尾礦庫突發(fā)水污染事件環(huán)境應(yīng)急處置措施及應(yīng)用示范*

王亞變 薛麗洋 劉 佳 王金相

(1．甘肅省生態(tài)環(huán)境應(yīng)急與事故調(diào)查中心，甘肅 蘭州 730030；2．蘭州城市學(xué)院城市環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

截至2020年，我國共有尾礦庫近8 000座，總量居世界第一[1]。尾礦庫中含有大量重金屬污染物，對周邊水體及地下水具有潛在污染風(fēng)險。重金屬進(jìn)入水體后會造成嚴(yán)重的水生態(tài)環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失，由于其具有隨水自然流動的特性，造成的污染往往伴隨跨國界、省界的特征，威脅沿河群眾飲水安全，是國家重點(diǎn)環(huán)境監(jiān)管對象和環(huán)境風(fēng)險防控對象。當(dāng)前，我國尾礦庫環(huán)境安全形勢依然嚴(yán)峻，2012—2017年我國發(fā)生重大等級突發(fā)水污染事件共18起，其中因尾礦庫導(dǎo)致的突發(fā)水污染事件有6起，占比33%[2]。科學(xué)高效的應(yīng)急措施是及時妥善處置突發(fā)事件的“核心”，開展尾礦庫突發(fā)水污染事件應(yīng)急處置措施研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

2005年松花江水污染事件后，突發(fā)水污染事件的應(yīng)急處置研究取得了積極發(fā)展，但針對尾礦庫突發(fā)水污染事件開展的研究相對較少，現(xiàn)有研究成果以尾礦庫環(huán)境污染日常管理建議為主[3-4]。王云等[5]、張曉健[6]對尾礦庫突發(fā)水污染事件的應(yīng)急處置進(jìn)行了簡單介紹，但并未進(jìn)行深入的探索研究，無法滿足突發(fā)事件應(yīng)急處置的現(xiàn)實(shí)需要。為此，本研究在總結(jié)梳理近十年全國尾礦庫突發(fā)水污染事件典型案例后，對應(yīng)急處置實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和面臨的問題進(jìn)行總結(jié)，提出了處置該類事件的常用應(yīng)急措施及整體思路，以及主要應(yīng)急處置措施技術(shù)要點(diǎn)和工程修筑方式，并選取國內(nèi)兩起典型案例進(jìn)行應(yīng)用示范，從而形成了一套完整可行的尾礦庫突發(fā)水污染事件應(yīng)急處置技術(shù)方法體系。

1 尾礦庫突發(fā)水污染事件應(yīng)急處置面臨的考驗(yàn)

1.1 應(yīng)急處置人員業(yè)務(wù)能力要求高

尾礦庫突發(fā)水污染事件誘因復(fù)雜，尾礦輸送和回水系統(tǒng)泄漏、排洪溢洪系統(tǒng)泄漏滲漏、壩體損壞(壩體管涌、裂縫和潰壩等)以及尾礦水超標(biāo)外排都可能導(dǎo)致次生突發(fā)環(huán)境事件，但壩體垮塌和排洪溢洪系統(tǒng)故障是尾礦庫突發(fā)水污染事件的主要誘因[7]。復(fù)雜的事件誘因和突發(fā)事件的突發(fā)性、隨機(jī)性特點(diǎn)，使得事件處置時間緊迫，必須立即采取有效措施控制事態(tài)發(fā)展。這就要求現(xiàn)場應(yīng)急指揮人員盡快做出綜合研判，短時間內(nèi)完成人員疏散救治、響應(yīng)啟動、處置方案制定、救援隊(duì)伍和物資調(diào)配等工作；要求一線應(yīng)急人員能夠按照制定的處置方案采取系列具體措施去除污染物，因此現(xiàn)場應(yīng)急人員需具備一定的業(yè)務(wù)能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1.2 現(xiàn)場應(yīng)急處置難度大

處置技術(shù)方面，我國突發(fā)水污染事件應(yīng)急處置技術(shù)研究基礎(chǔ)薄弱，污染物應(yīng)急處置的理化機(jī)理分析、快速決策、工程實(shí)施以及設(shè)備研發(fā)制作等方面缺乏長效的研究投入和成果轉(zhuǎn)化機(jī)制，目前尚未形成體系[8]，一些研發(fā)應(yīng)用成熟的水處理技術(shù)在應(yīng)急現(xiàn)場往往“水土不服”，處理效果不佳，需在處置現(xiàn)場邊實(shí)驗(yàn)邊應(yīng)用，延誤了最佳處置時間。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，單一處置措施難以有效控制并去除污染物，需要多種措施綜合運(yùn)用以提高處置效率，然而目前對復(fù)合技術(shù)措施的研究相對匱乏，且同樣的復(fù)合技術(shù)措施受泄漏量、水文水質(zhì)、時空、物資、周邊敏感目標(biāo)等因素影響，對不同事件的處置效果存在較大差異，這進(jìn)一步增加了現(xiàn)場處置難度[9]。

1.3 后期修復(fù)難度大

嚴(yán)重的尾礦庫突發(fā)水污染事件可能對受污染區(qū)域或流域生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，造成公共、私有財產(chǎn)損失。此外，針對重金屬污染的應(yīng)急處置手段多為投加化學(xué)藥劑使重金屬形成絡(luò)合物或沉淀物沉淀，但這種手段不能將重金屬完全去除，在一定環(huán)境條件下重金屬會再次釋放形成二次污染[10]。藍(lán)郁等[11]研究發(fā)現(xiàn)，2013年廣西賀江鉈鎘污染事件應(yīng)急處置達(dá)標(biāo)后，部分重金屬在洪水期重新釋放進(jìn)入水體，需要持續(xù)進(jìn)行河道清淤和生態(tài)修復(fù)。

2 尾礦庫突發(fā)水污染事件應(yīng)急處置思路

根據(jù)尾礦庫突發(fā)水污染事件的發(fā)展過程及特點(diǎn)，設(shè)計應(yīng)急處置流程，具體框架見圖1。

第1階段為應(yīng)急響應(yīng)階段。突發(fā)事件發(fā)生后，尾砂會沿一定通道源源不斷進(jìn)入水環(huán)境，若能第一時間采取切斷或控制污染源的必要措施，可有效防止污染擴(kuò)大。因此，建議突發(fā)事件發(fā)生時，事發(fā)單位要將事故信息及時報告相關(guān)部門確保及時啟動應(yīng)急響應(yīng)，負(fù)責(zé)事件處置的各級政府成立組織指揮機(jī)構(gòu)行使政府應(yīng)急權(quán)，并下設(shè)處置組、監(jiān)測組、專家組、協(xié)調(diào)組等工作小組，按照任務(wù)分工開展應(yīng)急處置。在該階段，事故企業(yè)的環(huán)境安全意識尤為重要，需在突發(fā)事件第一時間主動做好先期處置、信息報告工作。

圖1 尾礦庫突發(fā)水污染事件應(yīng)急處置流程框架Fig.1 Process framework of emergency treatment of sudden water pollution incidents in tailing pond

第2階段為現(xiàn)場應(yīng)急階段。現(xiàn)場勘查是應(yīng)急處置工作的基礎(chǔ)，需查明污染物種類、泄漏量、事故企業(yè)基本情況，了解事發(fā)地區(qū)地形地貌、河流水文水質(zhì)、沿河敏感目標(biāo)(居民、飲用水源地等)等資料，經(jīng)綜合研判后制定科學(xué)有效的應(yīng)急監(jiān)測方案和應(yīng)急處置方案，進(jìn)而實(shí)施處置方案。在該階段，應(yīng)急處置指揮機(jī)構(gòu)要第一時間公開事件信息，持續(xù)發(fā)布處置進(jìn)展，解答公眾質(zhì)疑，正確引導(dǎo)輿論，避免事件引起社會恐慌。值得注意的是，信息報告、應(yīng)急監(jiān)測、信息公開應(yīng)貫穿應(yīng)急處置全過程；各類應(yīng)急處置措施和監(jiān)測方案隨事態(tài)發(fā)展也需不斷優(yōu)化更新。第3階段為事件應(yīng)急處置結(jié)束后的后期工作階段。該階段的重點(diǎn)是調(diào)查突發(fā)事件原因，確認(rèn)事件性質(zhì)，認(rèn)定事件責(zé)任；損害評估是對突發(fā)事件環(huán)境影響與損失進(jìn)行評估，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，防止類似事件再次發(fā)生。善后處置主要是制定河道修復(fù)治理措施，修復(fù)和恢復(fù)污染段水生態(tài)環(huán)境。

3 尾礦庫突發(fā)水污染事件常用應(yīng)急處置措施

3.1 應(yīng)急處置措施原理、特點(diǎn)

通過對2010—2020年國內(nèi)典型尾礦庫突發(fā)水污染事件的梳理總結(jié)，發(fā)現(xiàn)常用應(yīng)急處置措施主要有源頭封堵、筑壩攔截、水利調(diào)蓄、技術(shù)降污、河道清污等。各項(xiàng)應(yīng)急處置措施的原理、操作方式、特點(diǎn)及注意事項(xiàng)見表1。

3.2 應(yīng)急處置措施修筑方式和技術(shù)要點(diǎn)

應(yīng)急處置措施工程部分的修筑是決定應(yīng)急處置措施能否發(fā)揮作用的關(guān)鍵。借鑒本課題組前期參與的2015年隴星銻業(yè)尾礦庫尾砂泄漏事件和2020年伊春鹿鳴礦業(yè)尾礦庫泄漏事件應(yīng)急處置案例，詳細(xì)介紹主要應(yīng)急工程措施修筑方式和技術(shù)要點(diǎn)。

3.2.1 源頭封堵

重金屬采礦行業(yè)的泄漏事故都是通過渠道或大型管道發(fā)生，在封堵泄漏點(diǎn)時應(yīng)先使用沙包沙袋對渠(管)道進(jìn)行初步封堵截住主流水，再立即用硫鋁酸鹽水泥將沙袋之間封堵、加固。2015年隴星銻業(yè)尾礦庫泄漏事故中，處置人員及時封堵溢流井，杜絕溢流井內(nèi)尾礦漿繼續(xù)泄漏；通過開挖防滲溝渠、修建防滲壩體對事發(fā)地上游清水進(jìn)行引流，同時對尾礦庫上游溪水進(jìn)行截流以減少入庫水量；截流尾礦庫上游山泉水，阻止其進(jìn)入排水涵洞沖刷殘存尾礦漿；在尾礦庫排水涵洞排水口周邊設(shè)置圍堰和防滲池，攔截處置涵洞滲出的高濃度污水。

表1 尾礦庫突發(fā)水污染事件應(yīng)急處置常用措施Table 1 Common measures of emergency treatment of sudden water pollution incidents in tailing pond

3.2.2 筑壩攔截及引流

筑壩主要分為臨時土石壩、應(yīng)急平板支墩壩、特殊功能壩3類。土石壩施工使用的工具相對簡單，資金投入比較少，筑壩采用的材料可以在河道就地取材，筑壩條件要求比較低，適應(yīng)范圍廣，施工時間短，是一種常用的筑壩方式。當(dāng)河水流量小時，也可直接用砂石填充的麻袋進(jìn)行堆建，水流量大時可考慮采用橡膠壩。

引流有河道外引流與河道內(nèi)引流兩種方式，可根據(jù)水量大小與具體地理環(huán)境情況選擇使用。污染河段較短時一般采用河道內(nèi)引流，即先在小河上游建造清水壩，采用鋼管或其他管道將清水壩攔截的清水引流至污染區(qū)下游(見圖2)，使用管數(shù)量以能將上游清水暢通引至事發(fā)地下游為原則。當(dāng)污染河段過長、水量過大或者無法實(shí)施河道內(nèi)引流時，可以采用河道外引流，即在河道外側(cè)開挖一條應(yīng)急渠或鋪設(shè)管道，將上游清水引入下游未污染河流中(見圖3)。

圖2 河道內(nèi)引流Fig.2 River drainage within the channel

3.2.3 投藥降污

突發(fā)水污染事件涉及重金屬污染時，一般采用化學(xué)混凝沉淀法降低水體中重金屬濃度，針對不同重金屬一般使用不同的化學(xué)藥劑，具體見表2[12]。投藥降污主要包括溶藥和加藥兩部分內(nèi)容，其中涉及的工程措施為修筑溶藥池、架設(shè)加藥設(shè)施、制作加藥管。由于液體危險物品無法通過高速公路運(yùn)輸及時使用，應(yīng)急現(xiàn)場大多采用固體藥劑，使用前需要溶解，所以需在投藥點(diǎn)配套修建溶藥池，池內(nèi)鋪設(shè)防水布，采用水泵抽水循環(huán)攪拌或者挖掘機(jī)、人工攪拌，冬季氣候條件藥劑溶解速度慢時，需要加熱與保溫。隴星銻業(yè)公司尾礦庫尾砂泄漏事件中采取了在溶藥池水面上漂浮若干內(nèi)置燃燒木炭(或煤炭)的鐵皮桶進(jìn)行加熱；伊春鹿鳴礦業(yè)尾礦庫泄漏事件中使用電熱棒加熱。加藥管一般分為穿孔加藥管、非字型加藥管和多管加藥，將溶解好的藥劑通過水泵和管道架設(shè)到修筑壩體上即可進(jìn)行加藥，也可架設(shè)在橋梁、閘壩上加藥。

圖3 河道外引流Fig.3 River drainage outside the channel

4 結(jié)論與建議

針對尾礦庫突發(fā)水污染事件現(xiàn)場應(yīng)急處置實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足的現(xiàn)狀，梳理總結(jié)2010—2020年國內(nèi)發(fā)生的23起典型尾礦庫突發(fā)水污染事件應(yīng)急處置經(jīng)驗(yàn)和做法，提出了常用的應(yīng)急處置措施及其原理、特點(diǎn)和應(yīng)用中的注意事項(xiàng)，闡述了應(yīng)急處置現(xiàn)場主要應(yīng)急工程措施的修筑技術(shù)要點(diǎn)。為減輕尾礦庫突發(fā)水污染事件產(chǎn)生的環(huán)境影響，建議從以下3個方面加強(qiáng)尾礦庫突發(fā)水污染事件的環(huán)境應(yīng)急處置能力：

表2 常用的化學(xué)混凝沉淀處置工藝Table 2 Common technology of chemical coagulation sedimentation

(1) 多方位提升應(yīng)急處置整體能力。督促尾礦庫企業(yè)落實(shí)環(huán)境安全主體責(zé)任，開展環(huán)境風(fēng)險隱患自查整治，防止隱患變事故；提升環(huán)境應(yīng)急預(yù)案可操作性，預(yù)案中必須明確企業(yè)信息報告程序、先期處置措施，必要時針對各個風(fēng)險源制定應(yīng)急處置操作卡；結(jié)合企業(yè)環(huán)境風(fēng)險評估結(jié)果，針對各種環(huán)境風(fēng)險物質(zhì)，特別是重金屬元素儲備必要的應(yīng)急物資，同時加強(qiáng)環(huán)境應(yīng)急演練和培訓(xùn)，加強(qiáng)降污過程可能使用的復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，熟練不同情景下應(yīng)急措施實(shí)施的條件和具體方法，以及多種處置措施綜合運(yùn)用的決策依據(jù)，提升環(huán)境應(yīng)急管理人員應(yīng)急處置技能，確保發(fā)生突發(fā)環(huán)境事件后能夠有條不紊地開展響應(yīng)工作。政府及主管部門要主動強(qiáng)化技術(shù)研發(fā)，組織技術(shù)力量做好轄區(qū)內(nèi)可能發(fā)生的重特大尾礦庫突發(fā)水污染事件情景預(yù)測，提前做好預(yù)案。

(2) 提升尾礦庫流域級風(fēng)險防控。做好“查信息、找空間、定方案”等應(yīng)急準(zhǔn)備與響應(yīng)工作，調(diào)查掌握河流水文水利基礎(chǔ)信息，確保事發(fā)后能快速確定污染前鋒，厘清污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。日常管理中找到能使污染團(tuán)與清水隔離的空間，編制“一河一策”，提前確定應(yīng)急措施。針對尾礦庫流域風(fēng)險防控，按照“屬地管理”的原則，建議當(dāng)?shù)卣Y(jié)合尾礦庫周邊地貌、河道等特點(diǎn)，因地制宜、通盤考慮，利用流域現(xiàn)有水利工程設(shè)施和提前確定防控措施預(yù)設(shè)點(diǎn)等措施，形成流域風(fēng)險防控工程體系，一旦污染物進(jìn)入水體則立即啟動防控工程或在預(yù)控點(diǎn)快速建立起臨時防控工程，迅速實(shí)施堵、攔、導(dǎo)、疏、治等措施，將污染物控制在河流一定區(qū)域內(nèi)，為事件處置爭取時間。

(3) 加強(qiáng)流域、區(qū)域、政企、政民聯(lián)動，構(gòu)建“大應(yīng)急”格局。突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急處置是一個綜合系統(tǒng)，需物資保障、信息保障、技術(shù)保障、專家和專業(yè)技術(shù)單位支援指導(dǎo)，要解決環(huán)保部門單獨(dú)應(yīng)對的局面，強(qiáng)化應(yīng)急聯(lián)動機(jī)制建設(shè)，提升應(yīng)急協(xié)調(diào)處置能力。目前，多省已簽訂了跨區(qū)域、流域及上下游突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急處置聯(lián)動協(xié)議，如長三角地區(qū)跨界環(huán)境污染事件應(yīng)急聯(lián)動協(xié)議、黃河甘寧蒙段跨界突發(fā)環(huán)境污染應(yīng)急響應(yīng)聯(lián)動協(xié)議等。2020年，生態(tài)環(huán)境部與水利部聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于建立跨省流域上下游突發(fā)水污染事件聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制的指導(dǎo)意見》，為上下游共同應(yīng)對突發(fā)水污染事件提供了政策支持。事件處置需要企業(yè)和當(dāng)?shù)厝罕娨煌瑓⑴c到一線應(yīng)急處置工作中，因此應(yīng)通過宣傳及日常聯(lián)動不斷提升群眾和企業(yè)在險情面前的社會責(zé)任和綜合應(yīng)變能力，構(gòu)建政府主導(dǎo)、部門聯(lián)動、專家支撐、民眾參與、企業(yè)擔(dān)責(zé)、市場協(xié)作的全方位立體化的應(yīng)急聯(lián)動機(jī)制。