有：碳酸鹽、性質(zhì)穩(wěn)定的重金屬(如鋅、銅)、無揮發(fā)性的有機(jī)農(nóng)藥、有機(jī)碳等；后者是指在受到擾動時，化學(xué)性質(zhì)易發(fā)生變化的污染物，代表性污染物有：易發(fā)生氧化還原反應(yīng)的重金屬、汞、氰化物、微生物、含氮和硫的物質(zhì)、揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)污染物等。

污染場地鉆進(jìn)取樣的質(zhì)量要求與測試項目和土樣中所含污染物種類有關(guān)。根據(jù)土樣所需的測試項目和所含污染物的種類，ASTM D6169對污染土的鉆進(jìn)取樣質(zhì)量要求做了如下規(guī)定：(1)對于要測定污染土的物理和水力性質(zhì)的土樣，鉆進(jìn)取樣過程中需保持物理原狀性；(2)對于要測定污染土的化學(xué)性質(zhì)(污染物成分及含量)的土樣，當(dāng)含有穩(wěn)定污染物時，鉆進(jìn)取樣過程中需保持化學(xué)原狀性，可以取用擾動樣；當(dāng)含有不穩(wěn)定污染物時，則需同時保持物理原狀性和化學(xué)原狀性。

表1　鉆進(jìn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適合的土體類型

Table 1　Advantages and disadvantages of drilling method and applicable soil type

鉆進(jìn)方法振動鉆進(jìn)螺旋鉆進(jìn)液壓旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)空氣旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)優(yōu)點(diǎn)?通常不使用鉆進(jìn)沖洗液?通常不使用鉆進(jìn)沖洗液?結(jié)合取樣器能取得保持化學(xué)原狀性和物理原狀性土樣?基本能夠在各種環(huán)境中達(dá)到鉆進(jìn)和取樣的深度?結(jié)合取樣器能取得保持化學(xué)原狀性和物理原狀性土樣?基本能夠在各種環(huán)境中達(dá)到鉆進(jìn)和取樣的深度?結(jié)合取樣器能取得保持化學(xué)原狀性和物理原狀性土樣缺點(diǎn)?鉆進(jìn)過程中的周期性振動使土體發(fā)生擾動?飽和土及粗礫石、卵石中難鉆進(jìn)?鉆進(jìn)沖洗液可能改變孔內(nèi)流體的化學(xué)性質(zhì)?礫石層中鉆進(jìn)沖洗液易流失?地下水位以下鉆進(jìn)時需注入泡沫,可能影響地下水水質(zhì)?空氣帶走土樣中揮發(fā)性的有機(jī)物,威脅施工人員的健康適合的土體類型?黏性土、粉土、砂土?非飽和黏性土?除礫石外的大部分土體?不含揮發(fā)性半揮發(fā)性污染物?不易發(fā)生塌孔的土體

2　適用于污染場地的鉆進(jìn)取樣技術(shù)

污染場地鉆進(jìn)取樣技術(shù)一般根據(jù)土樣質(zhì)量要求來選擇。當(dāng)需測試污染土的物理和水力性質(zhì)時，土樣需保持物理原狀性，其鉆進(jìn)取樣技術(shù)與傳統(tǒng)的巖土工程原狀樣的鉆取相同，可參照我國標(biāo)準(zhǔn)《原狀土取樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JBJ 89-92和《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001進(jìn)行鉆進(jìn)取樣。當(dāng)需測試污染土化學(xué)性質(zhì)時，其鉆進(jìn)取樣技術(shù)與傳統(tǒng)的巖土工程鉆進(jìn)取樣技術(shù)有所不同，分別從鉆進(jìn)和取樣兩個環(huán)節(jié)進(jìn)行梳理如下：

2.1鉆進(jìn)技術(shù)

污染場地鉆進(jìn)需選用合適的鉆進(jìn)方法，其選用原則：能夠在相應(yīng)的土體類型中實(shí)施順利鉆進(jìn)和盡可能減少土樣的污染及擾動。美國材料測試標(biāo)準(zhǔn)《Standard Guide for Selection of Drilling Methods for Environmental Site Characterization》(ASTM D6286)對適用于污染場地鉆進(jìn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適合的土體類型進(jìn)行了描述(ASTM D6286，2012)，詳(表1)。

地質(zhì)鉆孔中常用鉆進(jìn)沖洗液來排渣和冷卻鉆頭，但對于污染場地鉆探取樣，沖洗液的使用可能會改變土樣的化學(xué)性質(zhì)，如發(fā)生污染物濃度稀釋，因此污染場地的鉆進(jìn)盡可能不使用或少用沖洗液。不使用或較少使用沖洗液的鉆進(jìn)方法包括振動、螺旋鉆進(jìn)。其中振動鉆進(jìn)適合在黏性土、粉土、砂土中鉆進(jìn)，土樣易發(fā)生擾動；螺旋鉆進(jìn)適合在非飽和黏性土中鉆進(jìn)，結(jié)合合適的取樣器能夠取到原狀樣。

對于堅硬的地層，通常需要使用沖洗液協(xié)助鉆進(jìn)，這種情況下使用套管能夠有效減少沖洗液的損失及沖洗液對土樣化學(xué)性質(zhì)的影響，需要搭配套管使用的鉆進(jìn)方法包括液壓旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、空氣旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等(ASTM D6286，2012)。液壓旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)常采用泥漿作為沖洗液，適合除礫石外的大部分土體?？諝庑D(zhuǎn)鉆進(jìn)是采用壓縮空氣作為沖洗液(ASTM D5782，2012)，適合于不含揮發(fā)性半揮發(fā)性污染物、不易發(fā)生塌孔的土體。

2.2取樣技術(shù)

污染場地的取樣技術(shù)涉及取樣方法和取樣器的選擇，其選用的原則：能夠在相應(yīng)的土體類型中順利取樣和盡可能減少對土樣的擾動與污染。

2.2.1取樣方法

ASTM D6169中推薦了壓入式、貫入式和旋轉(zhuǎn)式3種取樣方法，其各自的特點(diǎn)、適合的土類及配套取樣器(表2)。

表2　取樣方法、配套的取樣器及各自適合采取的土體類型

Table 2　Drilling methods and their applicable sampler and soil type

取樣方法壓入式貫入式旋轉(zhuǎn)式特點(diǎn)?采用液壓驅(qū)動或足夠的重量使取樣器連續(xù)向下運(yùn)動?對土樣的擾動較小?使用63.5kg的重錘錘擊鉆桿,使取樣器向下運(yùn)動?對土樣的擾動較大?使用碳質(zhì)合金鉆頭旋轉(zhuǎn)切削使得取樣器向下運(yùn)動?對土樣擾動很小配套取樣器?薄壁取樣器?活塞式取樣器?厚壁取樣器?Pitcher、Denison取樣器適合的土體類型?流塑-可塑黏性土?黏性土、粉土、砂土?黏性土、粉土、砂土

2.2.2取樣器

對于污染場地，ASTM D6169 中推薦了敞口薄壁取樣器、活塞式薄壁取樣器、Denison 取樣器、Pitcher取樣器等，其各自的特點(diǎn)如下：

2.2.2.1敞口薄壁取樣器

土樣要求保持物理原狀性時，敞口薄壁取樣器可采取流塑-可塑的黏性土(ASTM D6169，2005)；土樣要求保持物理和化學(xué)原狀性時，敞口薄壁取樣器僅適合地下水位以上流塑-可塑黏性土的取樣。該取樣器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。取樣器由取樣接頭、薄壁管，單向閥球(JGJ89，1992)組成。一般采用壓入式取樣，壓入取樣器時，殘土和漿液沿單向閥排出，土樣進(jìn)入薄壁管。單向閥出口的面積必須足夠大，以避免快速壓入時取樣器內(nèi)形成反壓壓縮土樣(劉海剛，1990)。ASTM D6169規(guī)定取樣器頭部的兩個溢流孔直徑不小于9mm，單向閥出口面積不小于3.9cm2。

2.2.2.2活塞式薄壁取樣器

活塞式薄壁取樣器可采取流塑-可塑的黏性土(ASTM D6169，2005)。取樣器在敞口薄壁取樣器的基礎(chǔ)上增加了活塞錐卡機(jī)構(gòu)，克服了前者易掉樣的缺點(diǎn)，具有取樣率高、取樣質(zhì)量好的特點(diǎn)。分為自由活塞式及固定活塞式兩種，其中自由活塞式取樣器在取樣過程中會對土樣造成擾動，固定活塞式取樣器能夠取得原狀樣。固定活塞式取樣器的活塞桿通過取土器的頭部經(jīng)由鉆管連到地面并固定，錐卡機(jī)構(gòu)使得活塞桿只能向上運(yùn)動、向下鎖緊。下放取樣器的時候，活塞位于取樣管刃口端部，活塞桿與鉆桿一起下放，活塞能有效排開孔底浮土；到達(dá)取樣位置后，用鉆桿把取樣管壓入土中并進(jìn)行取樣，固定活塞可以限制土樣進(jìn)入取樣管后引起的頂端膨脹上凸；向上提樣的時候，固定活塞與土樣間產(chǎn)生真空以隔絕土樣頂端的水壓、氣壓，有助于防止逃土。自由活塞式除了活塞桿不延伸至地面連接固定外，結(jié)構(gòu)與固定式基本相同。這種取樣器缺點(diǎn)在于開始下入后難以準(zhǔn)確掌握活塞的位置，取樣器壓入時土樣將活塞頂起，土樣擠壓活塞時容易被擾動，原狀性不及固定活塞式。

2.2.2.3Denison 取樣器和Pitcher取樣器

Denison 取樣器和Pitcher取樣器即可用來采取可塑-堅硬的黏性土，也可用于無黏性土(ASTM D6169，2005)。取樣器的結(jié)構(gòu)(圖1)。

Denison取樣器由內(nèi)、外兩種巖心管組成，外管的設(shè)置起到臨時套管的作用。外管與鉆桿連接可旋轉(zhuǎn)，下端裝合金鉆頭，內(nèi)管下端連接管靴，管靴伸出外管，以避免沖洗液進(jìn)入內(nèi)管，內(nèi)管中還裝有嵌入式襯筒，以減少免除敲擊取樣時對土樣的擾動，并避免內(nèi)管金屬材料對土樣的二次污染。取樣時外管旋轉(zhuǎn)推進(jìn)，內(nèi)管由于軸承連接不跟轉(zhuǎn)，只承受上部鉆探設(shè)備傳來的壓力。內(nèi)管管靴在外管底端鉆頭切割土層時壓入土層，隨著取樣器的不斷鉆進(jìn)，土樣被壓入襯筒之中。沖洗液經(jīng)由鉆桿和內(nèi)、外管之間的環(huán)狀間隙到達(dá)孔底，從而避免了與土樣直接接觸，同時起到冷卻鉆頭和排渣作用。

Pitcher取樣器是Denison取樣器的改進(jìn)型，改進(jìn)之處在于利用一個豎向彈簧自動調(diào)節(jié)內(nèi)管管靴伸出外管的長度，以適應(yīng)不同軟硬程度的地層。當(dāng)遇到比較硬的地層，內(nèi)管管靴會自動縮小伸出外管的長度，以免內(nèi)管管靴被硬土層損壞。

圖1　Denison取樣器和Pitcher取樣器Fig.1　The sampler of Denison and Pitcher1.軸承；2.滑動閥；3.調(diào)壓彈簧；4.內(nèi)管接頭；5.內(nèi)管；6.外管；7.外管鉆頭；8.內(nèi)管管靴

3　不同類型污染場地的鉆進(jìn)取樣技術(shù)選用方法

如前所述，根據(jù)上述鉆進(jìn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適合的土體類型(表1)、取樣方法的特點(diǎn)(表2)、取樣器的特點(diǎn)，本文提出了適合于不同類型污染場地的鉆進(jìn)取樣技術(shù)選用方法(表3)。

表3　不同類型污染場地的鉆進(jìn)取樣技術(shù)選用方法

Table 3　Selection of drilling and sampling techniques for different types of contaminated sites

質(zhì)量要求污染物鉆進(jìn)方法取樣器適用土類黏性土粉土砂土流塑-可塑可塑-堅硬密實(shí)松散化學(xué)原狀性穩(wěn)定污染物A、振動鉆進(jìn)①厚壁取樣器②敞口薄壁取樣器③自由活塞式取樣器④固定活塞式取樣器⑤Pitcher、Denison取樣器A+①②A+①A+①A+①A+①B、螺旋鉆進(jìn)B+①②③④⑤B+①⑤———C、液壓旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)C+①②③④⑤C+①⑤C+①⑤C+①⑤C+①⑤D、空氣旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)D+①②③④⑤D+①⑤D+①⑤D+①⑤D+①⑤物理+化學(xué)原狀性不穩(wěn)定污染物*B、螺旋鉆進(jìn)*B+②④⑤*B+⑤———*C、液壓旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)*C+②④⑤*C+⑤*C+⑤*C+⑤**C+⑤*D、空氣旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)*D+②④⑤*D+⑤*D+⑤*D+⑤**D+⑤

1.字母+編號：適合的鉆進(jìn)方法及可搭配使用的取樣器；—：不適合的鉆進(jìn)方法；2.鉆進(jìn)方法A—D：設(shè)備由簡單到復(fù)雜，鉆進(jìn)效率由低到高，鉆進(jìn)質(zhì)量逐步提高；其中A僅能保持化學(xué)原狀性，B、C、D可保持物理和化學(xué)原狀性；3.取樣器①—⑤：取樣裝置由簡單到復(fù)雜，取樣質(zhì)量逐步提高；其中①、③取樣過程中會對土樣造成擾動，僅能保持化學(xué)原狀性，②、④、⑤可保持物理和化學(xué)原狀性；4.螺旋鉆進(jìn)：僅適合地下水位以上地層；5.*B+②④⑤：地下水位以上3種取樣器都可用，地下水位以下②不適合；6.**C+⑤、**D+⑤：取樣時需在底靴上加置逆爪，必要時需對土樣進(jìn)行凍結(jié)處理取得物理原狀樣；7.*D、空氣旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)：不適合鉆進(jìn)含揮發(fā)性半揮發(fā)性有機(jī)污染物的地層

3.1含穩(wěn)定污染物的污染場地鉆進(jìn)取樣技術(shù)

當(dāng)污染物的性質(zhì)穩(wěn)定時，取樣時需保持化學(xué)原狀性，土樣結(jié)構(gòu)可以發(fā)生改變但化學(xué)性質(zhì)保持不變。

流塑-可塑黏性土可采用振動、螺旋、液壓旋轉(zhuǎn)、空氣旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等鉆進(jìn)方法，振動鉆進(jìn)可搭配厚壁、薄壁取樣器取樣，螺旋、液壓旋轉(zhuǎn)、空氣旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)可搭配厚壁取樣器、敞口薄壁取樣器、自由活塞式取樣器、固定活塞式取樣器、Pitcher取樣器、Denison取樣器取樣?？伤?堅硬黏性土可采用振動、螺旋、液壓旋轉(zhuǎn)、空氣旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等鉆進(jìn)方法，振動鉆進(jìn)可搭配厚壁取樣器取樣，螺旋、液壓旋轉(zhuǎn)、空氣旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)可搭配厚壁取樣器、Pitcher取樣器、Denison取樣器取樣。粉土可采用振動、液壓旋轉(zhuǎn)、空氣旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等鉆進(jìn)方法，振動鉆進(jìn)可搭配厚壁取樣器取樣，液壓旋轉(zhuǎn)、空氣旋轉(zhuǎn)可搭配鉆進(jìn)巖心鉆頭、厚壁取樣器、Pitcher取樣器、Denison取樣器取樣。砂土可采用振動、螺旋、液壓旋轉(zhuǎn)、空氣旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等鉆進(jìn)方法，振動鉆進(jìn)可搭配厚壁取樣器取樣，螺旋、液壓旋轉(zhuǎn)、空氣旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)可搭配厚壁取樣器、Pitcher取樣器、Denison取樣器取樣。

在地下水位以上土層中鉆進(jìn)時不可使用沖洗液或向鉆孔內(nèi)注水，在地下水位以下土層中鉆進(jìn)時或者鉆進(jìn)過程中如果使用了沖洗液，則需使用套管以防止鉆進(jìn)過程中污染物的交叉污染(JGJ89，1992；ASTM D6169，2005)。

3.2含不穩(wěn)定污染物的污染場地鉆進(jìn)取樣技術(shù)

當(dāng)污染物的性質(zhì)不穩(wěn)定時，取樣時需同時保持物理原狀性和化學(xué)原狀性。土樣的物理和水力性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等都保持不變。

流塑-可塑黏性土可采用螺旋、液壓旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等鉆進(jìn)方法，地下水位以上時可搭配敞口薄壁取樣器、固定活塞式取樣器、Pitcher取樣器、Denison取樣器取樣，地下水位以下時敞口薄壁取樣器不適用?？伤?堅硬黏性土可采用螺旋、液壓旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等鉆進(jìn)方法，搭配Pitcher取樣器、Denison取樣器取樣。粉土及砂土可采用液壓旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，搭配Pitcher取樣器、Denison取樣器取樣。其中松散的砂土取樣時需在底靴上加置逆爪，但存在爪簧擠壓劃傷土樣或掉樣的問題，必要時可以對土樣進(jìn)行凍結(jié)處理(ASTM D6169，2005)以取得原狀樣。

同樣對于地下水位以上土層應(yīng)采用干法鉆進(jìn)，不得注水或使用沖洗液(JGJ89，1992)，地下水位以下的土層中鉆進(jìn)或者鉆進(jìn)過程中如使用了鉆進(jìn)沖洗液，需使用套管以防止鉆進(jìn)過程中污染物的交叉污染(ASTM D6169，2005)。

值得注意的是，我國的污染場地大多是復(fù)合污染形式存在，即多數(shù)情況是不穩(wěn)定污染物和穩(wěn)定污染物共存。若污染場地中同時存在不穩(wěn)定污染物和穩(wěn)定污染物，鉆進(jìn)取樣時應(yīng)保持物理原狀性和化學(xué)原狀性，以防止不穩(wěn)定污染物在鉆進(jìn)取樣過程中化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，影響檢測結(jié)果。

3.3土水同時污染

目前，我國總體上缺乏針對污染場地的有效勘查方法與手段，多沿用巖土工程傳統(tǒng)勘查手段，如鉆探、井探等。巖土工程傳統(tǒng)勘查手段直接用于污染場地勘查存在主要不足之處是取樣提升過程土樣常常受地下水(污染的或未污染的)浸泡，難以保存土樣化學(xué)原狀性，導(dǎo)致土樣污染物分析結(jié)果無法準(zhǔn)確反映其原位特征，因此本文參照國內(nèi)外規(guī)范主要提出了以下幾點(diǎn)措施：

(1)鉆進(jìn)時避免引入水或新的污染物，地下水位上下采用不同的鉆進(jìn)方法。即水位以上土層使用干法鉆進(jìn)，不使用沖洗液或向鉆孔內(nèi)注水；水位以下的土層中使用沖洗液時需使用套管以防止鉆進(jìn)過程中污染物的交叉污染。

(2)取樣時應(yīng)避免土樣原狀性發(fā)生改變，土和水一起取樣并做好密封措施，防止取樣時水的泄漏以及地層中的水進(jìn)入樣品中，根據(jù)各種取樣器的特點(diǎn)，地下水位以下ASTM D6169推薦采用固定活塞式取樣器及Pitcher、Denison取樣器進(jìn)行取樣。

(3)進(jìn)一步研發(fā)可保持土樣原狀性的鉆進(jìn)取樣技術(shù)和設(shè)備。目前，鉆進(jìn)取樣質(zhì)量和操作的簡便性往往難以兼顧，研發(fā)更先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)以提高取樣的質(zhì)量、降低操作的難度，在水土同時污染時提高取樣的成功率。

3.4避免二次污染措施

鉆進(jìn)準(zhǔn)備階段，鉆機(jī)、鉆具、工具等都必須清洗一遍，保證機(jī)具清潔，施工人員必須自我清洗并佩戴乳膠手套，避免鉆進(jìn)過程中機(jī)具和人員對土樣的污染。取樣過程中，取樣器的內(nèi)管內(nèi)以嵌入的方式安裝有襯筒，襯筒一般使用不與污染物發(fā)生反應(yīng)的材料制成，從而將土樣與取樣器隔開，防止取樣器對土樣的污染。對于有機(jī)物應(yīng)首選金屬作為襯筒材料，對于重金屬則應(yīng)該選擇塑料作為襯筒材料。金屬襯墊通常是由鋼或黃銅制成，也可由鋁或者其他金屬制成，必要時可以采用不銹鋼材料。塑料襯墊通常采用PVC或丙烯酸樹脂，對于高活性的污染物采用聚四氟乙烯等化學(xué)惰性材料(ASTM D6169，2005)。

4　結(jié)　語

(1)鉆進(jìn)取樣的質(zhì)量要求取決于土樣需要進(jìn)行的測試項目及所含污染物的種類：要測定污染土的物理和水力性質(zhì)的土樣，鉆進(jìn)取樣過程中需保持物理原狀性；對于要測定污染土的化學(xué)性質(zhì)(污染物成分及含量)的土樣，當(dāng)含有穩(wěn)定污染物時，鉆進(jìn)取樣過程中需保持化學(xué)原狀性，可以取用擾動樣；當(dāng)含有不穩(wěn)定污染物時，則需同時保持物理原狀性和化學(xué)原狀性。

(2)根據(jù)鉆進(jìn)取樣的質(zhì)量要求，結(jié)合各種鉆進(jìn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適合的土體類型(表1)、取樣方法的特點(diǎn)及配套的取樣器(表2)，本文提出了適合不同類型污染場地的鉆進(jìn)取樣技術(shù)選用方法(表3)及避免土樣二次污染的措施。

(3)本文提出的不同類型污染場地的鉆進(jìn)取樣技術(shù)選用方法可用于指導(dǎo)工(礦)污業(yè)染場地的勘察工程實(shí)踐，建議通過今后的工程實(shí)踐進(jìn)一步完善該選用方法。

ASTM.2005.Standard Guide for Selection of Soil and Rock Sampling Devices Used with Drill Rigs for Environmental Investigations(ASTM standard D6169)[S].American Society for Testing and Materials(ASTM) International．

ASTM.2012.Standard Guide for Selection of Drilling Methods for Environmental Site Characterization(ASTM standard D6286)[S].American Society for Testing and Materials(ASTM)International．

ASTM.2012.Standard Guide for Use of Direct Air-Rotary Drilling for Geoenvironmental Exploration and the Installation of Subsurface Water-Quality Monitoring Devices(ASTM standard D5782)[S].American Society for Testing and Materials(ASTM)International．

Chen H H，Chen H W，He J T，et al.2006.Health-based risk assessment of contaminated sites：Principles and methods[J].Earth Science Frontiers，13(1)：216～223．

Gao Y L，Liu S W.2013.Problems and analysis on contaminated sites caused by urbanization[N].World Environment，(2)：40～41．

Gu Q B，Yan Z G，Zhou Y Y，et al.2007.Critical review of superfund act and environmental management of superfund sites[J].Research of Environmental Sciences，20(5)：84～88．

Li G H.2010.Technologies on environmental risk assessment and remediation of contaminated sites[M].Beijing：China Environmental Sciences Press．

Liu H G.1990.The structure of the thin wall sampler and sampling process analysis[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering，12(6)：76～83．

Liu Y K，Han H，Yu Y.2011.Application on environmental hydrogeological investigation in contaminated site[J].Site Investigation Science and Technology，(2)：34～39．

Luo Y M.2011.Contaminated site remediation in China：progresses，problems and prospects[J].The Administration and Technique of Environmental Monitoring，23(3)：1～6．

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People，s Republic of China.1992.Technical standard for sampling of undisturbed soils JGJ89-92[S].Beijing：China Standard Press．

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People，s Republic of China.2009.Code for investigation of geotechnical engineering GB50021-2001[S].Beijing：Chian Architecture & Building Press．

Yu Q F，Hou H，Bai Z K，et al.2013.Frame construction of national classification system for contaminated sites in China[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，29(12)：228～234．

Zhang S T，Lin Y S，Hua X M，et al.2007.The facing problems and countermeasures of Chinese contaminated cite management[J].Environmental Science and Management，32(6)：5-7+29．

Zhou Y Y，Yan Z G，Guo G L，et al.2007.The national classification management mode and method of contaminated sites[J].Environmental Protection，(10)：32～3．

陳鴻漢，諶宏偉，何江濤，等.2006.污染場地健康風(fēng)險評價的理論和方法[J].地學(xué)前緣，13(1)：216～223．

高艷麗，劉世偉.2013.城市化引發(fā)的污染場地問題詳解與分析——看污染場地修復(fù)這十年[N].世界環(huán)境，(2)：40～41．

谷慶寶，顏增光，周友亞，等.2007.美國超級基金制度及其污染場地環(huán)境管理[J].環(huán)境科學(xué)研究，20(5)：84～88．

李廣賀，李發(fā)生，張旭，等.2010.污染場地環(huán)境風(fēng)險評價與修復(fù)技術(shù)體系[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社．

劉海剛.1990.薄壁取土器的結(jié)構(gòu)及取樣過程分析[J].巖土工程學(xué)報，12(6)：76～83．

劉雅可，韓華，于巖.2011.污染場地環(huán)境水文地質(zhì)勘察技術(shù)的應(yīng)用探討[J].勘察科學(xué)技術(shù)，(2)：34～39．

駱永明.2011.中國污染場地修復(fù)的研究進(jìn)展、問題與展望[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，23(3)：1～6．

余勤飛，侯紅，白中科，等.2013.中國污染場地國家分類體系框架構(gòu)建[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，29(12)：228～234．

張勝田，林玉鎖，華小梅，等.2007.中國污染場地管理面臨的問題及對策[J].環(huán)境科學(xué)與管理，32(6)：5～7，29．

中華人民共和國建設(shè)部.1992.原狀土取樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JGJ89-92[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．

中華人民共和國建設(shè)部.2009.巖土工程勘察規(guī)范GB50021-2001[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社．

周友亞，顏增光，郭觀林，等.2007.污染場地國家分類管理模式與方法[J].環(huán)境保護(hù)，(10)：32-35．

TECHNICAL REQUIREMENT AND SELECTION OF DRILLING AND SAMPLING TECHNIQUES FOR CONTAMINATED SITES BY CHEMISTRY AND MINING INDUSTRY

ZHAN LiangtongGONG BiaoLIN WeianCHEN Yunmin

(MOE Key Laboratory of Soft Soils and Geo-environmental Engineering，Zhejiang University，Hangzhou310058)

Drilling and sampling is an important step for the investigation and assessment of contaminated sites.This paper is based on the practical experience of site investigation in European and American Countries and the relevant technical literatures.It states that the quality of drilling and sampling，i.e.，keeping physical and chemical intactness of samples，depends on the soil testing items required and the type of contaminants enclosed.Then it summarizes the advantages and disadvantages of the drilling methods being suitable for contaminated sites and their applicable soil types.The characteristics of the sampling methods being suitable for contaminated sites and the applicable samplers are also presented.Thereafter，a table is proposed for the selection of appropriate drilling and sampling methods for different types of contaminated sites.The table provides a guide for the site investigation of contaminated lands by chemistry and mining industry.

Contaminated site，Qualify of sampling，Drilling，Sampling，Type of contaminants

10.13544/j.cnki.jeg.2016.04.021

2015-03-16;

2016-04-13.

國家“863”計劃課題(2012AA062601)，國家自然科學(xué)基金項目(51378466)資助.

詹良通(1972-)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，從事非飽和液氣運(yùn)移及環(huán)境巖土工程研究.Email: zhanlt@zju.edu.cn

P642; X53

A