某大型铜矿山污染场地环境调查方案浅析

耿小库，张丽梅，吴 强（江西省地质矿产勘查开发局九0二地质大队，江西新余338000）

某大型铜矿山污染场地环境调查方案浅析

耿小库，张丽梅，吴 强（江西省地质矿产勘查开发局九0二地质大队，江西新余338000）

某大型铜矿在长期以来的生产过程中，导致了下游农田产生重金属污染。本文在研究污染场地的污染状况和其基本水文地质条件的基础上，设计了资料收集与分析、地形测量、专项环境地质调查、初步采样分析、详细采样分析等工作手段，并利用MAPGIS6.7软件进行数据处理和空间分析，以期以较为直观的各元素异常图来反映污染场地内污染物的种类、浓度（程度）和空间分布，达到场地环境调查的目的。

铜矿；重金属；污染场地；环境调查

在铜矿的建设、运营过程中产生大量的含重金属固体废弃物及选矿废水，由于生产过程中管理不善等原因，造成污染物随着淋滤水及选矿废水泄露，导致下游农田产生重金属污染。随着公众环保意识的提高，做好污染场地修复对于保护环境、改善民生环境具有重要的社会意义[1]。

本文以某大型铜矿山污染地块第二阶段场地环境调查为案例，介绍了场地环境调查的工作程序和工作方法。调查重金属污染场地土壤及地下水中关注污染物的时空分布、存在状态和迁移富集规律，明确主要污染源。为相关铜矿山污染场地修复提供地质依据。

1 污染场地基本概况

1.1 场地污染状况

矿山是一个以黄铜矿、黄铁矿为主的多金属共存的大型含铜、黄铁矿床。该场地原为水田，现由于污染问题，其大部分区域不适宜植被生长，少部分区域滋生少量荒草，而形成荒地。

目前，矿山污水均由污水管道排至处理池，经处理达标后排放。但由于经济利益的驱动，当地村民利用虹吸管自污水库中抽取污水，并利用废铁进行土法粹铜，其萃取后的污水未经处理直接排放至下游场地，矿山随后采取了修建污水渠道等补救措施，但仍然存在沟渠渗漏等问题。造成场地内污水肆流，土壤严重污染的现状（污染现状见图1）。

图1 污染场地现状图

1.2 场地地质和水文地质概况

污染场地涉及的地层从上至下简述如下，第四系全新统（Q4）：主要为冲积、残坡积物，岩性为粉土、粉质粘土及泥砂、卵石等，厚度0～40m。二迭系上统龙潭组（P2l）：主要岩性为灰白色细砂岩、粉砂岩和页岩，厚度大于100m。

污染涉及含水层位为风化裂隙含水层：矿区岩石风化平均深度56m，最深达140m。上部强风化带的裂隙被粘土充填，透水性微弱，试坑注水试验渗透系数0.0047m/d；弱、微风化带裂隙中充填物较少，透水性强。水位埋深变化较大，一般20～30m，最深可达110m，含水层厚度20～30m。

2 调查方案设计

第二阶段场地环境调查是以采样与分析为主的污染证实阶段，其针对该污染地块内可能存在的污染源进行初步采样分析和详细采样分析，逐步减少调查的不确定性，并根据分析结果，确定污染物种类、浓度（程度）和空间分布[2]。

2.1 资料收集与分析

已有资料是本次场地环境调查的基础，开展工作前必须全面收集，系统整理，去伪存真，综合编制。资料的收集主要包括：场地利用变迁资料、场地环境资料、场地相关记录、由政府机关和权威机构所保存和发布的环境资料以及场地所在区域的自然和社会信息。通过对所收集资料的分析，判别场地内或周围区域当前和历史上可能存在的污染源。

2.2 地形测量

利用收集的1∶1万地形图资料，通过RDK、全站仪等测量仪器对场地内地形、地物进行实地测量得到一部分地物点的精确坐标，再用这些点的坐标代替原来的坐标，通过增加地物内容和地形图的调整以增加测量的精度，最后得到污染场地1∶2000的地形图。为污染场地环境地质调查及后期生态修复工程提供精确定位。

2.3 专项环境地质调查

对污染场地周边300～500m范围内按1∶5千比例尺进行专项环境地质调查。地面调查采用1∶5千的手图，利用手持GPS并结合地形地貌定位，采用便携式重金属快速分析仪及pH试纸进行现场半定量分析。以基本查明污染场地的分布范围，主要的污染物种类，含（隔）水层的岩性结构、厚度、分布及其变化，主要含水层（组）间的水力联系，地下水补给、径流、排泄条件。

2.4 初步采样分析

（1）土壤取样包括表层土和剖面土，不可以混采，应区别加工处理。

（2）表层土壤样品采集方法

①采样点位布设

由于污染场地的污染物分布不明确，分布范围较大。因此，本次初步采样布点方法采用系统布点法，场地布设网度为：120m×120m。

②采样方法

a.表层土壤样品的采集一般采用挖掘方式进行[2]；

b.土壤采样的基本要求为尽量减少土壤扰动，保证土壤样品在采集过程不被二次污染；

c.在每个采样点采集样品1个，样品量1kg左右；

d.采集的样品要防止玷污。保证布袋的清洁，新布袋要清洗后使用。使用聚乙烯塑料袋对样袋进行封存。

③采样深度

表层土壤的采集深度为：垂深0～20cm。

④样品编号

样品编号以工作区位置、TR （土壤）、样品点位号组成，1号土壤样品：YT-TR-01。

⑤定点与标绘

采样点须使用手持GPS实地结合地形图进行准确定点。对采样位置中心子样点在显眼处用红油漆作标记。

⑥采样记录

a.采用制定的采样记录卡进行文字记录；

b.采样记录卡必须在现场采样时使用铅笔填写清楚，待样品交接审核完成后用黑色碳素笔迹填写；

c.采样记录卡的内容必须填写准确、真实、详细、字迹清晰。不准重抄或涂改。如有错误，应重新填写；

d.现场采集过程应由相机进行照片或视频记录，并对采集地点周边环境特征或标志性建筑物进行照片记录，待采集任务结束当天对资料进行整理归档。

⑦平行样采集

为了保证测试结果的可靠度，对采集的样品进行一定比例的平行样采集，对平行样采集要求第一次采样和第二次采样由不同人、不同时间进行，第二次重复采样人员根据第一次采样坐标及采样标志到达重复样点位后，在原采样坑的附近采样，两次采样点的距离间隔应在50m内。不能在原坑中采取。

⑧采样小组当天采样完成后，对所采集的土壤样进行野外加工。不合格的样品应重新采取。

（3）深层土壤及地下水样品采集工作方法

①采样点位布设

a.深层土壤样品采集地点与相对应的浅层土壤样品采集地点一致；

b.采样按照土壤类型分层取样，表层以下按平均0.5～2m分层取样。

②采样方法

a.深层土壤的采集以钻孔取样为主；

b.对已施工的全部钻孔进行洗孔，待洗孔完成后采取有代表性的地下水样品。

③采样深度

剖面土壤的采集深度为：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分层取样。

④样品编号

样品编号以钻孔、TR（土壤）、S（地下水）、样品点位号组成，001号钻孔0.5～1m第2号土壤样品：ZK001-TR-02。

⑤采样记录

a.采用统一格式的采样记录卡进行文字记录；

b.土壤柱状剖面图须描述清晰，并标明土壤分层情况。

⑥定点与标绘、平行样采集与表层土的具体要求相同。

（4）对照样品采集

在场地外东、南、西方向上各布设一个对照采样点，采样方法和要求与前述要求相同。以基本查明场地外污染状况及污染物的运移途径。

（5）分析指标

由于初步采样分析阶段对场地信息了解不足，因此结合矿山的勘查资料、选矿堆浸资料及矿山环评等资料，根据保守性原则，按照第一阶段调查确定的场内外潜在污染源和污染物，同时考虑污染物的迁移转化。将矿山生产过程中，包括污水迁移过程中所有潜在的污染物列为样品检测分析的项目。在初步采样分析阶段土壤、地下水监测方案具体见表1、图2。

表1 初步采样分析阶段土壤、地下水监测方案表

图2 初步采样分析阶段土壤、地下水监测点位示意图

2.5 详细采样分析

（1）采样点位布设

根据初步采样分析的结果，确定本次调查的场地关注污染物，对超标区域和安全区域进行场地分区，之后在场地关注污染物超标需治理区域采用系统布点法加密布设采样点。

由于需要划定污染边界范围，采样单元面积不大于1600m2（40m×40m网格）。

（2）采样深度

根据初步采样分析的结果，确定污染场地详细采样分析阶段各采样点的采样深度。

（3）采样方法

根据初步采样阶段的结果，对样品的采集方法、样品收集、保存、运输和储存进行评估，以确保土壤及地下水样品具有代表性，若发现问题进行相应的调整。

（4）分析指标

根据初步调查结果，制定样品分析方案。样品分析项目以已确定的场地关注污染物为主。

3 数据评估和结果分析

3.1 数据评估是否需要补充采样分析。

3.2 结果分析

根据土壤和地下水检测结果进行统计分析，选取Kring泛克立格法网格化，利用MAPGIS6.7软件来完成网格数据生成，设置合理的等值线间隔，以单元数据勾绘等值线成图。为了反映不同污染指标分布特征，各污染物分布图以蓝色区代表低含量区，以红色区代表高含量区。在二个基本色区中，为了更加客观自然地表达含量起伏特征，采取了在各色区中按等量线区间实行色层逐步升高或降低自然过渡的办法来表现含量的升高或降低。

最终以各污染指标不同深度的元素异常图，来直观的反应不同深度下各关注污染物在平面上的浓度水平，以达到识别各污染指标空间分布特征的目的（如图3）。

图3 1～1.5m及1.5～2m砷元素异常图

4 结论

（1）以MAPGIS6.7软件绘制的各元素不同深度的异常图能较直观的反映各污染物空间分布特征。

（2）铜矿山的开采、生产对土地造成的污染总体处于失控状态，所存在的问题应该引起相关矿企的重视。

（3）调查可以进一步研究，利用GMS、MODFLOW等数值模拟软件，模拟在特定情况下各污染物在土壤中的迁移，以帮助企业科学评判污染风险。

（4）方案的实施，将为后期场地风险评估和修复设计提供基础资料。

[1]邹兆庄，温志坚.铀矿山放射性污染场地修复技术方法研究.核工业北京地质研究院，2015，5.

[2]环境保护部.场地环境调查技术导则（发布稿）.中华人民共和国国家环境保护标准（HJ25.1-2014），2014.

整理调查信息和检测结果，检测结果数据包括样品的各项指标基本分析、平行样分析数据以及元素的检出限等。根据原始分析数据的类别把原始数据进行分解，把分析数据与分析单元坐标进行配对，然后分别编制表层土样、深层土样、水样及重复样的Excel数据文件。以该数据文件作为数据入库、污染指标参数统计和各类图件编制的基础数据文件。

评估检测数据的质量，分析数据的有效性和充分性，确定

X832

A

2095-2066（2016）35-0009-03

2016-11-9

耿小库（1979-），男，地矿工程师，硕士，主要从事水文地质、环境地质工作。