一种污染场地土壤地下水污染风险管控技术方法与流程

1.本发明属于环境监测与工程技术领域，涉及一种针对不急于开发(闲置)污染场地的结合无损环境物探和监控式自然衰减的污染场地土壤地下水污染风险管控技术方法，尤其涉及一种针对不急于开发(闲置)污染场地的全场无损扫描探测与监控式自然衰减相结合的污染场地土壤地下水污染风险管控技术方法。


背景技术：

2.随着国家《土壤污染防治行动计划》、《土壤污染防治法》、《污染地块土壤环境管理办法》、《水污染防治行动计划》、《地下水污染防治实施方案》等陆续出台，为加快推进我国水土污染防治工作，更有效地满足污染精准调查与风险管控的要求，需加大风险管控、治理修复关键技术的研究，对于土壤、地下水污染风险管控的先进技术要大力地推广，污染风险管控在我国土壤、地下水污染防治体系中提高到了非常重要的位置。目前很多城市的老旧工业区以及一些产能低、污染排放高、不符合目前生态环境保护要求的工矿企业将关停，关停的企业在再开发利用过程中土壤、地下水防治是一个非常关键的工作，针对这些地块直接治理修复存在修复技术不成熟、对周边敏感用地可能造成二次污染、修复成本高等问题。对暂不开发利用(不急于开发)或目前不具备成熟修复条件的闲置地块，需采取风险管控技术，对地块进行定期监测预警，防止污染物的扩散。针对城市大面积低效工业用地减量化复垦、矿区土地复垦农用地块，存在分布广、面积大、土地价格不高等特点，针对这类受污染地块，需考虑成本效益，划定管控区域，采取低成本风险管控技术来实现地块的有效管控。
3.近些年，阻隔封闭+衰减监控+制度控制已成为当下国内外场地最常采用的风险管控技术体系，尤其是监控式自然衰减技术在场地污染风险管控中的应用比例越来越高。监控式自然衰减技术是一种基于长期监测的污染风险管控方法,是土壤和地下水污染治理中较为经济和有效的方法之一,通过实施有计划的监测方案,依据场地自然发生的物理、化学及生物等作用使得土壤和地下水中污染物的种类、毒性、移动性降低到风险可接受水平,该方法除必要的场地控制和监测之外无需人为干预，对污染场地周围环境无破坏性，不会涉及到新的污染物的产生。但自然衰减监测技术也存在明显的不足，需建设相当数量的监测井，持续跟踪监测的时间长，长期监测需要承担较高的检测费用。此外，自然衰减监测技术仍是在“点”上进行监测，对地下污染晕的空间分布描述不够精确，对其迁移扩散的趋势把握不准。当下国内外场地土壤地下水污染防治都由技术单一化演变成集成化，随着国家土壤污染防治与修复工作的快速拓展，监控式自然衰减技术需要搭配更加便捷、高效、低成本的面上扫描式的监控技术。
4.电磁感应法无损扫描探测技术是一种非侵入式的地层物探技术(无损环境物探技术)，可运用电磁感应原理实时、快速测量地层视电导率、相位值等参数，从“面”上快速扫描分析地下环境特征，实现全场实时扫描探测，描绘污染晕的空间分布图，为高效、精准、低成本地开展场地地下污染晕的监控评估提供可能。
5.现阶段我国污染场地的治理修复需着重考虑风险管控与成本控制，否则从修复工
程成本上将难以为继。为更有效满足场地污染风险管控的需求，降低成本，需构建一套精准、高效、低成本的场地污染风险管控技术方法。


技术实现要素：

6.本发明的在于：克服现有技术的不足,提供一种针对不急于开发(闲置)污染场地，将无损扫描探测和监控式自然衰减相结合的精准、高效、低成本的污染场地土壤地下水污染风险管控技术方法。
7.本发明的技术构思如下：可考虑将电磁感应法无损扫描探测和监控式自然衰减技术相结合，利用两者各自的优势：电磁感应无损扫描探测侧重跟踪土壤地下污染晕的边界变化，使污染晕的迁移扩散过程显像化；而监控式自然衰减技术侧重细致描述水土污染组分、具体浓度变化以及污染机理。这种将上述两者相结合的技术方法能够精准地反映场地内污染晕的时空分布特征，并对污染物的自然降解过程进行准确评估和预测，以提高场地土壤地下水污染晕的风险管控精度，从而对污染场地实现性价比更高的风险管控。
8.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
9.本发明一种针对不急于开发(闲置)污染场地，将无损扫描探测和监控式自然衰减相结合的污染场地土壤地下水污染风险管控技术方法，具体按以下步骤实施：
10.(1)场地历史资料分析与现场踏勘
11.收集场地的历史资料，了解地块历史生产布局与土壤、地下水历史监测数据；对目标场地进行实地踏勘，初步掌握场地地形、水文地质、土壤质地、地下储罐、地下管线分布和地球物理条件；通过现场踏勘初步识别场地的风险分区，以便划定后续扫描探测的重点关注区域。
12.(2)开展第一次场地全覆盖无损扫描探测，识别圈定场地污染晕的空间分布情况
13.采用电磁感应仪在目标场地的周边数公里范围内选取一块土层结构基本完整、空中无干扰、地表无填埋物的小型地块(比如常年耕作的旱地)作为背景区域(对照空白区)，测量得到背景区域土层的视电导率背景值。然后，采用电磁感应仪对目标污染场地开展场地全覆盖无损扫描探测，测量得到场地内土层的视电导率值；依据场地内土层的视电导率值与背景区域土层的视电导率背景值之间的差异性，识别圈定场地污染晕的空间分布情况(包括疑似污染晕分布范围)，为场地后续钻孔取样点位的布设提供靶区或参考依据。
14.(3)有针对性布置土壤监测点、地下水监控井
15.依据电磁感应仪无损扫描探测发现的场地污染晕的空间分布情况和疑似污染晕分布范围，以及历史数据显示的受污染点位、污染性质和污染程度，在污染晕的核心位置和外围合理布置、建设若干土壤监测点、地下水监控井。
16.(4)不定期开展全场地无损扫描探测
17.采用电磁感应仪对目标污染场地及周边区域不定期开展无损扫描探测；一般可按照季节(春夏秋冬)或不同水文期(枯水期、平水期、丰水期)每年安排3
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4次的扫描频次，对于水文地质比较活跃的区域或特殊时期(比如灌溉期、暴雨期等)，可适当增加无损扫描探测频次，精细刻画地层视电导率信号的时空分布特征。每次扫描探测使用相同的技术参数。利用arcgis软件制作每次探测的全场视电导率等值线图，计算每条等值线内的面积，比较不同时间污染晕的空间变化。
18.(5)场地土壤、地下水污染自然衰减监测
19.在利用无损扫描探测技术对场地进行全场扫描探测的同时，对场地内重要的土壤监测点、地下水监控井进行同步取样，送实验室检测分析。通过综合比较扫描探测结果与土壤、地下水理化指标检测结果，分析地下污染物的降解过程。
20.(6)依据视电导率等值线空间分布特征及空间漂移特征，调整土壤监测点、地下水监测井的布置和取样频次
21.依据无损扫描探测的地层视电导率等值线空间漂移特征(污染晕迁移扩散)，需要适当调整土壤、地下水监控井的位置，比如污染晕迁移方向的上游的监测井可及时调整至下游，并适当调整下游监控井的监测频次，以便准确跟踪监测污染晕的迁移扩散范围。
22.(7)依据多次全场扫描探测与自然衰减监测结果完善场地风险管控对策
23.结合多次全场扫描探测的视电导率空间分布图和土壤、地下水实验室检测数据，精确跟踪场地污染晕的污染程度及迁移范围，随时制定或调整污染场地的风险管控对策，在监控场地污染自然衰减的过程中，避免污染晕扩散对周边区域造成危害。
24.进一步地，步骤(2)中，综合感应电磁仪测量得到的电导率平面分布等值线图和取样测试分析结果，勾勒出场地的疑似污染晕及污染分区图，并计算污染面积。
25.进一步地，步骤(2)与步骤(4)中不定期开展全场地无损扫描探测跟踪污染团散迁移时现场探测参数设置与行进速度需保持一致。
26.进一步地，步骤(5)中，对土壤、地下污染物的降解过程分析，包括根据土壤、地下水定期取样实验室检测分析，结合无损扫描探测污染晕动态变化特征，分析污染物的变化机理。
27.进一步地，步骤(6)中，地下水监测井位置及土壤、地下水取样频次，根据污染晕的动态变化实时调整，样品检测指标需根据污染物机理变化分析实时调整。
28.进一步地，所述污染场地为重金属、有机污染及复合污染场地。该方法可用于重金属、有机污染及复合污染场地，实现科学、精准、可控、低沉本防控污染对环境造成危害。
29.本发明中，通过对场地污染晕开展实时无损扫描探测，实时追踪污染晕的扩散迁移状况，优化布井数量与取样频次，对污染风险进行预警，通过污染物自然衰减的可视化制定工程或管理对策。由于使用无损扫描探测，可尽量减少对场地土壤环境的干扰，避免造成二次污染；可形成范围广、连续性强、成本低的风险管控模式；可追踪地下污染晕的形态变化、不同风险区的分布面积等。
30.本发明的有益效果：
31.本发明首次将电磁感应无损扫描探测技术与监控式自然衰减技术组合，应用在场地土壤地下水污染晕的长期风险管控中，具有全覆盖、无损(低干扰)、快速、成本低和精确度高等技术优势。电磁感应仪可实现对场地地下污染晕的实时扫描探测，可作为场地地下污染晕分布范围的持续跟踪工作，是对传统监控式自然衰减技术的重要补充，可将隐蔽的污染晕实时显像化，可最大限度降低场地土壤地下水污染晕对周边生态环境与人体健康的潜在影响，有望彻底解决现有风险管控体系所存在的效率低、成本高，且依赖大规模取样监测数据等问题，为高效、精准、低成本地开展场地土壤地下水污染风险管控提供可能。
32.与现有技术相比，本发明在以下几方面具有很大优势：
33.1)无损扫描探测与监控式自然衰减结合可实现“点面整合”式的高效风险管控。
34.针对场地污染传统跟踪监控方法聚焦“点”上的取样监测，存在对场地污染晕描述精度偏低等问题，电磁感应无损扫描探测技术可实现全场高效无损扫描探测，从“面”的角度实时描绘地下污染晕情况，有利于从“面”上做好全场地的风险管控工作。此外，电磁感应仪扫描具有高稳定性和高重现性优势，适应在各种复杂场地条件下进行实时测量的优点，通过地层土壤或物质的视电导率来判断污染分布情况。
35.2)无损扫描探测与监控式自然衰减结合可实现对场地污染晕的显像化实时精准描述。
36.电磁感应法具备反应快速，易于操作、快速简便，从“面”的角度呈现场地污染潜势情况，方便识别污染晕的边界形态，可实时跟踪地下污染晕的扩散迁移轨迹，并实现现场数据处理、分析和制图，精确计算每次测量的场地污染晕的面积，便于有效指导场地的全过程风险管控工作。
37.3)无损扫描探测与监控式自然衰减结合可优化污染场地概念模型。
38.场地概念模型是指以文字、图表等方式对场地的土壤、水文地质条件、污染源、受体以及污染物归趋和影响受体的暴露途径等所进行的综合描述。电磁感应无损扫描探测是对场地全面的现场直接测定地层的视电导率，体现场地每个角落的物性差异；同时监控式自然衰减的地下水理化检测数据也是非常精确的。电磁感应与监控式自然衰减形成的点面整合的真实环境数据，而有别于数值模拟技术对场地描述的不确定性，从而优化污染场地概念模型。
39.4)无损扫描探测与监控式自然衰减结合可大大降低场地风险管控成本。
40.电磁感应仪作为非接触式无损扫描探测技术，可现场实时明确污染晕的边界范围，为监控式自然衰减方案的地下水井建设提供明确布点建议，从而有针对性地减少监控式自然衰减的监测井数量，减少钻孔、取样及样品测试分析工作量，最终降低场地污染风险管控成本。
41.本发明与两个现有专利cn107544094b(一种基于频率域电磁感应仪的场地全覆盖污染快速筛查方法)、cn107544097b(一种基于地球物理探测技术的土壤污染精确定位及准确评估方法)相比，不同之处在于：
42.两个现有专利的方法是针对一般场地的环境调查方法，是全覆盖、快速、精准识别目标场地中疑似污染区的调查方法，主要为钻孔取样的布点定位服务，不涉及对场地土壤、地下水污染晕的持续跟踪监测及风险管控。
43.本发明所述的方法，是针对那些不急于开发的闲置污染场地，实施不定期无损实时扫描探测和监控式自然衰减相结合的土壤、地下水污染风险管控技术方法，主要是针对目标场地定期开展全场地无损扫描探测，持续跟踪监测，实时追踪场地土壤、地下水污染晕的扩散迁移状况，达到在风险管控过程中对污染动态可视化。
44.本发明将无损扫描探测与自然衰减监测技术结合应用于污染场地土壤地下水污染晕的跟踪探测预警，精度高、成本低、干扰小，可实现对场地的全方位实时污染风险管控，显著提升对污染晕扩散迁移的应对效率和精准度。
附图说明
45.图1是本发明实施例1中场地周边环境及历史调查监测点分布图；
46.图2是本发明实施例1中2017年11月第一次电磁感应全场扫描探测视电导率空间分布图；
47.图3是本发明实施例1中基于电磁感应全场扫描探测显示的疑似污染区布置地下水监控井；
48.图4是本发明实施例1中2020年5月电磁感应全场扫描探测视电导率空间分布图；
49.图5是本发明实施例1中2020年11月电磁感应全场扫描探测视电导率空间分布图；
50.图6是本发明实施例1中3次电磁感应全场扫描探测的主要视电导率等值线面积分布；
51.图7是本发明实施例2中场地历史监测点位分布图；
52.图8是本发明实施例2中第一次电磁感应全场扫描探测的视电导率分布图(2017年6月)；
53.图9是本发明实施例2中疑似污染区圈定与地下水监控井布置图；
54.图10是本发明实施例2中2017年10月电磁感应全场扫描探测视电导率空间分布图；
55.图11是本发明实施例2中2019年5月电磁感应全场扫描探测视电导率空间分布图；
56.图12是本发明实施例2中2019年9月电磁感应全场扫描探测视电导率空间分布图；
57.图13是本发明实施例2中2020年3月电磁感应全场扫描探测视电导率空间分布图；
58.图14是本发明实施例2中2020年10月电磁感应全场扫描探测视电导率空间分布图；
59.图15是本发明实施例2中2017年5月和2020年10月的电磁感应全场扫描探测主要视电导率等值线面积的比对图；
60.图16是本发明实施例2中电磁感应无损扫描探测的视电导率等值线面积随时间变化图；
61.图17是本发明实施例2中2019年5月地下水监控井调整(增加了7#井)图；
62.图18是本发明实施例2中2020年6月地下水溶解氧浓度图；
63.图19是本发明实施例2中2020年11月地下水溶解氧浓度图；
64.图20是本发明实施例2中2020年6月地下水ph分布特征图；
65.图21是本发明实施例2中2020年6月地下水电导率值图；
66.图22是本发明实施例2中重点监控井的地下水mn浓度图；
67.图23是本发明实施例2中重点监控井的地下水总铁浓度图；
68.图24是本发明实施例2中重点监控井的地下水亚铁离子浓度图；
69.图25是本发明实施例2中重点监控井的地下水硝酸盐浓度图；
70.图26是本发明实施例2中重点监控井的地下水亚硝酸盐浓度图；
71.图27是本发明实施例2中重点监控井的地下水硫酸盐浓度图。
具体实施方式
72.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
73.实施例1
74.某重金属
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有机复合污染场地的土壤地下水污染风险管控
75.场地原用途为化工厂、小型工厂等，历史生产情况复杂，场地占地面积7685.85m2，对场内及周边环境500m范围内开展现场踏勘、资料收集，地块1990年以后开始建厂生产，早期化工厂可能存在生产管理不规范，环保监管不严等问题，生产过程中可能对场地水土环境造成污染。化工厂2006年停产后，原厂房改造为服装厂、水泥助剂生产厂、塑料类制品加工厂、水泵组装加工厂等。2017年年初，场内厂房拆迁，完成土地平整。场地北侧和东侧临河，南侧为小型厂房等建筑物，西侧为道路和农田。
76.发明一种结合无损扫描探测技术和监控式自然衰减的土壤地下水风险管控方法，按以下步骤完成场地污染调查与土壤、地下水污染风险管控：
77.(1)场地历史资料和监测数据分析与现场踏勘
78.收集场地的历史资料，了解地块历史生产布局与土壤、地下水历史监测数据；对目标场地进行实地踏勘，初步掌握场地地形、水文地质、土壤质地、地下储罐、地下管线分布和地球物理条件；通过现场踏勘初步识别场地的风险分区，划定后续扫描探测的重点关注区域。
79.前期场地污染初步调查采用系统布点法，场内共布设5个采样点(s1、s2、s3、s4、s5)，其中s1、s4、s3为土壤/地下水协同监测点。调查结果显示土壤铜、锌含量超标，vocs无检出，svocs有检出未超标，tph未检出；地下水重金属锑含量超标，vocs有检出未超标，svocs未检出，tph未检出。该地块不建议作为种植农作物的复垦用地，可作为种植草皮或花卉等绿化用地。
80.(2)开展第一次全场无损扫描探测，识别出污染晕边界，勾勒污染分区图
81.2017年11月针对该污染场地，使用捷克gf instruments公司cmd
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4电磁感应仪实施了场地全覆盖的土壤电导特性(采集电导率和同相位数据)探测，使用gps
‑
continue测定方法，选择high模式(有效测深达6m)，共测定了1300余个有效数据。cmd
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4电导率测试仪自身具备gps定位功能，在每个测点测量时同步记录测点的gps信息，并储存仪器内存中，将测得的有效检测点传送到计算机，采用专业网格化绘图软件surfer v13.0进行数据处理与分析，制作全场视电导率平面分布图(图2)。
82.采用相同的测定模式在在场地以南数百米以外选取了一块旱地作为背景区域(对照空白区)，测定了背景区域的土壤电导特性，总共测定了100个点位，视电导率平均值为40ms/m，标准差为3.8ms/m，变异系数为9.5％，同相位平均值为6.8，标准差为0.6，变异系数为8.8％，背景数据呈正态分布，离散度低。
83.将目标场地的全覆盖无损扫描探测结果与背景区域的无损扫描探测结果进行对比，发现污染场地西部、东部均出现异常高值区(疑似污染区)，其中西部异常区占总面积的50％，视电导率范围为80～160ms/m，为背景值的2～4倍；东部异常区占总面积7％，视电导率为75～125ms/m，为背景值的2～3倍。其他区域视电导率大多低于60ms/m，接近背景值。
84.依据场地内土层的视电导率值与背景区域土层的视电导率背景值之间的差异性，识别圈定场地污染晕的空间分布情况(包括疑似污染晕分布范围)，为场地后续钻孔取样点位的布设提供靶区或参考依据。
85.综合感应电磁仪的电导率平面分布图(等值线图)和历史调查取样测试分析结果，可勾勒出场地的疑似污染区(见图3的污染分区图)，并计算污染面积，该场地污染面积超过场地总面积的50％，全场地应规划为“生态管控区”。
86.(3)有针对性布设土壤监测点与地下水监控井
87.地块周边为农田、居民区与河道，考虑到污染物的浓度、毒性与扩散风险，建立监控式地下水监测井，进行地下水污染跟踪监测，防止地下水污染物的扩散。根据场地电磁感应仪场地全覆盖测定的土壤视电导率平面分布情况及前期土壤、地下水调查结果，在地块内布设土壤监测点与地下水跟踪监测井(图3)，进行土壤与地下水跟踪监测。在所布设点位上进行钻孔取样，平均深度6米，一般按表层、非饱和带、饱和带三层各取一个土样，并建地下水长期监控井，定期采集地下水样。
88.(4)不定期开展全场地无损扫描探测
89.2017年11月、2020年5月、2020年11月，使用捷克gf instruments公司cmd
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4电磁感应仪对场地开展了全覆盖无损扫描探测，全部采用用gps
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continue测定方法，选择high测定模式(有效测深达6m)，获得3次地层视电导率的空间分布图(图2、图4、图5)。通过比对发现，随着时间推移，疑似污染区(污染晕)的色块明显变深，形状呈分散状，有扩散趋势。
90.从图6来看，相比于2017年11月，2020年5月、2020年11月电磁感应扫描探测的地层视电导率所有等值线面积均大幅度增加，出现大面积视电导率大的等值线，2020年5月和11月测得视电导率大于100ms/m等值线面积是2017年11月的1.5倍、5.2倍，大于120ms/m等值线面积是2017年11月的1.7倍、5.8倍，大于140ms/m等值线面积是2017年11月的2.5倍、4.6倍；2020年11月测得的视电导率大于100ms/m等值线面积是2020年5月的3.4倍，大于120ms/m等值线面积是2020年5月的3.4倍，大于140ms/m等值线面积是2020年5月的1.8倍。场地的污染晕出现整体扩散的趋势，视电导率越大的等值线说明地下水污染正在发生降解。
91.电磁感应的无损扫描探测结果，可结合地下水监控井的水样实际检测数据进行对照分析，明确污染晕的变化规律和趋势。
92.(5)场地土壤、地下水污染自然衰减监测
93.针对地下水监控井，不定期采集土壤地下水样品送实验室检测，便于与各次的无损扫描探测结果进行比对。
94.1)土壤污染情况
95.2017年7月采用系统布点法在场地内布置5个土壤监测点，调查结果显示，土壤5#点铜含量最高1972mg/kg、铅含量最高295mg/kg，超《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(gb15618
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2018)筛选值，土壤样品vocs无检出，svocs有检出未超标，tph未检出。
96.2017年11月根据场地电磁感应仪场地全覆盖测定的土壤视电导率平面分布情况及前期土壤、地下水调查结果，进行监测点位优化，在地块内布设了3个地下水长期跟踪监测井(w1点、w2点、w3点)，进行土壤、地下水取样。调查结果显示：场地西区2个点位w1和w3的土壤均有重金属检出，其中锌和锰浓度偏高，点位w1的锰含量为820～1200mg/kg，锌为92.6～191mg/kg；点位w3的锰含量为500～1180mg/kg，锌为94.3～209mg/kg。场地东区点位w2的土壤污染较西区更加严重，主要有镉、锑、铅、锌和锰污染，浓度范围分别为0.13～0.52mg/kg、0.4～24.7mg/kg、18.2～94.8mg/kg、65.5～583mg/kg和384～1670mg/kg，tph、voc、svoc未检出。
97.2020年5月，进行土壤跟踪监测取样，土壤调查结果显示，w1点土壤中重金属含量未超gb15618
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2018中重金属筛选值及《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试
行)》(gb36000
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2018)中第一类用地筛选值；w2点、w3点土壤中重金属铜、锌、铅、镉、镍、锰含量超标，其中，w2点铜最高2190mg/kg、锌最高2540mg/kg、铅最高470mg/kg、锑最高67.6mg/kg超gb36000
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2018第一类用地筛选值，镉最高1.39mg/kg，超gb15618
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2018筛选值；w3点铜最高2060mg/kg、锌最高3420mg/kg、铅最高1190mg/kg超gb36000
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2018第一类用地筛选值，镉最高1.92mg/kg、镍最高144mg/kg超gb15618
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2018筛选值，总石油烃含量2882mg/kg超gb36000
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2018第一类用地筛选值。
98.2)地下水污染情况
99.2017年7月场地初步调查结果显示地下水未受到污染。2017年11月优化布点调查结果显示，w1点和w2点的地下水样品均出现重金属污染，锰、锑、铊、硒、镉最高浓度分别达到23、0.117、0.023、0.008mg/l，相对于《地下水环境质量标准(gb14848
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2017)》ⅲ类水标准线的超标倍数分别达230、23、4.4、2.3、1.62倍。2020年5月地下水跟踪监测结果显示重金属镍均超标准限量值，其中w1点地下水中镍达20.5mg/l超gb14848
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2007 v类水限量值(0.1mg/l)200余倍；w3点下水石油烃含量8800μg/l超荷兰标准地下水干预值(600μg/l)。
100.(6)依据全场无损扫描探测视电导率等值线空间分布特征及空间漂移特征，调整土壤地下水的取样频次和检测项目
101.依据全场无损扫描探测的地层视电导率等值线空间漂移特征(污染晕的迁移扩散特征)，调整土壤地下水的取样频次、检测项目和测试指标。该地块w3点重新发现土壤地下水石油烃污染后，在2020年9月调整了取样频次和测试指标，由原来对重金属含量的检测调整为对更多的指标的检测，地下水增加了对有机物、铁、锰、硫酸盐、溶解氧、电导率、氧化还原电位的持续跟踪，加大对土壤地下水石油烃污染的监测频次。
102.(7)依据多次全场扫描探测与自然衰减监测结果完善场地风险管控对策
103.依据场地定期全覆盖跟踪扫描探测及土壤地下水取样分析测试结果，本场地应划定为严格管控区，提出以下主要风险管控措施：
104.1)场地设置隔离栏，挂警示牌，采取完全封闭式监管，禁止在场地内种植农作物，养殖动物。
105.2)全场定期跟踪扫描探测表明污染晕呈现扩散状态，污染物有向外扩散的风险，土壤、地下水取样检测结果显示土壤、地下水新出现了石油烃污染，场地暂不进行开发建设活动，场地保持原状，可在场地四周构建拦截沟或阻隔墙等工程措施，对场地周边河道水质和农田灌溉水进行高频次监测。
106.3)禁止向地块内倾倒、堆放工业废渣及城市垃圾和其他有害废弃物，禁止排放污水。
107.4)禁止在本地块内从事与风险管控无关的其他项目活动。
108.实施例2
109.某有机污染场地的土壤地下水污染风险管控
110.该化工厂占地面积约24亩，1991年前后建成，主要经营涂料、化工溶剂、氯苄、化工助剂、三甲氧醛苯甲醛、试剂、工业酒精、泡力水等。2016年底场地完成清拆，复垦成农用地。场地调查实施前，场地内所有建筑和地坪都有拆除，建筑垃圾已经完全清运，土地也作了平整。厂区的历史资料不详，且现场踏勘时，无法判别厂区原有的平面布局。
111.发明一种结合无损扫描探测技术和监控式自然衰减的土壤地下水风险管控方法，
按以下步骤完成场地污染调查与土壤、地下水污染风险管控：
112.(1)场地历史资料和监测数据分析与现场踏勘
113.收集场地的历史资料，了解地块历史生产布局与土壤、地下水历史监测数据；对目标场地进行实地踏勘，初步掌握场地地形、水文地质、土壤质地、地下储罐、地下管线分布和地球物理条件；通过现场踏勘初步识别场地的风险分区，划定后续扫描探测的重点关注区域。
114.经资料收集，获取到该地块所在当地政府委托第三方场调公司于2017年5月完成的土壤及地下水环境调查与检测评价报告。报告显示，该场地原为农田，在2002年开发建设化工厂，主要来料加工，主要生产原料是：甲苯、氯化苯、四氧呋喃、镁、三氯化磷、甲醇、乙醇等、磷酸、氢氧化钠、七合水硫酸镁、碳酸铵等，并于2015年11月关停，于2016年初将厂房拆除，与航片资料结果相符。该地块现为林地，场地北侧为农田、东侧也同为复垦地块、南侧为公路、西侧为河道和农田。
115.检测报告显示，2016年年底布置了5个点位(h1、h2、h3、h4、h5)对土壤及地下水进行取样检测(图7)。样品于2016年11月16日采集，2016年12月8日完成检测。结果显示，所有土壤样品中11项重金属(汞、铍、铬、镍、铜、锌、砷、镉、锑、铊、铅)虽有检出，但未达到污染的程度。依据《地下水质量标准》(gb/t14848)，地下水中重金属指标符合ⅲ类标准。地下水样品中总石油烃、挥发性有机物中的苯、氯苯及半挥发性有机物中五氯苯酚有检出，h3点位污染相对较重，略高于《荷兰土壤和地下水环境标准》(2013)。总之，2016年底的监测数据显示，场地中心范围(h3点位附近)存在有机污染。
116.(2)开展第一次全场无损扫描探测，识别出污染晕边界，勾勒污染分区图
117.2017年6月针对该污染场地，使用捷克gf instruments公司cmd
‑
4电磁感应仪实施了场地全覆盖的土壤电导特性(采集电导率和同相位数据)探测，使用单点测定方法，网格大小为3m
×
3m(测杆长3m)，相当于全覆盖无损扫描探测。根据历史监测数据(向深层土壤扩散难度大)的特点，选择high模式(有效测深达6m)，共测定了1000余个有效数据，数据导出，使用arcgis成图软件(版本10.2)对数据进行克里金插值，形成视电导率(ms/m)平面布置图(见图8)。
118.在场地以北3公里以外选取了两块永久基本农田(旱地)作为背景区域(对照空白区)，测定了背景区域的土壤电导特性，视电导率平均值为72.5ms/m。因此，污染地块以视电导率100ms/m等值线定为潜在污染区(地下污染晕)的边界，等值线越高(色块越深)的区域潜在污染可能越重。比对图7和图8，可发现历史监测报告遗漏掉了可能污染最重的区域(即视电导率最高的区域)。
119.依据场地内土层的视电导率值与背景区域土层的视电导率背景值之间的差异性，识别圈定场地污染晕的空间分布情况(包括疑似污染晕分布范围)，为场地后续钻孔取样点位的布设提供靶区或参考依据。
120.综合感应电磁仪的电导率平面分布图(等值线图)和取样测试分析结果，可勾勒出场地的疑似污染区(地下污染晕)(见图9的污染分区图)，并计算污染面积，该场地污染面积接近场地总面积的33％。
121.(3)有针对性布置土壤监测点、地下水监控井
122.依据电磁感应全场探测扫描结果图(如图9)，沿着地下水潜在污染区的视电导率
从高到低(色块颜色从深至浅)依次布置土壤监测点、地下水监控井1
#
、2
#
和3
#
，靠近上游布置土壤监测点、地下水监控井4
#
，下游布置土壤监测点、地下水监控井5
#
和6
#
。其中1
#
是完全依据电磁感应全场扫描结果，设置在是视电导率值最高的区域，即历史监测报告遗漏掉的可能污染最重区域。2
#
、3
#
、4
#
、5
#
、6
#
分别靠近上述的历史监测点位h3、h2、h1、h5、h4。
123.(4)不定期开展全场地无损扫描探测
124.在2017年10月、2019年5月、2019年9月、2020年3月和2020年10月，采用cmd
‑
4对场地开展了全覆盖无损扫描探测，获得5次地层视电导率的空间分布图(图10
‑
14)。通过比对发现，随着时间推移，疑似污染区(污染晕)的色块明显变淡，说明污染晕出现扩散稀释或者明显在降解。
125.从图15来看，相比于2017年5月，2020年10月电磁感应扫描探测的地层视电导率所有等值线均大幅度朝内推移，而且视电导率越大的等值线缩小的幅度越大，比如2020年10月测定的100ms/m等值线面积是2017年5月的7.7％，260ms/m等值线面积是2017年5月的0.7％，280ms/m以上的等值线则全部消失。说明近3年，场地的污染晕出现整体萎缩坍塌的趋势，视电导率越大的等值线说明地下水污染降解较快。
126.从图16来看，污染晕在一年内出现季节性反弹扩散，2017年10月所有等值线的面积都大于2017年5月，2019年9月所有等值线的面积都大于2019年5月，这可能是雨季引起的地下水位变化引起的污染晕扩散或者夏秋季地温上升可能导致有机污染物生物降解过程(电子交换活跃)更加活跃引起的。
127.电磁感应的无损扫描探测结果，可结合地下水监控井的水样实际检测数据进行对照分析，明确污染晕的变化规律和趋势。
128.(5)场地土壤、地下水污染自然衰减监测
129.在使用无损扫描探测技术对场地全覆盖无损扫描探测的同时，对5个土壤、地下水监测点进行采样送检，通过综合比较扫描探测结果与土壤、地下水理化指标检测结果，分析污染物的种类、浓度以及相关理化指标的变化，核实污染晕迁移转化真实规律。
130.1)土壤污染情况
131.2017年6月，1#和2#土壤(0.2m～2m)总石油烃含量超过农用地标准1倍多，略超敏感用地筛选值。2#土壤的乙苯含量超《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》第一类用地管制值。2019年5月土壤取样检测结果显示有机物含量已经降到标准限量值以内，后期全场地无损扫描探测显示污染晕变化主要是由地下水污染引起，后期着重加强对地下水污染跟踪监测，明确污染晕迁移转化真实规律。
132.2)地下水污染情况
133.石油烃污染
134.2017年6月疑似污染区的中间核心部位1
#
地下水监控井tph浓度高达17734μg/l，2
#
地下水监控井的tph浓度为13074μg/l，对照国内外相关标准规范(美国俄克拉荷马州、荷兰sti
‑
standards、沪环土[2020]62号文)，达到极严重的污染程度，外围水井的tph浓度很低，只有100
‑
200μg/l。但两年后(2019年5月)，1
#
和2
#
地下水监控井的tph浓度降至22
‑
111μg/l，下降幅度均超过99％以上。2019年
‑
2020年，全场所有水井的tph处于较低浓度水平(10
‑
980μg/l)范围内波动。最新一次(2020年8月)测试结果显示各水井的tph浓度仍达到380
‑
980μg/l，超过沪环土[2020]62号文的第一类用地筛选值，且污染晕中心(对应的视电导率也最
高)的水井tph浓度明显高出其他水井。
[0135]
voc污染
[0136]
甲苯：2017年5月，所有地下水监控井的甲苯处于低浓度水平，数据范围在10
‑
20μg/l，但2019年5月在1
#
地下水监控井中检测出极高值10075μg/l，2
#
地下水监控井的甲苯浓度在2020年5月出现较高值795μg/l。
[0137]
邻二甲苯：邻二甲苯主要在污染晕的中间核心部位1
#
、2
#
号井地下水中有检出，2019年5月在1
#
水井中检测出极高值571μg/l，之后完全未检出。2
#
水井的邻二甲苯在0.4～121μg/l范围波动。
[0138]
间&对
‑
二甲苯：间&对
‑
二甲苯主要在污染晕的中间核心部位1
#
、2
#
号井地下水中有检出，2019年5月在1
#
水井中检测出极高值1052μg/l，之后完全未检出。2
#
号水井的邻二甲苯在0.4～114μg/l范围波动。
[0139]
苯乙烯：主要在疑似污染区的中间核心部位1
#
、2
#
号井地下水中偶尔有检出，浓度很低。
[0140]
乙苯：乙苯主要在污染晕的中间核心部位1
#
、2
#
号井地下水中有检出，2019年5月在1
#
水井中检测出极高值783.3μg/l，之后基本未检出。2
#
水井的乙苯在0.6～348μg/l范围波动，随时间呈上升趋势。
[0141]
氯苯：2017年5月氯苯几乎未检出，但在2019年5月至2020年10月期间1
#
水井中氯苯浓度在20～1133μg/l范围波动。2
#
水井的氯苯在0.43～24.8μg/l范围波动。其他水井大多未检出。
[0142]
苯：2017年5月苯只在2
#
水井中有检出，其他水井未检出。2019年5月2
#
水井中检测出苯极高值648.6μg/l，之后一直处于极低浓度水平。在2019年5月至2020年10月期间1
#
水井中苯浓度在41～1016μg/l范围无规律波动。
[0143]
其他voc:2020年5
‑
8月1
#
和2
#
水井检出氯甲苯、二氯苯。
[0144]
对比《地下水质量标准》(gb14848
‑
2017)，核心区域1
#
水井大部分指标为v类水质。
[0145]
svoc污染
[0146]
苯酚：2020年10月在1
#
水井中检测出极高值295μg/l，2019年5月在2
#
水井中检测出极高值961μg/l，其他时间几乎未检出。对比《地下水质量标准》(gb14848
‑
2017)，核心区域1
#
和2
#
地下水井的苯酚为v类水质。
[0147]
综上所述，该场地的地下水主要受到石油烃及苯系物污染，地下水污染空间分布特征与电磁感应探测的污染晕空间分布基本一致，即色块越深的区域(视电导率越高的区域)，石油烃、voc、svoc污染越重。
[0148]
(6)依据视电导率等值线空间分布特征及空间漂移特征，调整地下水监测井的布置、地下水的取样频次和检测项目
[0149]
通过比较电磁感应扫描探测的污染晕范围和地下水取样监测结果，2019年5月对场地的地下水监控井布置和取样频次进行了调整，在污染晕核心区下游边缘增加布置7
#
号井(图17)，并针对污染最重的1#、2#、7#井加大了监控频次，每年3
‑
4次，其他外围水井(3#、4#、5#、6#)监控频次相应降低为每年1
‑
2次。
[0150]
地下水氧化
‑
还原性指标是表征生物地球化学作用的标志物，因此，为进一步了解该场地石油烃和苯系物污染晕的降解规律和趋势，在1#、2#、7#井的原有检测指标石油烃、
voc和svoc的基础上增加了总铁、总锰、亚铁离子、硫酸根离子、溶解氧、ph值等指标检测。
[0151]
1)溶解氧分布特征
[0152]
2020年5月所有地下水井的溶解氧浓度均处于低水平(图18)，污染晕核心区的溶解氧浓度低至0.36～0.45mg/l，说明地下石油烃类污染物降解消耗大量溶解氧，导致水井长期处于厌氧状态。2020年11月污染晕外围水井(4
#
、5
#
、6
#
)的溶解氧恢复到正常浓度水平(图19)，说明外围有机污染降解过程基本结束，而核心区域的1
#
、7
#
水井的溶解氧仍处于缺氧状态，有机污染厌氧降解过程仍在发生。
[0153]
2)ph分布特征
[0154]
地下水ph值的空间分布特征也证实了上述的石油烃厌氧降解过程的存在，污染晕核心区域的1#、2#监控井地下水ph值最低(6.2
‑
6.4)(见图20)，可能由hco
‑
引起，表明污染晕核心区的有机污染厌氧降解过程最为强烈。
[0155]
3)电子受体分布特征
[0156]
在厌氧环境中，微生物可利用高价态的化合物作为电子受体，将其转化为溶于水的低价态化合物，以此完成物质能量交换。污染晕核心区1#井地下水存在异常高的电导率值，达到31607.8μs/cm，而其他水井的电导率值介于1129.8～3110.7μs/cm(图21)。这主要是由于1#水井存在高浓度的铁、锰、硝酸盐、硫酸盐等离子。2017
‑
2020年1#号井绝大部分时间的总锰浓度范围为1.0～17.2mg/l，平均浓度为8.24mg/l，为其他水井mn浓度的4
‑
10倍，1#号井附近的2#号和7#号井的mn浓度也相对较高(图22)。2020年5月和10月测出1#号井总铁浓度分别高达125mg/l和45.8mg/l，是其他水井的数十倍。亚铁离子(fe2‑
)作为铁还原反应的重要指示性组分，2020年10月1
#
号井检测出亚铁离子(fe2‑
)浓度高达43.2mg/l，其他水井的fe2‑
大多未检出(图23、图24)。1
#
号井中硝酸盐和硫酸盐浓度也最高，这是铁锰还原反应的产物，so
42
‑
浓度达到158～2940mg/l，是其他水井的5至30倍(图25)。亚硝酸盐(no2
‑
)和硫化物分别是作为硝酸盐还原反应和硫酸盐还原反应的重要指示性组分，no2‑
和硫化物在场地大部分水井中未检出，只有在1#号、2#号、7#号水井有较低浓度检出(图26、图27)，说明场地内硝酸盐还原和硫酸盐还原反应不明显。
[0157]
综上，电磁感应全场扫描探测显示的地下水污染晕处于还原条件，ph和电导率分布特征、电子受体含量及氧化还原反应产物的动态变化规律综合反映出该场地发生了铁锰还原过程。污染晕核心区域的视电导率空间分布特征可能与有机污染降解反应过程(电子交换)强弱相对应，同时由于发生了铁锰还原后的地下水铁、锰、硫酸根、硝酸根离子增加，也可能增加了地层导电性。
[0158]
(7)依据依据多次全场扫描探测与自然衰减监测结果，完善场地风险管控对策
[0159]
依据场地定期电磁感应无损扫描探测及土壤、地下水取样分析测试结果，本场地作地应划定为严格管控区，提出以下主要风险管控措施：
[0160]
1)规划为“严格管控区”，设置隔离栏，挂警示牌，采取完全封闭式监管。
[0161]
2)因场地土壤和地下水的主要污染物为石油烃和挥发性有机物(苯系物)，应杜绝人群和野生动物进入场地。
[0162]
3)定期电磁感应无损扫描探测表明污染晕总体向内部坍缩，不存在向外扩散的风险，对场地周边河道水质和农田灌溉水可不进行高频次监测，也无需构建地下阻隔墙等工程措施，节约风险管控的成本。
[0163]
4)考虑到场地内的苯系物虽然会一定程度上挥发至大气中，但场地位于远离人群的郊区，对人体健康风险极小，可适当采取低成本的“切断污染暴露途径”相关措施，比如覆土种林。
[0164]
5)针对场地污染晕核心区(1#、2#和7#地下水井)继续采取监控式自然衰减措施，评估地下水中苯系物降解过程以及铁锰离子变化。