某公司新建40000t/a動力電池用電解銅箔項(xiàng)目地下水環(huán)境影響評價(jià)

楊春利，祖志明，劉永曉，蔡學(xué)鋒

（1.中移建設(shè)有限公司河北分公司，河北 石家莊 050091；2.中冀建勘集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050091）

地下水是我們生活中重要的資源，由于人們不合理的開采和利用，使地下水環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。如何對地下水環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，這也是關(guān)系到國計(jì)民生的亟待解決的問題。石油化工、礦物開采、冶煉等行業(yè)對地下水的污染尤其嚴(yán)重[1-5]，其建設(shè)項(xiàng)目對地下水環(huán)境影響預(yù)測評價(jià)日趨重要，如何保證工程建設(shè)和地下水環(huán)境和諧共存，是近年來地下水環(huán)境影響評價(jià)的重要課題。地下水污染趨勢預(yù)測是對評估目標(biāo)合理設(shè)計(jì)模擬場景，利用可靠的模型，定量表達(dá)地下水污染的趨勢，評估污染受體的受影響程度，并針對這種影響和危害提出防治對策，為建設(shè)項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)和環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 工程概況

某公司新建年產(chǎn)40000t動力電池用電解銅箔項(xiàng)目工程（評價(jià)區(qū)），建設(shè)包括生產(chǎn)廠房、宿舍、公用工程等（圖1），對地下水影響主要為施工階段和運(yùn)營階段。施工階段地下水污染源包括生活污水和施工生產(chǎn)廢水，生活污水經(jīng)過處理后排放到污水管網(wǎng)；生產(chǎn)廢水主要為施工機(jī)械維護(hù)和沖洗產(chǎn)生含SS廢水、石油類廢水，產(chǎn)生的油污水統(tǒng)一處理后及時(shí)清運(yùn)。運(yùn)營期間地下水污染源為生活廢水及生產(chǎn)廢水，生活廢水處理后排放到污水管網(wǎng)；生產(chǎn)廢水的特征污染物為Cu2+、Cr6+、總鉻、COD、SS等，經(jīng)專業(yè)設(shè)施處理后，達(dá)標(biāo)排放。本文擬對圖1中調(diào)查區(qū)域地下水環(huán)境進(jìn)行污染調(diào)查，主要采用解析法中的一維連續(xù)污染源彌散運(yùn)移模型[6]，對新建項(xiàng)目產(chǎn)生污染物對地下水環(huán)境影響做出預(yù)測和評價(jià)。

2 場區(qū)水文地質(zhì)條件

本項(xiàng)目擬建廠址位于西寧市東郊小峽口附近，湟水南岸Ⅱ級階地上，地形略傾斜，呈南高北低勢，場內(nèi)相對海拔高程為2200.50～2202.50m[7-8]。據(jù)水文資料記載，湟水河最大洪峰流量908m3/s，河道實(shí)測最大流量698m3/s，最小流量6.9m3/s，多年平均流量39.16m3/s，多年平均徑流量12.49×108m3。

按地下水的含水介質(zhì)、賦存條件、水力特征等[9]，區(qū)域地下水可劃分為：松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水和基巖裂隙水。評價(jià)區(qū)地下水主要接受上游區(qū)地下水側(cè)向徑流和大氣降水入滲補(bǔ)給。

松散巖類孔隙水主要分布在湟水河兩岸河谷平原區(qū)，含水層巖性為第四紀(jì)砂礫卵石層，含水層下部為第三紀(jì)泥巖，含水層厚度3.0～10.0m，水位埋深1.0～15.0m。地下水補(bǔ)給來源主要是丘陵山區(qū)碎屑巖類孔隙裂隙水側(cè)向補(bǔ)給、大氣降水及渠水滲入補(bǔ)給。

碎屑巖類孔隙裂隙水主要分布在湟水河兩岸的黃土丘陵山區(qū)，由于遭流水深切，黃土及其底礫石層多被剝蝕，或被切穿高懸于懸崖峭壁之上，呈疏干狀態(tài)，為不含水層。

基巖裂隙水僅分布在小峽峽谷地帶，巖性為下元古界花崗巖，風(fēng)化及構(gòu)造裂隙雖然比較發(fā)育，但節(jié)理裂隙網(wǎng)絡(luò)聚水條件差，所見泉水一般小于1L/s，富水性較貧乏。

3 地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價(jià)

3.1 取樣點(diǎn)位的布設(shè)

為了全面反映評價(jià)區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量，結(jié)合項(xiàng)目選址、地下水污染源等，在評價(jià)區(qū)范圍內(nèi)共布置3個(gè)水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)。

3.2 監(jiān)測結(jié)果

對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行了水質(zhì)取樣檢測。檢測的因子為pH、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As、Hg、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、NO3-、NO2-、F-、Mn、Fe、溶解性總固體、Cr6+、總硬度、CODMn、懸浮物、氰化物、揮發(fā)性酚類30項(xiàng)。評價(jià)區(qū)結(jié)果顯示，超標(biāo)的單組份項(xiàng)目有11項(xiàng)（表1）。

表1 評價(jià)區(qū)超標(biāo)項(xiàng)目的超標(biāo)組數(shù)、超標(biāo)率和超標(biāo)倍數(shù)

結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查分析，進(jìn)一步說明評價(jià)區(qū)地下水水質(zhì)部分因子超標(biāo)的主要原因?yàn)榈叵滤艿街苓吂I(yè)“三廢”和生活污水排放的影響，可能是污水排放管道的破裂或地震等因素使其發(fā)生泄露會影響地下水水質(zhì)，水污染較為嚴(yán)重。

4 地下水環(huán)境影響預(yù)測方法

4.1 預(yù)測方法

本次研究主要運(yùn)用解析法中的一維連續(xù)污染源彌散運(yùn)移模型，對污染物在第四系全新統(tǒng)沖積層孔隙潛水中的運(yùn)移進(jìn)行評價(jià)預(yù)測。

假設(shè)含水層為一維半無限長多孔介質(zhì)柱體，一端為定濃度邊界，x=0處有一個(gè)連續(xù)注入點(diǎn)源：

式中：x——距注入點(diǎn)的距離，m；

t——時(shí)間，d；

C——t時(shí)刻x處的示蹤劑濃度，mg/L；

C0——注入的示蹤劑濃度，mg/L；

u——水流速度，m/d；

Dl——縱向彌散系數(shù)，m2/d；

erfc——余誤差函數(shù)。

4.2 水文地質(zhì)參數(shù)的獲取

（1）滲透系數(shù)。本次評價(jià)按照最不利情況開展相關(guān)評價(jià)工作，據(jù)野外勘察資料揭示，第四系全新統(tǒng)沖積層孔隙潛水含水層的滲透系數(shù)K為62.94m/d。

（2）水力梯度。水力梯度J的計(jì)算公式為[10]:

據(jù)野外勘察資料計(jì)算，評價(jià)區(qū)地下水水力梯度為0.005～0.03，本次評價(jià)水力梯度取0.03。

（3）地下水流速。地下水流平均流速u公式：u=K·J/n，n為含水層的有效孔隙度。根據(jù)勘查資料揭示，含水層的有效孔隙度為0.5，則地下水流速u=3.776m/d。

（4）縱向彌散系數(shù)。針對本次評價(jià)地下水環(huán)境影響評價(jià)工作，利用勘探孔進(jìn)行了徑向穩(wěn)定流動的彌散試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果揭示，評價(jià)區(qū)水動力彌散度為0.00888～0.0402m，本次評價(jià)彌散度取值為0.0402m?？v向彌散系數(shù)=滲透系數(shù)×彌散度，所以評價(jià)區(qū)縱向彌散系數(shù)為2.53m2/d。

5 地下水環(huán)境影響預(yù)測分析評價(jià)

項(xiàng)目施工期的生活、生產(chǎn)廢水在做到處理措施得當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上對地下水的影響很小，項(xiàng)目期滿后，隨著生產(chǎn)設(shè)備的停止及人員的撤離，擬建項(xiàng)目不再產(chǎn)生生產(chǎn)和生活廢水，不會對當(dāng)?shù)氐牡叵滤h(huán)境產(chǎn)生影響，故本文主要對運(yùn)營期地下水環(huán)境進(jìn)行評價(jià)。

5.1 運(yùn)營期事故工況預(yù)測場景的確定

生產(chǎn)廢水包括含銅酸性廢水、含鉻酸性廢水、酸堿性廢水、車間地面沖洗水，如污水處理設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)廢水外泄進(jìn)入地下影響地下水水質(zhì)；污水處理池防滲層破損，導(dǎo)致生產(chǎn)廢水通過裂口也可能滲入地下進(jìn)而影響地下水水質(zhì)。擬建項(xiàng)目生產(chǎn)廢水的污染因子為Cu2+、Cr6+、總鉻、COD、SS共5項(xiàng)，其特征污染物濃度見表2。

表2 生產(chǎn)廢水污染物濃度

生活廢水主要是食堂餐飲廢水和洗滌水，該情況下的事故工況為生活污水化糞池、處理池防滲層破損，導(dǎo)致廢水通過裂口滲入地下影響地下水水質(zhì)。擬建項(xiàng)目生活廢水的污染因子為COD、BOD5、氨氮、SS共4項(xiàng)，其污染物濃度見表3。

表3 生活廢水污染物濃度

5.2 事故工況條件下第地下水中污染物濃度的預(yù)測結(jié)果

事故工況條件下第四系全新統(tǒng)沖積層孔隙潛水中生產(chǎn)廢水特征污染物為Cu2+、Cr6+、總鉻、COD、SS共5項(xiàng)。SS為固體懸浮物本次評價(jià)不對其進(jìn)行預(yù)測；總鉻在相關(guān)規(guī)范中沒有相關(guān)指標(biāo)，本次評價(jià)不對其超標(biāo)范圍進(jìn)行預(yù)測，只預(yù)測其濃度隨時(shí)間距離的變化。Cu2+的初始濃度為202mg/L；Cr6+初始濃度為7.16mg/L；總鉻初始濃度為36mg/L；CODCr初始濃度為247mg/L，換算為CODMn初始濃度為74.17mg/L。生活廢水特征污染物為COD、BOD5、SS、氨氮4項(xiàng)。CODCr初始濃度為350mg/L，換算為CODMn初始濃度為105.1mg/L；BOD5初始濃度為220mg/L；氨氮初始濃度為35mg/L，生產(chǎn)廢水、生活特征污染物標(biāo)準(zhǔn)值及最低檢測限見表4、表5。根據(jù)一維溶質(zhì)運(yùn)移模型的解可以得到污染物在距泄露點(diǎn)任意距離、任意時(shí)刻的濃度（圖2、圖3），可見生產(chǎn)廢水、生活廢水污染物進(jìn)入潛水含水層從而對潛水含水層造成污染，并存在超標(biāo)現(xiàn)象，隨著預(yù)測時(shí)間的增加污染物運(yùn)移距離及超標(biāo)區(qū)域也相應(yīng)的擴(kuò)大。

圖2 生產(chǎn)廢水污染物隨著距離和時(shí)間的分布圖

圖3 生活廢水污染物CODMn、BOD5、氨氮濃度隨著距離和時(shí)間的分布圖

表4 生產(chǎn)廢水污染物標(biāo)準(zhǔn)值及最低檢測限表

表5 生活飛回污染物標(biāo)準(zhǔn)值及最低檢測限表

6 結(jié)論及建議

本文對某公司擬新建40000t/a動力電池用電解銅箔項(xiàng)目地下水環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并利用解析法解析法中的一維連續(xù)污染源彌散運(yùn)移模型，對項(xiàng)目建成后運(yùn)營期事故工況下污染物在地下水中的運(yùn)移進(jìn)行評價(jià)預(yù)測，得出以下結(jié)論：

（1）地下水現(xiàn)狀質(zhì)量評價(jià)結(jié)果揭示，地下水現(xiàn)狀質(zhì)量評價(jià)中有11項(xiàng)因子超標(biāo)。

（2）地下水質(zhì)量現(xiàn)狀中部分水質(zhì)因子超標(biāo)的主要原因?yàn)樵u價(jià)區(qū)地下水受到周邊工業(yè)“三廢”和生活污水排放的影響。

（3）項(xiàng)目在施工期，做好相關(guān)的廢水處理工作及防滲措施后，擬建項(xiàng)目對地下水環(huán)境影響較小。

（4）項(xiàng)目在運(yùn)營期在事故工況下，生產(chǎn)廢水的滲漏會對地下水環(huán)境造成一定的影響，部分污染因子存在超標(biāo)現(xiàn)象，會對潛水含水層造成污染，并且隨著預(yù)測時(shí)間的增加超標(biāo)區(qū)域也相應(yīng)的擴(kuò)大。

綜上所述，擬建項(xiàng)目運(yùn)營期事故工況情況下，污染物會進(jìn)入地下對淺層地下水水質(zhì)產(chǎn)生影響，產(chǎn)生地下水污染問題，因此必須制定相應(yīng)的地下水環(huán)境保護(hù)措施，進(jìn)行綜合環(huán)境管理，使影響程度降低至地下水環(huán)境可以接受的程度內(nèi)。