加油站快速调查的具体工作内容与基本流程见图1。在现场使用最简便的设备和方法(如破孔机、手钻、测爆仪、PID仪、有盖玻璃瓶、简易打井装置、物探设备), 收集一些土样和地下水样品, 采用现场就地调查分析的方法, 初步判断加油站土壤和地下水可能污染程度、分布范围(水平分布为主)以及存在环境风险。

图1

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	图1 加油站渗漏污染快速调查的主要内容及流程

场地调查需要收集的资料包括环境背景资料与加油站基础资料两类。环境背景资料主要包括气象、水文、地质、区域自然社会经济信息等; 气象资料包括气温、湿度、风力、年雨雪量等, 其中:水文地质资料涉及当地原始记录整理汇编成的水文(地质)年鉴、水文(地质)特征值统计、水文(地质)图集、水文(地质)手册和各种水文(地质)资料报告等; 区域自然社会经济信息包括地理位置图、地形、地貌、绿化、水系、人口密度分布、所在地经济现状和发展规划等。加油站基础资料包括加油站占地面积、加油站经营状况、油品进出库台帐、加油站土地利用变迁资料、地下储罐罐龄(或者加油站的建设年代)、加油机数量、储油罐类型、储油罐总数、输油管线类型是否有防渗池等。

现场踏勘的目的在于了解加油站现场场地情况和周围环境情况, 具体包括:①现场考察加油站的内部环境及主要设施的空间分布情况; ②实地观测场地所在区域的地形、地貌以及场地的范围; ③实地观察加油站场地的地质、土质、地下水位、水文等情况; ④踏勘加油站的周边环境和土地利用现状, 确定调查范围, 并识别风险目标或敏感目标; ⑤加油站内与环境污染相关的异常操作情形(如油罐车卸油满溢); ⑥访问加油站管理人员的日常管理状况; ⑦走访周边居民地下水使用现状; ⑧通过对周边居民及当地相关部门的走访, 确认加油站周边是否存在其他污染源。

常用的物探方法有自然电场法、电阻率法、浅层地震法和探地雷达法^[5]。在加油站现场勘查中, 建议采用探地雷达法。首先, 由于加油站场地地表一般覆盖混凝土层, 探地雷达能够在不破坏混凝土的情况下实施探测; 另一方面, 通过更换不同频率的天线, 探地雷达可以改变有效探测深度的范围, 最大可达30 m, 能够灵活适应地下水埋深不同的加油站场地^[6]。国外已有研究人员在美国^{[7, 8]}、巴西^{[9, 10]}等地区应用探地雷达在垃圾填埋场、加油站、炼油厂等污染场地进行探测, 取得了良好的效果。国内近年来也有研究人员开始应用探地雷达探测油类污染^{[11, 12]}, 结果显示探地雷达能够圈定污染羽扩散情况, 从而确定出污染物空间分布范围, 为后期调查提供可靠的资料。

探地雷达原理是借由发射雷达波信号, 当遇到存在电性差异的地下目标体, 雷达波便会发生反射, 返回到地面时由接收天线所接收, 分析反射波来回所需时间、波型、振幅等特征, 来判别反射体的性质与位置等^{[13, 14]}。图2为探地雷达的结构。

图2

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	图2 探地雷达结构

通过探地雷达探测一方面可确定加油站储油罐、加油管线及其他供排水管线的具体位置, 这对于某些建站时间较长, 图纸等基础资料遗失的加油站来说至关重要, 可避免在接下来的打井监测工作中发生管道破坏等事故; 另一方面也可以起到判断发生泄漏的通道和污染羽的大致分布, 指导打井监测布点采样工作的目的。

使用最简便的设备和方法(如破孔机、手钻、测爆仪、PID仪、有盖子的玻璃瓶、简易打井装置), 在加油站场地内的储罐区、加油岛、管线区等已渗漏点或渗漏可疑点采集土壤气体、土样和少量地下水, 尽量采用现场就地分析方法, 初步判断土壤和地下水的重点污染点、水平分布范围以及污染程度, 为后续制定详细场地环境调查提供参照。

针对部分地下水水位较浅的区域, 可采用简单贯入式方法或者利用现有水井收集少量地下水样品, 现场测定pH值、溶解氧、氧化还原电位、电导率。土壤和地下水样还可以送到实验室进行进一步分析。

对场地调查信息和检测结果进行整理, 评估检测数据的质量, 分析数据的有效性和充分性。根据场地内土壤和地下水检测结果, 确定场地可能污染渗漏点, 如果试采样的点位较多, 可以绘制污染物的水平分布图。

上海浅层地下水含水层为全新世中晚期的河口— 滨海相沉积物, 全市普遍分布, 底板埋深3~25 m不等, 厚度介于2.5~24 m。结构有两类, 一是以单一黏性土为介质的孔隙水, 另一为上部黏性土、下部以砂性土为介质的孔隙水。砂性土主要分布在河口砂岛、陆域河道和滨海地带。地下水与大气降水关系密切, 水位埋深一般为0.5~1.5 m^[16]。

加油站建于20世纪80年代, 于2005年废弃。加油站历史较为久远, 并经多次改造, 大部分场地资

料已遗失。通过人员访谈与现场踏勘, 掌握了基本资料:加油站内有两个地下储油罐, 从储罐上方管道窨井盖所在位置可大致判断储罐区域位于营业厅东侧, 加油站西南原先有4个地上储油罐, 现已移走。在加油站内的空旷地带使用探地雷达进行密集网格化布线探测, 在储油罐区域布线加密(图3)。

图3

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	图3 上海某加油站探地雷达测线布置

油类污染在雷达剖面上通常表现为强反射特征^[17]。探地雷达测量结果显示, 靠近加油机的08线出现了明显异常(图4)。在剖面1.4 m深处能够拾取一连续性很好的强反射层, 应为潜水面位置, 但在水平位置大约15~23 m处同相轴发生错位, 界面上下都存在异常的强反射特征, 向上延伸至地表, 向下约至 2.2 m; 由于这一位置恰好在加油机旁侧, 因此判断此异常为油类污染物渗漏时形成的垂直通道, 发生渗漏的原因应该是加油机与管道连接处破损, 此处土壤及地下水污染物浓度应较高。

图4

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	图4 上海某加油站08线探地雷达剖面(250 MHz)

在储油罐区域得到的探地雷达剖面由于地面不平整及地下存在碎石等物体的干扰, 难以判定是否存在油类污染异常。

另外, 在废弃的地上储油罐区域裸露地表处使用手工钻孔的方式取样, 采集了两件约1 m深度的土壤样, 将样品置于塑封袋内, 揉碎使土壤中气体溢出, 然后使用PID现场测试土壤气体中挥发性有机物, 结果显示其值基本为零。

综上, 快速调查结果表明加油站存在油类渗漏污染, 污染高浓度区在加油机附近, 污染扩散范围不大, 废弃的地上储油罐区域不存在污染, 而地下储油罐区是否存在污染需进一步详细调查方可确认。

北京平原区是典型的由河流相互作用叠置塑造而成的山前缓倾斜冲洪积平原。地势上西北高、东南低, 第四系松散堆积物构成了巨大的孔隙水储水空间, 含水层由山前单一的砂卵砾石层逐渐过渡到砾砂、砂质黏土互层的多层结构, 含水层按埋藏深度基本可以划分为3层^{[18, 19]}。区域上地下水自西北北部流向东南。北京地区的浅层地下水位变化范围较大^[20], 从十几米到三十多米不等。

调查选择的加油站建于1990年, 占地面积 3 552 m², 主要经营销售92^#汽油、95^#汽油和0^#柴油。目前有4个储油罐, 罐容均为30 m³, 设有油罐防渗池和油罐自动测量计, 但油罐材质及油罐内外层保护措施不详。管线类型为压力式, 管线材质为无缝钢管, 管线保护为涂漆和防蚀带包裹。加油站通过手动量油尺和储罐自动测量计进行油罐密闭测试, 通过自动管线测漏方式进行管线密闭测试。

通过现场踏勘核验了加油站基础信息。加油站内有两口水井, 1口位于油罐区西侧附近约5 m处, 为一废弃水井(WF), 另1口水井位于油罐区北侧约20 m处, 为现用水井(WY)(图5)。利用这两口井开展加油站渗漏污染地下水监测, 使用油水界面仪直接探入水井, 对地下水进行油类污染物探测。在弃水井(WF)中, 油水界面仪发出油污警示, 表明井水存在油污, 冲洗油水界面仪探头的冲洗水上漂有油花, 再次验证油污存在。油水界面仪对现用水井中地下水的油污检测结果不明显。

图5

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	图5 北京某加油站探地雷达测线布置

使用PID对水井中气体的TVOC(总挥发性有机物)进行监测, 将PID直接探入水井, 对井中气体进行TVOC检测。对弃水井(WF)中气体进行检测, PID显示井口空气中TVOC达到 35 mg/L, 表明中气体受污染明显, 分析井水中的油污挥发造成井中气体污染。PID对现用水井的检测结果不明显。

使用100 MHz天线对整个加油站区域进行探地雷达探测, 在储油罐区北侧的13和15测线剖面发现了明显异常。如图6所示, 在13线剖面上靠近储油罐区的水平距离0~6 m, 垂直深度到11 m左右发现疑似的油类污染的特征, 而在剖面后半段未发现异常, 由此可判断储罐区发生了渗漏污染。在加油岛区域的16、17线上未发现明显的异常。

图6

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	图6 北京某加油站13线探地雷达剖面(100 MHz)

快速调查结果显示, 该加油站已发生了渗漏污染, 污染影响范围在地下储油罐区域, 污染羽半径约为7 m左右, 而加油岛区域未发生渗漏污染。

南京市地处长江中下游, 区内岩土层类别及分布亦复杂多变, 基岩出露甚少, 大多为第四系土层所覆盖。地下潜水埋深一般 0.5~4 m, 水位波动 1~2 m, 最大可达 3 m。调查选择的加油站建于1995年, 已有18年历史, 加油站内有一个柴油罐, 3个汽油罐, 油罐体积在25~30 m³。加油站销量较大, 汽柴油总的日销售量在20 m³左右。

查阅相关资料, 得知该加油站于2006年7月4日发生突发性泄漏, 短时间内大量90^#汽油进入油罐东侧人行道及非机动车道下的各种市政管线中。事发第二天, 现场可见雨水、污水、电缆管井中漂浮大量汽油。当时已有研究人员使用探地雷达对污染场地进行探测, 发现存在石油烃污染的异常, 污染羽的扩散范围大多数局限于地面以下4 m以内, 尚未到达地下水^[21]。事故发生后, 加油站方采取了一些应对措施, 更换了发生泄漏的管线, 并将被污染的土

壤挖出, 重新填埋新土。

本次场地快速调查距事故发生已相隔8年, 目的是为验证土壤污染是否已得到修复, 现场仅使用探地雷达在文献中提及的相同位置再次探测, 测线布置及测量结果见图7、图8。

图7

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	图7 南京某加油站探地雷达测线布置

分析L30线剖面, 雷达波除在表层及在遇到窨井时产生较强反射外, 在土层中反射较弱, 且表层以下土壤分布均匀, 不存在异常反射, 并未发现资料中所提及的石油烃污染造成的异常区域。因此在事故发生后采取的土壤修复措施是有效的, 土壤污染已得到修复。

图8

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	图8 南京某加油站30线探地雷达剖面(250 MHz)