天然氣制甲醇企業(yè)擬退役場(chǎng)地污染特征調(diào)查研究*

武俊杰，蔣 寧，郭龍飛，宋尚麗

(1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2.西安圓方環(huán)境衛(wèi)生檢測(cè)技術(shù)有限公司，陜西 西安 710054；3.陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所有限公司，陜西 西安 710054)

0 引言

甲醇是天然氣化工制造業(yè)的主要產(chǎn)品之一，是燃料和化工原料的基礎(chǔ)物質(zhì)。目前，我國(guó)甲醇產(chǎn)能規(guī)模已占全球的一半以上，內(nèi)蒙古、陜西、寧夏等地是我國(guó)甲醇生產(chǎn)最為集中的區(qū)域[1]。本文以陜北地區(qū)某天然氣化工有限責(zé)任公司擬退役場(chǎng)地為研究對(duì)象，在搜集匯總資料的基礎(chǔ)上，對(duì)擬退役場(chǎng)地的土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查、布點(diǎn)采樣、監(jiān)測(cè)分析[2]，根據(jù)場(chǎng)地土壤環(huán)境中的砷、鉛、汞、石油烴等污染物的含量分析各種污染物的檢測(cè)結(jié)果散點(diǎn)規(guī)律[3]，以確定場(chǎng)地土壤是否被污染，以及是否滿足場(chǎng)地后期規(guī)劃用途為居住用地的要求。

1 研究方法

1.1 場(chǎng)地概況

陜西某天然氣化工有限責(zé)任公司擬退役場(chǎng)地從事天然氣制甲醇和醋酸生產(chǎn)，生產(chǎn)區(qū)域主要包括4套甲醇生產(chǎn)裝置及其配套設(shè)施、1套醋酸生產(chǎn)裝置及其配套設(shè)施、精甲醇和醋酸產(chǎn)品罐區(qū)、110 kV變電站、空分廠和鍋爐房等。

1.2 場(chǎng)地污染識(shí)別

擬退役場(chǎng)地歷史生產(chǎn)使用過(guò)程中，涉及使用、儲(chǔ)存的有毒有害物質(zhì)主要有鹽酸、脫硫劑、催化劑、甲醇及壓縮機(jī)油[4]。其中：鹽酸、甲醇設(shè)置地上儲(chǔ)罐儲(chǔ)存；脫硫劑、催化劑直接用于脫硫罐和裝置觸媒層中，不設(shè)置儲(chǔ)存點(diǎn)，定期更換后由廠家回收；壓縮機(jī)油儲(chǔ)存于壓縮機(jī)房一層的油池內(nèi)。

企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生和排放的污染物有廢水、廢氣和固體廢物[5]。生產(chǎn)廢水少部分經(jīng)脫鹽水站回收處理后使用，大部分經(jīng)廠區(qū)設(shè)置的污水處理站處理后排入市政污水管網(wǎng)。廠區(qū)內(nèi)污水管網(wǎng)歷史上未發(fā)生過(guò)泄漏事故，場(chǎng)地內(nèi)可能對(duì)場(chǎng)地土壤和地下水造成污染的區(qū)域主要為兩個(gè)污水處理站區(qū)域。

廢氣主要包括生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的工藝廢氣和鍋爐廢氣。工藝廢氣的主要成分包括 CO2、N2、O2、H2O、CH3OH、CO、CH4等，主要成分中的O2、CH3OH、CO、CH4為可燃?xì)怏w和助燃劑。工藝廢氣已作為燃料氣回用于轉(zhuǎn)化工段，最終外排廢氣成分為CO2、CO、N2、H2O[6]，不存在污染土壤和地下水的風(fēng)險(xiǎn)。鍋爐廢氣的主要成分為煙塵、SO2、NOx、Hg，在其長(zhǎng)期的排放過(guò)程中，其中的SO2、NOx、Hg會(huì)通過(guò)大氣沉降進(jìn)入場(chǎng)地土壤[7]，可能會(huì)對(duì)場(chǎng)地土壤和地下水環(huán)境造成污染。

固體廢物主要為生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢催化劑、鍋爐爐渣和灰渣。廢催化劑更換時(shí)由廠家直接回收，催化劑裝卸過(guò)程中如泄漏可能會(huì)對(duì)場(chǎng)地土壤和地下水造成污染[8]。鍋爐爐渣和灰渣在廠區(qū)內(nèi)暫存也可能會(huì)對(duì)場(chǎng)地土壤和地下水造成污染。

綜合上述污染識(shí)別分析，擬退役場(chǎng)地的潛在污染區(qū)域可能存在的污染因子見(jiàn)表1[9-10]。

表1 擬退役場(chǎng)地潛在污染識(shí)別結(jié)果

1.3 土壤和地下水采樣的布設(shè)方案

1.3.1 土壤采樣數(shù)量的布設(shè)

擬退役場(chǎng)地潛在污染區(qū)域分區(qū)明顯，與企業(yè)工程內(nèi)容分區(qū)基本一致，結(jié)合場(chǎng)地的歷史用地性質(zhì)及區(qū)域劃分，依據(jù)HJ 25.1-2019《建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》、HJ 25.2-2019《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》及HJ/T 166-2004《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》等，采用分區(qū)布點(diǎn)方法及專業(yè)判斷法[11]，在擬退役場(chǎng)地內(nèi)布設(shè)18個(gè)土壤污染監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在場(chǎng)地外布設(shè)1個(gè)對(duì)照監(jiān)測(cè)點(diǎn)。土壤污染監(jiān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位見(jiàn)表2。

表2 土壤污染監(jiān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位

1.3.2 土壤采樣深度的布設(shè)

本場(chǎng)地內(nèi)的儲(chǔ)罐均為地上儲(chǔ)罐，地下工程有廢(污)水管網(wǎng)和1#污水處理站的半地下污水池，其中廢(污)水管線埋深為1.5 m，污水池地下埋深為4 m。

綜合考慮污染物遷移、地下工程埋深、構(gòu)筑物及管線破損程度、土壤特征等情況，按照污染物遷移的方向，污水處理區(qū)域的土壤采樣深度應(yīng)低于污水池的池底深度，其他區(qū)域的土壤采樣深度應(yīng)低于廢(污)水管網(wǎng)埋深[12]。因此，1#污水處理站布設(shè)采樣深度為5 m，其他區(qū)域的布設(shè)采樣深度為2 m。采樣點(diǎn)垂直方向上的土壤采樣深度結(jié)合《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》中的要求，3 m以內(nèi)的采樣間隔為0.5 m。因此，1#污水處理站的土壤點(diǎn)位擬采集0～0.3、0.8～1.2、1.7～2.0、2.5～3.0、4.0～4.5 m五個(gè)深度的土壤樣品，其他區(qū)域的土壤點(diǎn)位擬采集0～0.3、0.8～1.2、1.7～2.0 m三個(gè)深度的土壤樣品，場(chǎng)地外部的對(duì)照點(diǎn)擬采集0～0.3 m深度的表土樣品。

1.3.3 地下水采樣數(shù)量及深度的布設(shè)

地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位應(yīng)沿地下水流向布設(shè)，可在地下水流向上游、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)測(cè)點(diǎn)位[13]。廠區(qū)工程地質(zhì)勘查相關(guān)資料顯示，場(chǎng)地地下水埋深約為70 m，下游地下水埋深約為50 m。現(xiàn)場(chǎng)土壤采樣發(fā)現(xiàn)深層土壤未見(jiàn)污染物超標(biāo)情況，結(jié)合廠區(qū)生產(chǎn)工藝分析可知，生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的污染物進(jìn)入地下水造成污染的風(fēng)險(xiǎn)較低，因此，擬不布設(shè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位和不采集地下水樣品[14-16]。

1.4 土壤監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的確定

在污染識(shí)別結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合GB 36600-2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》中針對(duì)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選污染物基本項(xiàng)目的要求，確定了本次場(chǎng)地土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(見(jiàn)表3)，共計(jì)50項(xiàng)[17-18]。

表3 場(chǎng)地土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

1.5 土壤樣品的采集

本次調(diào)查采用沖擊式鉆機(jī)進(jìn)行土孔鉆探。土孔鉆探工作按照鉆機(jī)架設(shè)、點(diǎn)位確認(rèn)、開(kāi)孔、鉆進(jìn)、出土、取樣、封口、拍照記錄等流程進(jìn)行[19]。

1.6 土壤樣品的制備和分析

土壤樣品監(jiān)測(cè)分析采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的監(jiān)測(cè)分析方法，土壤樣品制備和前處理嚴(yán)格按照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》及各參數(shù)分析方法中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室分析方法采用評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分析方法及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法[20-21]。

2 結(jié)果與分析

為掌握擬退役場(chǎng)地土壤污染物在水平方向和不同深度土壤中的含量分布規(guī)律，本次評(píng)價(jià)對(duì)各采樣點(diǎn)位中不同深度的土壤樣品檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析[22]。

2.1 擬退役場(chǎng)地土壤中理化性質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的散點(diǎn)分布規(guī)律

pH 最高點(diǎn)出現(xiàn)在T1(1#污水處理站)點(diǎn)位，最小值出現(xiàn)在T7(鍋爐房區(qū)域)點(diǎn)位，各點(diǎn)位在深度方向上的監(jiān)測(cè)結(jié)果無(wú)明顯的遞增或遞減規(guī)律。土壤含水率最大值出現(xiàn)在T17(辦公區(qū)綠化帶)和T2(2#污水處理站)點(diǎn)位，最小值出現(xiàn)在T9(甲一變壓吸附區(qū))和 T13(5#循環(huán)水站)點(diǎn)位，各點(diǎn)位在深度方向上的監(jiān)測(cè)結(jié)果無(wú)明顯的遞增或遞減規(guī)律。有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值出現(xiàn)在T10(3#生產(chǎn)裝置區(qū))點(diǎn)位，最小值出現(xiàn)在T18(場(chǎng)外對(duì)照點(diǎn))和 T19(工程機(jī)械管理中心院內(nèi))點(diǎn)位，大部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)位(如 T3、T4、T6、T7、T9、T13、T17)中的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土壤深度的增加而降低。陽(yáng)離子交換量的最大值出現(xiàn)在T15(廠區(qū)東北部閑置地)點(diǎn)位，最小值出現(xiàn)在T1(1#污水處理站)和T7(鍋爐房區(qū)域)點(diǎn)位，各點(diǎn)位在深度方向上的監(jiān)測(cè)結(jié)果無(wú)明顯的遞增或遞減規(guī)律。

2.2 擬退役場(chǎng)地土壤中砷及重金屬污染物濃度的散點(diǎn)分布規(guī)律

砷濃度的最大值出現(xiàn)在 T1(1#污水處理站)點(diǎn)位，最小值出現(xiàn)在 T15(廠區(qū)東北部閑置地)和T16(廠區(qū)西北部菜地)點(diǎn)位，各點(diǎn)位在深度方向上的監(jiān)測(cè)結(jié)果無(wú)明顯的遞增或遞減規(guī)律。鎘濃度的最大值出現(xiàn)在T16(廠區(qū)西北部菜地)點(diǎn)位，最小值出現(xiàn)在 T19(工程機(jī)械管理中心院內(nèi))點(diǎn)位，各點(diǎn)位在深度方向上的監(jiān)測(cè)結(jié)果無(wú)明顯的遞增或遞減規(guī)律。銅濃度的最大值出現(xiàn)在 T3(精甲醇儲(chǔ)罐區(qū))和 T4(醋酸儲(chǔ)罐區(qū))點(diǎn)位，最小值出現(xiàn)在T7(鍋爐房區(qū)域)點(diǎn)位，各點(diǎn)位在深度方向上的監(jiān)測(cè)結(jié)果無(wú)明顯的遞增或遞減規(guī)律。鉛濃度的最大值出現(xiàn)在 T10(3#生產(chǎn)裝置區(qū))和T12(醋酸生產(chǎn)裝置區(qū))點(diǎn)位，最小值出現(xiàn)在 T3(精甲醇儲(chǔ)罐區(qū))和 T8(2#生產(chǎn)裝置區(qū))點(diǎn)位，各點(diǎn)位在深度方向上的監(jiān)測(cè)結(jié)果無(wú)明顯的遞增或遞減規(guī)律。汞濃度的最大值出現(xiàn)在T5(2#、3#循環(huán)水站)和T6(1#生產(chǎn)裝置區(qū))點(diǎn)位，最小值出現(xiàn)在T2(2#污水處理站)點(diǎn)位，各點(diǎn)位在深度方向上的監(jiān)測(cè)結(jié)果無(wú)明顯的遞增或遞減規(guī)律。鎳濃度的最大值出現(xiàn)在 T8(2#生產(chǎn)裝置區(qū))點(diǎn)位，最小值出現(xiàn)在T5(2#、3#循環(huán)水站)點(diǎn)位，各點(diǎn)位在深度方向上的監(jiān)測(cè)結(jié)果無(wú)明顯的遞增或遞減規(guī)律。

3 結(jié)論

擬退役場(chǎng)地所監(jiān)測(cè)的土壤污染物項(xiàng)目中，揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物和石油烴(C10-C40)均未檢出。砷及重金屬污染物濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果中，六價(jià)鉻未檢出；砷及重金屬污染物濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果均未超過(guò)《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》中的第一類用地篩選值。土壤環(huán)境污染狀況調(diào)查后確定天然氣制甲醇企業(yè)擬退役場(chǎng)地為非污染場(chǎng)地，可以滿足后期居住用地的規(guī)劃要求。