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

某大型銅礦山污染場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查方案淺析

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

某大型銅礦在長(zhǎng)期以來(lái)的生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)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(jì)了資料收集與分析、地形測(cè)量、專項(xiàng)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查、初步采樣分析、詳細(xì)采樣分析等工作手段，并利用MAPGIS6.7軟件進(jìn)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(lái)反映污染場(chǎng)地內(nèi)污染物的種類、濃度（程度）和空間分布，達(dá)到場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查的目的。

銅礦；重金屬；污染場(chǎng)地；環(huán)境調(diào)查

在銅礦的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)過(guò)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(guò)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(shí)的提高，做好污染場(chǎng)地修復(fù)對(duì)于保護(hù)環(huán)境、改善民生環(huán)境具有重要的社會(huì)意義[1]。

本文以某大型銅礦山污染地塊第二階段場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查為案例，介紹了場(chǎng)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(chǎng)地土壤及地下水中關(guān)注污染物的時(shí)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(chǎng)地修復(fù)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 污染場(chǎng)地基本概況

1.1 場(chǎng)地污染狀況

礦山是一個(gè)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(chǎng)地原為水田，現(xiàn)由于污染問(wèn)題，其大部分區(qū)域不適宜植被生長(zhǎng)，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(dá)標(biāo)后排放。但由于經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)，當(dāng)?shù)卮迕窭煤缥茏晕鬯畮?kù)中抽取污水，并利用廢鐵進(jìn)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(chǎng)地，礦山隨后采取了修建污水渠道等補(bǔ)救措施，但仍然存在溝渠滲漏等問(wèn)題。造成場(chǎng)地內(nèi)污水肆流，土壤嚴(yán)重污染的現(xiàn)狀（污染現(xiàn)狀見(jiàn)圖1）。

圖1 污染場(chǎng)地現(xiàn)狀圖

1.2 場(chǎng)地地質(zhì)和水文地質(zhì)概況

污染場(chǎng)地涉及的地層從上至下簡(jiǎn)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(xì)砂巖、粉砂巖和頁(yè)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(dá)140m。上部強(qiáng)風(fēng)化帶的裂隙被粘土充填，透水性微弱，試坑注水試驗(yàn)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(qiáng)。水位埋深變化較大，一般20～30m，最深可達(dá)110m，含水層厚度20～30m。

2 調(diào)查方案設(shè)計(jì)

第二階段場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查是以采樣與分析為主的污染證實(shí)階段，其針對(duì)該污染地塊內(nèi)可能存在的污染源進(jìn)行初步采樣分析和詳細(xì)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(chǎng)地環(huán)境調(diào)查的基礎(chǔ)，開(kāi)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(chǎng)地利用變遷資料、場(chǎng)地環(huán)境資料、場(chǎng)地相關(guān)記錄、由政府機(jī)關(guān)和權(quán)威機(jī)構(gòu)所保存和發(fā)布的環(huán)境資料以及場(chǎng)地所在區(qū)域的自然和社會(huì)信息。通過(guò)對(duì)所收集資料的分析，判別場(chǎng)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(cè)量

利用收集的1∶1萬(wàn)地形圖資料，通過(guò)RDK、全站儀等測(cè)量?jī)x器對(duì)場(chǎng)地內(nèi)地形、地物進(jìn)行實(shí)地測(cè)量得到一部分地物點(diǎn)的精確坐標(biāo)，再用這些點(diǎn)的坐標(biāo)代替原來(lái)的坐標(biāo)，通過(guò)增加地物內(nèi)容和地形圖的調(diào)整以增加測(cè)量的精度，最后得到污染場(chǎng)地1∶2000的地形圖。為污染場(chǎng)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(xiàng)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查

對(duì)污染場(chǎng)地周邊300～500m范圍內(nèi)按1∶5千比例尺進(jìn)行專項(xiàng)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(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)半定量分析。以基本查明污染場(chǎng)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(bǔ)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(diǎn)位布設(shè)

由于污染場(chǎng)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(diǎn)方法采用系統(tǒng)布點(diǎn)法，場(chǎng)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(jìn)行[2]；

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

c.在每個(gè)采樣點(diǎn)采集樣品1個(gè)，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(duì)樣袋進(jìn)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(hào)

樣品編號(hào)以工作區(qū)位置、TR （土壤）、樣品點(diǎn)位號(hào)組成，1號(hào)土壤樣品：YT-TR-01。

⑤定點(diǎn)與標(biāo)繪

采樣點(diǎn)須使用手持GPS實(shí)地結(jié)合地形圖進(jìn)行準(zhǔn)確定點(diǎn)。對(duì)采樣位置中心子樣點(diǎn)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(jìn)行文字記錄；

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

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

d.現(xiàn)場(chǎng)采集過(guò)程應(yīng)由相機(jī)進(jìn)行照片或視頻記錄，并對(duì)采集地點(diǎn)周邊環(huán)境特征或標(biāo)志性建筑物進(jìn)行照片記錄，待采集任務(wù)結(jié)束當(dāng)天對(duì)資料進(jìn)行整理歸檔。

⑦平行樣采集

為了保證測(cè)試結(jié)果的可靠度，對(duì)采集的樣品進(jìn)行一定比例的平行樣采集，對(duì)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(shí)間進(jìn)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(dá)重復(fù)樣點(diǎn)位后，在原采樣坑的附近采樣，兩次采樣點(diǎn)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(duì)所采集的土壤樣進(jìn)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(diǎn)位布設(shè)

a.深層土壤樣品采集地點(diǎn)與相對(duì)應(yīng)的淺層土壤樣品采集地點(diǎn)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(duì)已施工的全部鉆孔進(jìn)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(hào)

樣品編號(hào)以鉆孔、TR（土壤）、S（地下水）、樣品點(diǎn)位號(hào)組成，001號(hào)鉆孔0.5～1m第2號(hào)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(jìn)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(diǎn)與標(biāo)繪、平行樣采集與表層土的具體要求相同。

（4）對(duì)照樣品采集

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

（5）分析指標(biāo)

由于初步采樣分析階段對(duì)場(chǎng)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(píng)等資料，根據(jù)保守性原則，按照第一階段調(diào)查確定的場(chǎng)內(nèi)外潛在污染源和污染物，同時(shí)考慮污染物的遷移轉(zhuǎn)化。將礦山生產(chǎn)過(guò)程中，包括污水遷移過(guò)程中所有潛在的污染物列為樣品檢測(cè)分析的項(xiàng)目。在初步采樣分析階段土壤、地下水監(jiān)測(cè)方案具體見(jiàn)表1、圖2。

表1 初步采樣分析階段土壤、地下水監(jiān)測(cè)方案表

圖2 初步采樣分析階段土壤、地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖

2.5 詳細(xì)采樣分析

（1）采樣點(diǎn)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(chǎng)地關(guān)注污染物，對(duì)超標(biāo)區(qū)域和安全區(qū)域進(jìn)行場(chǎng)地分區(qū)，之后在場(chǎng)地關(guān)注污染物超標(biāo)需治理區(qū)域采用系統(tǒng)布點(diǎn)法加密布設(shè)采樣點(diǎn)。

由于需要?jiǎng)澏ㄎ廴具吔绶秶?，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(chǎng)地詳細(xì)采樣分析階段各采樣點(diǎn)的采樣深度。

（3）采樣方法

根據(jù)初步采樣階段的結(jié)果，對(duì)樣品的采集方法、樣品收集、保存、運(yùn)輸和儲(chǔ)存進(jìn)行評(píng)估，以確保土壤及地下水樣品具有代表性，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)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(xiàng)目以已確定的場(chǎng)地關(guān)注污染物為主。

3 數(shù)據(jù)評(píng)估和結(jié)果分析

3.1 數(shù)據(jù)評(píng)估是否需要補(bǔ)充采樣分析。

3.2 結(jié)果分析

根據(jù)土壤和地下水檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，選取Kring泛克立格法網(wǎng)格化，利用MAPGIS6.7軟件來(lái)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(lán)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(gè)基本色區(qū)中，為了更加客觀自然地表達(dá)含量起伏特征，采取了在各色區(qū)中按等量線區(qū)間實(shí)行色層逐步升高或降低自然過(guò)渡的辦法來(lái)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(lái)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(dá)到識(shí)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(kāi)采、生產(chǎn)對(duì)土地造成的污染總體處于失控狀態(tài)，所存在的問(wèn)題應(yīng)該引起相關(guān)礦企的重視。

（3）調(diào)查可以進(jìn)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(píng)判污染風(fēng)險(xiǎn)。

（4）方案的實(shí)施，將為后期場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和修復(fù)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)資料。

[1]鄒兆莊，溫志堅(jiān).鈾礦山放射性污染場(chǎng)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(hù)部.場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則（發(fā)布稿）.中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（HJ25.1-2014），2014.

整理調(diào)查信息和檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)包括樣品的各項(xiàng)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(jìn)行分解，把分析數(shù)據(jù)與分析單元坐標(biāo)進(jìn)行配對(duì)，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(kù)、污染指標(biāo)參數(shù)統(tǒng)計(jì)和各類圖件編制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件。

評(píng)估檢測(cè)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(kù)（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。