土壤環(huán)境影響評價(jià)研究
——以萍鄉(xiāng)市某焦化廠為例

封林波

（江西省地質(zhì)調(diào)查勘查院基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查所，南昌 330030）

煤焦化是指以煤為原料，在隔絕空氣的條件下，經(jīng)高溫干餾生產(chǎn)焦炭，副產(chǎn)品有煤焦油、粗苯及焦?fàn)t煤氣等，可進(jìn)行深加工。其中，焦炭是連接上游煤炭和下游煤化工產(chǎn)品的關(guān)鍵[1]。中國是焦化產(chǎn)品生產(chǎn)、消費(fèi)以及出口大國，焦化產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、耐火材料工業(yè)和國防工業(yè)。近年來，我國焦化產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展，同時(shí)帶來較為突出的環(huán)境問題。在生產(chǎn)過程中，其產(chǎn)排污環(huán)節(jié)多，污染物種類復(fù)雜且毒性大。

萍鄉(xiāng)市是一座老工礦城市，也是國家首批資源枯竭型城市，長期以來，礦山開采造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞[2]，特別是固體廢物和酸雨污染嚴(yán)重，導(dǎo)致局部地區(qū)水污染，河道和農(nóng)田渠道淤塞，土壤板結(jié)[3]。因此，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)尤為重要。隨著我國環(huán)境保護(hù)制度的完善，土壤污染防治法律法規(guī)和政策不斷發(fā)布，我國逐步建立一套完整的土壤環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系，使建設(shè)項(xiàng)目土壤環(huán)境影響評價(jià)更加科學(xué)和規(guī)范[4-7]。本文以萍鄉(xiāng)市某焦化廠為例，結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目場地土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，開展土壤環(huán)境影響評價(jià)，預(yù)測項(xiàng)目施工與運(yùn)營對土壤環(huán)境的影響，提出切實(shí)可行的環(huán)境保護(hù)措施[8]，為建設(shè)項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)和土壤環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

萍鄉(xiāng)市位于江西省西部，東連宜春市，南依吉安市，西接湖南省株洲市，北靠湖南省瀏陽市。滬昆高速、萍洪高速貫穿全境，319國道和320國道呈十字形在市區(qū)交會通過，交通便利。萍鄉(xiāng)市地貌以丘陵為主，地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，全年光照充足，四季分明，雨量充沛。萍鄉(xiāng)市年平均氣溫為17.4 ℃，多年平均降雨量為1 541.8 mm。降雨在空間上不均勻，山區(qū)降雨量多于平原[9]，由東南向西北逐漸遞減。萍鄉(xiāng)市主要河流有5條，即萍水、栗水、草水、袁水、蓮水，主要支流有鐵水河、麻山河、東源河、鴨路河等。

2 工程建設(shè)內(nèi)容

本工程建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)干全焦180萬t，煉焦采用JNDX3-6.78型單熱式搗固焦?fàn)t（2×65孔），配套建設(shè)干熄焦裝置（1套，額定產(chǎn)蒸汽230 t/h）、備用濕熄焦系統(tǒng)（2套）、焦?fàn)t煙道廢氣脫硫脫硝裝置（1套）、煤氣凈化裝置、稀油密封干式煤氣柜（1座，容量10萬m3）、焦化廢水處理站及相應(yīng)的公用工程和輔助設(shè)施。

3 建設(shè)項(xiàng)目場地土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀

根據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 土壤環(huán)境（試行）》（HJ 964—2018）和《農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量類別劃分技術(shù)指南（試行）》，確定土壤環(huán)境調(diào)查范圍為項(xiàng)目占地范圍外擴(kuò)1 km內(nèi)的區(qū)域，土壤保護(hù)目標(biāo)主要為項(xiàng)目周邊居民點(diǎn)及耕地。調(diào)查結(jié)果顯示，評價(jià)范圍內(nèi)，西北部及西部土地利用類型為農(nóng)田，東部及南部土地利用類型為工業(yè)用地，項(xiàng)目場地以山地和丘陵為主；評價(jià)區(qū)土壤類型主要為大面積的地帶性紅壤，亞類為紅壤性土，周邊局部地帶為溝谷地形，耕地土壤的主要類型是經(jīng)多年水耕熟化的水稻土。

在場地內(nèi)選取具有代表性的土壤樣品（煤氣凈化單元）進(jìn)行理化測試，現(xiàn)場調(diào)查顯示，巖性為紅壤，呈棕紅色和粒狀結(jié)構(gòu)，質(zhì)地為輕壤土，砂礫含量為4%～5%。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測定，土壤pH為5.4，陽離子交換量為9.79 cmol/kg，氧化還原電位為272.6 mV，飽和導(dǎo)水率為2.78×10-3cm/s，容重為1.42×10-3kg/m3，孔隙度為47.2%。

為了解場地土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，在項(xiàng)目占地范圍內(nèi)布設(shè)土壤監(jiān)測點(diǎn)9個(gè)，在占地范圍外布設(shè)土壤監(jiān)測點(diǎn)2個(gè)，監(jiān)測頻率為一期。采用單因子指數(shù)法進(jìn)行評價(jià)[11-13]，結(jié)果表明，占地范圍內(nèi)及占地范圍外評價(jià)區(qū)各監(jiān)測點(diǎn)土壤中，各項(xiàng)現(xiàn)狀監(jiān)測指標(biāo)分別滿足《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）》（GB 36600—2018）的二類用地篩選值標(biāo)準(zhǔn)、《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018）的其他類風(fēng)險(xiǎn)篩選值，評價(jià)區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量良好。

4 土壤環(huán)境影響評價(jià)

根據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 土壤環(huán)境（試行）》（HJ 964—2018），本項(xiàng)目屬于制造業(yè)石油化工的煉焦類，項(xiàng)目類別為Ⅰ類。建設(shè)項(xiàng)目占地面積為62.7 hm2（≥50 hm2），占地規(guī)模為大型。建設(shè)項(xiàng)目廠址位于產(chǎn)業(yè)園，周圍有耕地、村莊等敏感目標(biāo)，因此本項(xiàng)目敏感程度為“敏感”。綜合判斷，本項(xiàng)目土壤環(huán)境影響評價(jià)等級為一級。擬建項(xiàng)目不涉及酸、堿、鹽類物質(zhì)，不會造成土壤酸化、堿化、鹽化[7]。評價(jià)范圍為項(xiàng)目占地范圍外擴(kuò)1 km內(nèi)的區(qū)域。擬建項(xiàng)目影響途徑主要為運(yùn)營期大氣沉降污染和垂直入滲污染，因此土壤環(huán)境影響類型為污染影響型。根據(jù)本項(xiàng)目的建設(shè)內(nèi)容，通過初步的工程分析和環(huán)境影響識別，結(jié)合選址所在區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量狀況，確定擬建項(xiàng)目土壤環(huán)境污染源及污染因子，如表1所示。

表1 土壤環(huán)境污染源及污染因子

4.1 施工期土壤環(huán)境影響預(yù)測

施工期進(jìn)入土壤的污水主要為工程施工廢水和生活污水。其中，工程施工廢水涉及施工機(jī)械冷卻及洗滌、施工現(xiàn)場清洗、建材清洗以及混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)與沖洗等，這部分廢水含有一定的油污和泥沙。施工人員的生活污水含有一定的有機(jī)物和病菌。另外，雨季作業(yè)場地的地面徑流含有一定的泥土和高濃度的懸浮物。施工期間產(chǎn)生的固體廢物主要為土建垃圾和生活垃圾。承建單位依據(jù)環(huán)保法規(guī)，積極采取土壤環(huán)境保護(hù)措施，對生活污水、施工廢水、生活垃圾等進(jìn)行及時(shí)收集處理或外運(yùn)集中處理，預(yù)計(jì)污水進(jìn)入土壤含水層對其造成的污染較小，未超出土壤自凈能力。

4.2 運(yùn)營期土壤環(huán)境影響預(yù)測

4.2.1 垂直入滲土壤環(huán)境影響預(yù)測

根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目工程分析，選擇具有隱蔽性的廢水收集池作為污染物泄漏點(diǎn)。預(yù)測評價(jià)因子，選擇揮發(fā)酚作為評價(jià)因子。正常工況下，企業(yè)已根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范采取合理的防滲措施，廢水收集池的污水不會滲漏和進(jìn)入土壤，不會對土壤造成污染，因此不再進(jìn)行正常工況的預(yù)測。事故工況下，因土壤保護(hù)措施系統(tǒng)老化、腐蝕、破裂，廢水收集池污水滲入地下，影響土壤和水質(zhì)。根據(jù)現(xiàn)狀監(jiān)測，土壤中的揮發(fā)酚初始濃度較小，可以忽略。考慮土壤質(zhì)量跟蹤監(jiān)測計(jì)劃，假設(shè)污染物僅泄漏60 d，之后停止泄漏。預(yù)測總時(shí)段為360 d，分別分析并預(yù)測60 d、120 d、180 d、240 d和360 d時(shí)污染物隨時(shí)間和深度的分布情況。

本次預(yù)測的廢水收集池為地下收集池，若發(fā)生泄漏事故，事故發(fā)現(xiàn)需要一段時(shí)間，這將會是持續(xù)性泄漏。因此，事故工況下，污染物的運(yùn)移可概化為連續(xù)點(diǎn)源（持續(xù)泄漏狀態(tài)）注入的一維穩(wěn)定垂直入滲彌散問題。不考慮土壤中熱對流及熱擴(kuò)散，僅考慮土壤垂向一維水分運(yùn)移及溶質(zhì)擴(kuò)散。本次預(yù)測采用HYDRUS-1D軟件進(jìn)行計(jì)算和模擬。根據(jù)土壤剖面可知，廠區(qū)各土層橫向變化不大。淺層土壤巖性為砂質(zhì)黏土和粉質(zhì)黏土。綜合考慮，模型在垂向上僅有一層土壤，土壤質(zhì)地為輕壤土。其物理參數(shù)參考相關(guān)土壤的經(jīng)驗(yàn)值。該模型僅考慮土壤包氣帶污染運(yùn)移，因此剖面預(yù)測深度選擇3 m。本研究主要考慮溶質(zhì)運(yùn)移和平衡吸附過程，以25 ℃溫度下的參數(shù)作為參考，僅列出關(guān)鍵參數(shù)，如表2所示。

表2 土壤溶質(zhì)運(yùn)移相關(guān)參數(shù)

該模型設(shè)置為垂向一維模型，以地表作為參照面，坐標(biāo)軸向上，模擬深度為200 cm，模型邊界主要考慮上下邊界條件，左右兩側(cè)邊界默認(rèn)為零通量邊界。污染物開始泄漏后，假設(shè)污染物持續(xù)泄漏，將其概化為Dirichlet持續(xù)點(diǎn)源邊界。選擇污水池作為預(yù)測點(diǎn)位。土壤的初始污染物濃度為0 mg/cm3，參照廠區(qū)焦化廢水處理站土柱取樣檢測背景值，在土壤剖面設(shè)置6個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，土壤中揮發(fā)酚濃度隨時(shí)間的變化曲線如圖1所示。從圖1可以看出，G1、G2監(jiān)測點(diǎn)揮發(fā)酚在300 d以內(nèi)連續(xù)泄漏，污染物濃度逐漸升高并趨于穩(wěn)定。

圖1 土壤中揮發(fā)酚濃度隨時(shí)間的變化曲線

土壤剖面上，不同時(shí)間揮發(fā)酚濃度隨深度的變化曲線如圖2所示。地表濃度等于泄漏濃度，隨著深度增加，污染物濃度呈現(xiàn)指數(shù)衰減。廢水收集池在事故工況下發(fā)生泄漏后，土壤中的污染物會向下運(yùn)移，時(shí)間為360 d時(shí)，揮發(fā)酚遷移的深度在200 cm左右，但污染物濃度已經(jīng)趨近0 mg/cm3，未超過《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）》（GB 36600—2018）的第二類用地風(fēng)險(xiǎn)篩選值，對廠區(qū)周邊土壤與淺層地下水環(huán)境的影響較小。

圖2 土壤剖面上不同時(shí)間揮發(fā)酚濃度隨深度的變化曲線

4.2.2 大氣沉降土壤環(huán)境影響預(yù)測

污染因子為BaP時(shí)，采用《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 土壤環(huán)境（試行）》（HJ 964—2018）的一般方法，預(yù)測大氣沉降的土壤環(huán)境影響，結(jié)果如表3所示。正常工況下，廢氣排放對周邊BaP濃度的貢獻(xiàn)很低，大氣沉降對土壤的BaP增量影響很小，運(yùn)行1～10年后，土壤中的BaP預(yù)測濃度均未超過《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）》（GB 36600—2018）的第二類用地風(fēng)險(xiǎn)篩選值，因此項(xiàng)目正常運(yùn)行不會對周邊土壤環(huán)境產(chǎn)生明顯影響。

表3 正常工況下10年內(nèi)土壤的BaP累積增量計(jì)算結(jié)果

5 環(huán)境保護(hù)措施

5.1 源頭控制與過程控制措施

擬建項(xiàng)目應(yīng)從污染物的產(chǎn)生、運(yùn)移階段進(jìn)行土壤污染控制，防控措施必須符合源頭控制、過程控制的要求，如表4所示。

表4 土壤污染防控措施

5.2 土壤與地下水聯(lián)動防控和跟蹤監(jiān)測措施

焦化廢水處理站、焦化系統(tǒng)與備煤系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格按照《危險(xiǎn)廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18597—2001）、《石油化工工程防滲技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50934—2013）的有關(guān)要求進(jìn)行防滲[14]。同時(shí)，結(jié)合項(xiàng)目特征，在廠區(qū)外敏感點(diǎn)布置1個(gè)表層土壤跟蹤監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測深度為0.0～0.2 m，監(jiān)測頻率為3年一次，監(jiān)測因子為BaP、CN-。在廠區(qū)內(nèi)焦化廢水處理站周邊布置1個(gè)柱狀土壤跟蹤監(jiān)測點(diǎn)，采樣點(diǎn)位于地面與基巖之間時(shí)，采樣深度為0.0～0.5 m，采樣點(diǎn)位于地面與潛水含水層自由水面之間時(shí)，采樣深度為0.5～1.5 m，監(jiān)測頻率為3年一次，監(jiān)測因子為揮發(fā)酚、CODMn、氨氮、SO42-。

6 結(jié)論

煤焦化是生產(chǎn)焦炭的主要工藝，但是其產(chǎn)排污環(huán)節(jié)多，污染物種類復(fù)雜且毒性大。因此，必須做好建設(shè)項(xiàng)目土壤環(huán)境影響評價(jià)，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。案例分析表明，施工期進(jìn)入土壤的污水主要為工程施工廢水和生活污水，污水進(jìn)入土壤含水層對其造成的污染較小，未超出土壤自凈能力。在運(yùn)營期，廢水收集池在事故工況下發(fā)生泄漏后，土壤中的污染物會向下運(yùn)移，但對廠區(qū)周邊土壤與淺層地下水環(huán)境的影響較??；正常工況下，廢氣排放對周邊BaP濃度的貢獻(xiàn)很低，大氣沉降對土壤的BaP增量影響很小，項(xiàng)目正常運(yùn)行不會對周邊土壤環(huán)境產(chǎn)生明顯影響?？傮w來說，要做好源頭控制與過程控制，加強(qiáng)土壤與地下水聯(lián)動防控和跟蹤監(jiān)測。