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      華北某焦化廠退役場(chǎng)地及其周邊地下水環(huán)境調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

      2019-11-13 09:12:51劉磊王宇峰李凱琴黃燕杜耀胡睦周卓未龍
      科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2019年16期
      關(guān)鍵詞:中苯焦化廠氰化物

      劉磊 王宇峰 李凱琴 黃燕 杜耀 胡睦周 卓未龍

      摘? ?要:通過(guò)對(duì)華北某焦化廠退役場(chǎng)地地下水進(jìn)行采樣調(diào)查,分析了場(chǎng)地內(nèi)及其周邊地下水的環(huán)境質(zhì)量狀況,評(píng)估了該區(qū)域地下水的污染風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明:(1)退役場(chǎng)地內(nèi)地下水中苯并[a]芘含量的全部超標(biāo),倍數(shù)為3.4~33.9倍,多環(huán)芳烴(總)大部分超標(biāo)0.59~564倍,其他超標(biāo)指標(biāo)包括pH、高錳酸鹽指數(shù)、亞硝酸鹽、氨氮、總氰化物;(2)場(chǎng)外所有對(duì)照監(jiān)測(cè)井地下水中苯并[a]芘超標(biāo) 2.8~15倍,其它污染因子與場(chǎng)內(nèi)地下水一致;(3)場(chǎng)地周邊上下游村莊6口水井監(jiān)測(cè)中,只有1口深井地下水質(zhì)量達(dá)標(biāo),淺層地下水井中主要為苯并[a]芘、多環(huán)芳烴(總)污染,無(wú)機(jī)指標(biāo)中僅有氨氮超標(biāo);(4)地下水中苯、苯并[b]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽的最大致癌風(fēng)險(xiǎn)值超出了可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)水平,總氰化物和苯的最大非致癌危害商超出了可接受非致癌危害水平。綜上,焦化廠所在區(qū)域的地下水環(huán)境存在大范圍的苯并[a]芘和多環(huán)芳烴污染,已由場(chǎng)內(nèi)擴(kuò)散至場(chǎng)外,對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)已超出可接受水平,需采取相應(yīng)的控制技術(shù)進(jìn)行地下水污染風(fēng)險(xiǎn)管控與治理。

      關(guān)鍵詞:焦化廠? 地下水環(huán)境? 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估? 苯并[a]芘? 多環(huán)芳烴

      中圖分類號(hào):X824? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào):1674-098X(2019)06(a)-0128-08

      隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和“退二進(jìn)三”戰(zhàn)略實(shí)施,焦化企業(yè)搬遷后產(chǎn)生了大量污染場(chǎng)地[3],多環(huán)芳烴、總石油烴、氰化物、氟化物和重金屬等多種典型污染物質(zhì)嚴(yán)重污染了地下水環(huán)境,對(duì)廠區(qū)周邊的居民健康造成了潛在風(fēng)險(xiǎn)[4,5]。本文在對(duì)焦化企業(yè)退役場(chǎng)地及其周邊地下水進(jìn)行采樣分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,以期為地下水污染的防治、修復(fù)工作以及場(chǎng)地的安全開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

      1? 材料與方法

      1.1 研究區(qū)域概況

      本研究選擇華北某焦化廠退役場(chǎng)地作為研究區(qū)域。該廠于1998年開工建設(shè),2003年建成投產(chǎn),之后由于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)等綜合原因,于2014年停產(chǎn),目前主要設(shè)施已完成拆除。按照焦化廠歷史生產(chǎn)活動(dòng)內(nèi)容,可將廠區(qū)劃分為煉焦熄焦區(qū)、冷鼓脫硫區(qū)、蒸氨洗苯區(qū)、污水處理區(qū)、堆煤洗煤區(qū)、篩焦堆焦區(qū)、循環(huán)水區(qū)、辦公區(qū)、倉(cāng)庫(kù)、油品區(qū)、游泳館等。根據(jù)地區(qū)土地利用規(guī)劃圖,該焦化退役廠區(qū)未來(lái)將被用于商業(yè)用地(B1)和社會(huì)停車場(chǎng)用地(P)。

      1.2 采樣布點(diǎn)方案

      1.2.1 場(chǎng)地內(nèi)地下水采樣方案

      (1)點(diǎn)位布設(shè)

      根據(jù)《場(chǎng)地環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》(HJ25.2-2014)[6],在地下水流向上游、地下水可能污染較嚴(yán)重區(qū)域和地下水流向下游分別布設(shè)監(jiān)控點(diǎn)位。

      對(duì)場(chǎng)地內(nèi)地下水污染較嚴(yán)重區(qū)域設(shè)置分區(qū)并編號(hào)(圖1),各分區(qū)內(nèi)分別設(shè)置1個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位(W1~W7),地下水流向上游設(shè)置1個(gè)對(duì)照監(jiān)測(cè)井(W8),下游設(shè)置3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位(W9~W11),場(chǎng)地內(nèi)外共布設(shè)11個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

      (2)監(jiān)測(cè)井深度

      監(jiān)測(cè)井深度到達(dá)淺層地下水底板頂部,采樣深度位于監(jiān)測(cè)井水面下0.5米以下,每口監(jiān)測(cè)井取一個(gè)地下水樣。該區(qū)域地下水埋深2-10 m,故地下水監(jiān)測(cè)井深度定為8 m。

      1.2.2 周邊地下水采樣方案

      為評(píng)估場(chǎng)內(nèi)污染地下水對(duì)周邊地下水環(huán)境的影響,對(duì)場(chǎng)地周邊敏感目標(biāo)區(qū)域開展地下水監(jiān)測(cè),判斷場(chǎng)內(nèi)地下水污染物對(duì)周邊敏感目標(biāo)的影響,分析地下水污染物遷移范圍。經(jīng)調(diào)查,該焦化場(chǎng)地周邊上下游有3個(gè)村莊,分布標(biāo)記為A村、B村和C村,選取這3個(gè)村的6口民用水井作為監(jiān)測(cè)井。監(jiān)測(cè)井信息詳見下表。

      1.3 分析檢測(cè)方案與方法

      本場(chǎng)地地下水樣品檢測(cè)指標(biāo)為pH、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、硫酸鹽、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、鎘、鉛、汞、鉻、鎳、銅、鋅、砷、總石油烴、酚類、總氰化物、苯系物、甲基叔丁基醚、多環(huán)芳烴類共41項(xiàng),還選取了部分有代表性的土壤樣品測(cè)定土壤基本理化性質(zhì)(含水率、有機(jī)質(zhì)含量、容重、密度),為后續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供模型參數(shù)。

      1.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

      參照《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 25.3-2014)[7]進(jìn)行焦化退役場(chǎng)地地下水的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。分析退役場(chǎng)地環(huán)境介質(zhì)中污染物通過(guò)不同暴露途徑,對(duì)人體健康產(chǎn)生危害的概率,計(jì)算基于人體健康的土壤和地下水風(fēng)險(xiǎn)控制值。

      2? 結(jié)果與分析

      2.1 場(chǎng)內(nèi)地下水檢測(cè)結(jié)果與分析

      本廠區(qū)所處區(qū)域地下水主要適用于生活飲用水及工農(nóng)業(yè)用水,屬Ⅲ類功能區(qū),執(zhí)行《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-1993)[8]Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

      重金屬鋅、鉻、汞、砷有檢出但未超過(guò)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值,其余均未檢出。有機(jī)污染物酚類、總石油烴、甲基叔丁基醚均未檢出,苯系物和多環(huán)芳烴有不同程度檢出,多環(huán)芳烴(總)檢出率100%。部分地下水樣品中總氰化物、苯、二甲苯、苯并[a]芘、萘和多環(huán)芳烴(總)超過(guò)了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。其他存在超標(biāo)的指標(biāo)有pH、高錳酸鹽指數(shù)、亞硝酸鹽、氨氮。

      如表2所示,樣品中苯并[a]芘濃度超標(biāo)3.4~33.9倍[9],監(jiān)測(cè)井W2、W3、W4、W5和W7地下水中多環(huán)芳烴(總量)超標(biāo)0.59~564倍[9]。插值模擬后的污染分布圖(圖2)顯示,堆煤洗煤區(qū)位于場(chǎng)地地下水流向的上游,本身污染比化產(chǎn)區(qū)等較輕,因此苯并[a]芘濃度最低;冷鼓脫硫區(qū)屬化產(chǎn)區(qū),因生產(chǎn)過(guò)程中跑冒滴漏、設(shè)施拆除造成污染物遷移擴(kuò)散,苯并[a]芘濃度最高,逐漸向外擴(kuò)散。 此外,部分地下水中苯含量超標(biāo)嚴(yán)重。

      2.2 場(chǎng)外對(duì)照監(jiān)測(cè)井檢測(cè)結(jié)果與分析

      監(jiān)測(cè)井地下水(W8~W11)中高錳酸鹽指數(shù)、亞硝酸鹽、氨氮超過(guò)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-1993)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn);W9的亞硝酸鹽濃度是標(biāo)準(zhǔn)限值的600倍,推測(cè)與周邊農(nóng)田施肥有關(guān)。W8~W11苯并[a]芘濃度是相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)限值的2.8~15倍;W11處于焦化廠冷鼓脫硫區(qū)的下游,其多環(huán)芳烴(總)濃度超標(biāo)(表3)。

      綜上,對(duì)照監(jiān)測(cè)井的地下水存的污染因子與焦化廠場(chǎng)地內(nèi)地下水一致。

      2.3 場(chǎng)地周邊地下水檢測(cè)結(jié)果與分析

      對(duì)照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-1993)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn),A1、B2和C2中地下水氨氮分別超標(biāo)0.5、1.4、0.9倍。其他無(wú)機(jī)指標(biāo)均符合地下水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

      對(duì)照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB 5749-2006)》,A2、B2和C2地下水苯并[a]芘分別超標(biāo)7、15、58倍,C2多環(huán)芳烴(總)超標(biāo)4.3倍。另外,苯并[a]蒽、?、苯并[k]熒蒽、苯并[g,h,i]苝、茚并[1,2,3-cd]芘超過(guò)了荷蘭地下水干預(yù)值。

      綜上,除B1井水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)之外,其他水井中地下水均存在部分指標(biāo)超過(guò)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)限值,即周邊村莊地下水普遍存在污染。

      2.4 地下水污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

      污染物濃度選用最大監(jiān)測(cè)值。多環(huán)芳烴(總)無(wú)相關(guān)的理化毒性參數(shù),故分別計(jì)算16種多環(huán)芳烴的健康風(fēng)險(xiǎn)。苯、萘、苯并[b]熒蒽、苯并[a]蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽、?、苯并[k]熒蒽和茚并[1,2,3-cd]芘具有致癌風(fēng)險(xiǎn)??偳杌?、二甲苯、萘、菲、苊、苊烯、芴、蒽、熒蒽、芘、苯并[g,h,i]苝具有非致癌危害。

      根據(jù)計(jì)算結(jié)果,在考慮飲用地下水途徑的情況下,地下水中苯、苯并[b]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽的最大致癌風(fēng)險(xiǎn)值分別為3.75E-04、2.25E-06、1.07E-05和1.47E-06,超出了可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)水平1.00E-06??偳杌锖捅降淖畲蠓侵掳┪:ι谭謩e為5.54和24.5,超出了可接受非致癌危害水平1.00,其他污染物的致癌與非致癌風(fēng)險(xiǎn)均在可接受水平之內(nèi)。

      3? 結(jié)論

      (1)本場(chǎng)地內(nèi)地下水中大部分樣品的總氰化物、苯、二甲苯、苯并[a]芘、萘和多環(huán)芳烴(總)超過(guò)了《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 14848-93)》Ⅲ類、《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB 5749-2006)》中的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。其他超標(biāo)指標(biāo)有pH、亞硝酸鹽、氨氮等,經(jīng)分析可知,焦化廠內(nèi)地下水環(huán)境已受到嚴(yán)重污染。

      (2)所有場(chǎng)外對(duì)照監(jiān)測(cè)井地下水中苯并[a]芘均超過(guò)了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB 5749-2006)》 2.8~15倍,位于焦化廠冷鼓脫硫區(qū)下游的場(chǎng)外對(duì)照監(jiān)測(cè)井中多環(huán)芳烴(總)超標(biāo),其它污染因子與焦化廠場(chǎng)地內(nèi)地下水一致,說(shuō)明地下水污染已由場(chǎng)內(nèi)擴(kuò)散至場(chǎng)外。

      (3)周邊3個(gè)村莊6口井中中僅有一村深井地下水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)??傮w上,周邊村莊地下水普遍存在污染,焦化廠所在區(qū)域淺層地下水存在大范圍的苯并[a]芘污染,與該區(qū)域普遍存在的焦化、洗煤等生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)。

      (3)在非敏感用地暴露情景,考慮飲用地下水途徑的情況下,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果如下:地下水中苯、苯并[b]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽的最大致癌風(fēng)險(xiǎn)值超出了可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)水平1.00E-06??偳杌锖捅降淖畲蠓侵掳┪:ι坛隽丝山邮芊侵掳┪:λ?.00。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 劉利軍,黨晉華.焦化場(chǎng)地污染狀況調(diào)查及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[C].中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì),2011.

      [2] 王東.焦化場(chǎng)地地下水基礎(chǔ)環(huán)境調(diào)查與評(píng)價(jià)[D].華北理工大學(xué),2016.

      [3] 王佩,蔣鵬,張華,等.焦化廠土壤和地下水中PAHs分布特征及其污染過(guò)程[J].環(huán)境科學(xué)研究,2015,28(5):752-759.

      [4] 張榮海,李海明,張紅兵,等.某焦化廠土壤重金屬污染特征與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2015,42(5):149-154.

      [5] 高燕,董苗,張永清.呂梁市某焦化廠及周邊土壤重金屬污染狀況與評(píng)價(jià)[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,35(3):318-324.

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      [7] HJ 25.3-2014污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則[S].

      [8] GB/T 14848-93地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

      [9] GB 5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].

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