以焦化項目為例探討污染型建設項目地下水環(huán)境影響評價方法

劉 輝

(中國輻射防護研究院，山西 太原 030006)

1 引言

2011年2月11日環(huán)境保護部發(fā)布了《環(huán)境影響評價技術導則 地下水環(huán)境》(HJ610－2011)［1］，標志著地下水環(huán)境影響評價走向規(guī)范化，導則對評價原則、內容、工作程序、方法和技術要求都作了相對具體的規(guī)定。山西省是國家能源重化工基地，也是焦化項目較多的地區(qū)，如何根據(jù)山西地區(qū)水文地質特征從評價方法上進行系統(tǒng)研究，對于開展焦化項目地下水環(huán)境影響評價具有現(xiàn)實的指導意義。本文通過對焦化項目全評價過程的分析，說明了在不同水文地質條件下焦化項目地下水環(huán)境影響評價的特點。

2 焦化廢水來源及主要污染因子

2.1 焦化廢水來源

焦化生產一般包括煉焦和煤氣凈化部分，有的焦化企業(yè)還有化工產品生產及深加工部分。煉焦包括備煤、焦爐煉焦、熄焦、篩貯焦等工序，煤氣凈化通常和部分化產回收相結合，包括冷鼓電捕、脫硫及硫回收、硫銨(蒸氨)、洗脫苯等工序。

除生活污水和生產凈廢水外，焦化廠生產廢水為酚氰廢水，主要來源為煤氣水封水、蒸氨廢水、粗苯蒸餾作業(yè)區(qū)各分離器及油槽分離水、各作業(yè)區(qū)油槽分離水及地下放空槽的放空液、各作業(yè)區(qū)地坪沖洗水和化驗室排出的廢水等，其中以蒸氨廢水為主要來源。酚氰廢水成分較復雜，含有較高濃度的揮發(fā)酚、氰化物、氨氮、石油類等有毒有害物質［2］，須送酚氰廢水處理站統(tǒng)一處理。

2.2 主要污染因子在地下水中運移特性

揮發(fā)酚在水中的溶解性高，在土壤中的吸附性弱，揮發(fā)酚在地下水中的遷移性能好［4］，在富氧環(huán)境和相應微生物作用下可得到降解。氰化物可溶于水發(fā)生遷移，同時在微生物作用下可降解［5］，包氣帶巖土對氰化物具有一定的吸附和過濾作用。廢水中石油類可被粘土、粉質粘土類吸附，但污染過程停止后會發(fā)生解析。在包氣帶和水位變動帶有微生物降解過程，但仍有石油類進入缺氧含水層繼續(xù)遷移［6］。

3 項目類型和地下水評價工作等級劃分

3.1 項目類型

按照導則，根據(jù)建設項目對地下水環(huán)境可能造成水質、水量或水位的影響將建設項目分為三類。在山西，地下水一般作為優(yōu)質水資源予以保護和合理利用，新建焦化項目生產水源多采用污水處理站中水和經礦坑水，因此焦化項目均屬Ⅰ類項目。

3.2 評價工作分級

地下水環(huán)境影響評價的工作分級，從建設項目場地包氣帶防污性能、含水層易污染特征、地下水環(huán)境敏感程度、污水排放量和水質復雜程度五個方面進行綜合判斷。其中前三項是環(huán)境因素，從污染物遷移途徑的包氣帶天然屏障、含水層自身的防污和減污能力，到地下水環(huán)境功能要求，即地下水環(huán)境的敏感性。后兩項是項目自身因素，廢水的產生或排放量，廢水中污染物類型和可能對地下水造成污染的污染因子。

4 地下水環(huán)境調查

地下水環(huán)境調查以收集已有水文地質調查資料為主，分析項目區(qū)及評價區(qū)域水文地質條件，在此基礎上補充必要的現(xiàn)場環(huán)境水文地質勘察、試驗。

4.1 資料收集與利用

區(qū)域水文地質調查方面，收集區(qū)域水文地質類型區(qū)劃報告、水井普查表、機井普查登記卡及柱狀圖、區(qū)域水文地質調查報告、地下水資源調查評價報告、農田供水水文地質普(詳)查報告、區(qū)域地下水開發(fā)規(guī)劃報告等。項目場地勘察方面，收集廠址巖土工程地質勘察報告、廠址地震安全性評價報告、廠址地質災害危險性評估報告。其他方面，收集廠區(qū)及附近獨立的成井資料、礦山及其他地質工程資料等。

區(qū)域資料包括的范圍大，一般包括一個或幾個完整的水文地質系統(tǒng)，多為以水資源和供水為目的開展的系統(tǒng)研究。研究結果常以中小比例的水文地質圖給出，并從宏觀角度把降水、地表水、地下水量分區(qū)作了估算，對各類型地下水的水文地質條件作了論述，給出各類型地下水之間及與地表水之間的聯(lián)系，可以作為地下水環(huán)境評價中1/50000 環(huán)境水文地質圖中水文地質分區(qū)的主要依據(jù)。環(huán)評中水文地質圖的地下水等水位線應在該調查中實地取得。

水文地質鉆探也以探到地下水后的地層為對象，抽水試驗結果是針對砂礫石等含水層求涌水量，與評價所需有差別。從評價出發(fā)對以上成果用其中的水文地質條件部分，即含水層分布、不同含水層流場、地下水補徑排條件等。焦化項目的評價等級一般為一級或二級，應盡量收集相關資料以減輕勘察試驗工作量。

項目場地巖土工程勘察深度一般不超過40m，在地下水埋藏淺的地方已揭露含水層。工勘提供的地層真實反映了場地地層分布和巖性特征，同時測量的地下水水位和水質均可參考利用。地震安全性評價的鉆探結果多比巖土勘察鉆探深度大，對松散巖類地層揭露深度在80m 以內，地層和含水層分布結果可用于評價。地質災害評價所用的地質圖和地質構造圖可用于評價。包氣帶特征應以廠址及附近巖土工勘結果為基礎，但工勘所給地下水位僅作參考不能用來作大比例流場圖。

在利用以上技術文件時應該注意，環(huán)境水文地質調查中的地下水水位、流向、含水層分布、水源地分布、污染源分布以及地下水水質等都是變化的，環(huán)境水文地質資料具有時效性。

4.2 山西省焦化項目區(qū)域水文地質特征

山西省由山區(qū)、丘陵區(qū)和列于其中的幾個盆地組成。焦化項目常布置于山區(qū)或丘陵區(qū)邊緣或盆地平原區(qū)。前者多處于泉域或采空區(qū)，地下水為巖溶水和深層承壓水，后者潛水埋深淺，水力坡度小，多與鹽漬化區(qū)有關，有供水意義的是中深層的承壓水。下面是兩個焦化項目區(qū)水文地質特征的典型例子。

山西X 焦化廠廠址地處丘陵山區(qū)坡地上，淺部包氣帶地層巖性自上而下依次為壓實填土、粉質粘土(局部有粉土)、泥巖、砂巖。該處沒有松散巖類孔隙潛水分布，下部有煤礦采空區(qū)，目前為地質安全考慮已采取水泥漿充填。石炭系、二疊系地層主要為泥巖、砂巖類，滲水性差，有一定的隔水性。在煤系地層之下有奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙承壓水，巖溶水之上有厚層的隔水層，隔水層巖性為砂質泥巖、炭質泥巖、泥巖等，巖溶水水位埋深大于300m。

山西XX 焦化廠廠址位于太原盆地，為沖積平原，包氣帶地層厚度6m 左右，自上而下由粉質粘土與粉土互層、粉土、砂層、粉質粘土組成。有淺層潛水和中深層承壓水兩類含水層，承壓水地下水位埋深約40m。承壓水含水巖組由數(shù)層中細砂、細砂、粉砂層組成，廠址處185m 深以上承壓含水層中粉細砂層厚度在25m 左右。潛水水質較差，未被利用，承壓水為區(qū)域生活生產主要水源。兩含水層間有隔水層分隔，兩者水力聯(lián)系不密切。

4.3 監(jiān)測、勘察和試驗

按照水文地質條件和保護目標分布設置地下水環(huán)境質量現(xiàn)狀監(jiān)測點。潛水含水層必須監(jiān)測，對可能受影響的主要用水承壓水含水層應監(jiān)測，監(jiān)測點應從控制和功能兩方面考慮，近污染源下游的保護目標應作為監(jiān)測點。對地下水位埋深大、上有厚層隔水層的可利用已有井，不必專打監(jiān)測井。

項目場地及附近沒有滿足要求的地下水監(jiān)測井時，配合水文地質鉆探與試驗可鉆成監(jiān)測孔。鉆探中可試驗求取淺部包氣帶巖土層的飽水垂向滲透系數(shù)、項目污染源可能影響到的含水層的滲透系數(shù)。通過抽水試驗可確定抽水影響半徑、確定對附近供水井開采地下水的可能影響、了解地下水與地表水及不同含水層之間的水力聯(lián)系等。從污染源途徑分析，潛水最可能被污染，因此一般利用現(xiàn)有的潛水含水層井孔進行抽水試驗。

5 污染源確定及污染景象設定

焦化項目在實現(xiàn)廢水零排放前提下，對地下水潛在的影響場所主要是廢水處理站廢水池、各類化產貯放場及罐區(qū)。液態(tài)物料及產品多采用罐槽貯存，一般置于地面以上，發(fā)生泄漏事故易于及時發(fā)現(xiàn)，且安裝事故報警裝置，可及時發(fā)現(xiàn)泄漏部位。因此，污染源主要為廢水處理站廢水池，屬連續(xù)運行設施，多以鋼筋混凝土結構為主體，采用地下、半地下型式布置，底壁均承受廢水靜水壓力，在池體的防滲薄弱部位可能會產生廢水滲漏，池底和側壁具有隱蔽性，一般未安裝廢水檢漏報警系統(tǒng)，不能及時發(fā)現(xiàn)滲漏，一旦出現(xiàn)滲漏對地下水環(huán)境的影響時間會更長，影響程度更大。因此這部分廢水對地下水環(huán)境的影響是評價重點，在分析構筑物結構特征和滲透性的基礎上進行各污染源對地下水環(huán)境影響的預測。

5.1 廢水池結構及抗?jié)B性特征

廢水池在實際工程中使用最多的是現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池，從防滲性方面重點在于池體變形縫、后澆帶和施工縫等部位［7］。隨著時間推移，構筑物應力場變化和各類材料強度和抗?jié)B等物理性能退化，在變形縫、后澆帶、施工縫等池體的抗?jié)B薄弱帶可能產生滲漏現(xiàn)象，滲漏強度主要取決于滲漏縫的大小。

5.2 污染景象和污染源強度

一般企業(yè)一年一次大修，在此期間對包括廢水池在內的各類設施進行檢查維修，所以假定發(fā)現(xiàn)廢水滲漏的時間在大修期，即廢水滲漏時段不超過一年，發(fā)現(xiàn)之后采取措施中斷其滲漏。

污染源強度取決于廢水中污染因子濃度、滲漏縫的大小、水池有效水深和包氣帶滲透性等，其中污染因子濃度可通過類比監(jiān)測得到，水池有效水深取于設計資料，包氣帶滲透性通過試驗測得，而滲漏縫大小的確定比較困難，須在保守估計的前提下有一定的設計基礎。

在變形縫、后澆帶、施工縫等池體的抗?jié)B薄弱帶中以變形縫更為典型，因此以變形縫在事故工況下的滲漏估算污染強度。一般以池底變形縫總長的2/3 作為滲漏縫長，滲漏縫寬按3mm 計，估算滲漏縫開裂的面積。

當包氣帶地層為透水或弱透水巖土層時，可以按達西定律估算出廢水在飽和狀態(tài)下穿過包氣帶進入含水層的量，保守考慮忽略污染物入滲過程各種因素引起的減量，各污染因子強度可根據(jù)其濃度、入滲量和入滲時間給出，作為連續(xù)入滲的點源污染預測模式的污染強度。

6 預測方法的選擇與評價重點

導則要求一級評價對地下水水質采用數(shù)值法進行預測，二級評價采用數(shù)值法或解析法，但在實際評價中應綜合考慮評價等級和評價區(qū)水文地質條件來確定采用哪種方法。在預測基礎上，重點評價對各保護目標的影響。應考慮保護目標在開采條件下是否會受到污染影響，重點是對淺層地下水水源井的影響。

7 結論與建議

7.1 結論

(1)焦化項目主要地下水污染源是廢水處理站的廢水池，主要污染因子為揮發(fā)酚、氰化物、石油類、氨氮等。(2)評價等級主要針對導則前三項環(huán)境因素劃分，在調查基礎上量化分級中的定性程度，提高導則的可操作性。(3)根據(jù)山西省區(qū)域水文地質特征，在收集相關資料基礎上，分析污染途徑，適當補充開展水文地質鉆探、試驗。(4)通過對重點污染源結構及抗?jié)B性分析，結合運行管理確定污染源強度和事故污染景象。(5)應根據(jù)實際水文地質條件和勘探研究程度，選用合適的預測方法，重點對保護目標進行影響評價。

7.2 建議

(1)由于地下水環(huán)境本身的復雜性，在導則中有不少非量化的概念，在應用中不易把握，宜及時發(fā)布補充文件或適時進行修訂。(2)環(huán)境水文地質調查存在的盲區(qū)或灰區(qū)，理應由國家開展此項工作，而非企業(yè)代勞，以減少調查時間和結果質量對環(huán)評的影響。(3)建議對以往事故原因調查，分析事故發(fā)生特征，為污染源強確定和提出防治措施提供更具針對性的依據(jù)。

［1］環(huán)境保護部．HJ610－2011．環(huán)境影響評價技術導則 地下水環(huán)境［S］．北京:中國環(huán)境科學出版社，2011．

［2］任源，韋朝海，吳超飛等．焦化廢水水質組成及其環(huán)境學與生物學特性分析［J］．環(huán)境科學學報，2007，27(7):1094－1100．

［3］許可，陳鴻漢．地下水中三氮污染物遷移轉化規(guī)律研究進展［J］．中國人口·資源與環(huán)境，2011，21(12):421－423．

［4］孟憲林，郭威，王冬梅．煤氣化廢水中揮發(fā)酚污染物的健康風險評價［J］．哈爾濱工業(yè)大學學報，2010，42(6):1004－1008．

［5］張小衛(wèi)，王伯鐸，蔣立榮．金選礦廠含氰廢水中氰化物降解及其環(huán)境風險評價［J］．地下水，2010，32(3):87－89．

［6］王威．淺層地下水中石油類特征污染物遷移轉化機理研究［D］．吉林大學，2012．

［7］獨仲德，李麗珍．地下水環(huán)境影響評價中廢水池污染強度分析［J］．山西建筑，2013，39(28):196－197．