油泥砂綜合利用風(fēng)險評估及控制標準

摘要：隨著石油和天然氣的勘探、開采、輸送及精煉活動的持續(xù)增加，生成的油泥砂作為一種特殊固體廢物，對環(huán)境和公眾健康構(gòu)成了顯著威脅。本文綜合分析了油泥砂的定義、組成、危害以及當(dāng)前處理和資源化利用技術(shù)的應(yīng)用情況。同時，重點討論了油泥砂綜合利用過程中潛在的環(huán)境風(fēng)險評估及控制標準，包括污染物的浸出方法、環(huán)境風(fēng)險評估框架、暴露情景分析、確定暴露途徑及健康風(fēng)險計算。旨在為油泥砂的安全綜合利用和環(huán)境風(fēng)險管理提供理論基礎(chǔ)和實踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：油泥砂，綜合利用風(fēng)險評估，控制標準

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.18.034

0引言

油泥砂作為油氣開采過程中產(chǎn)生的一種頑固固體廢物，其復(fù)雜的成分和穩(wěn)定的懸浮乳液體系給環(huán)境治理和資源回收帶來了巨大挑戰(zhàn)。其環(huán)境危害不容忽視，包括對空氣、水體、土壤及生態(tài)系統(tǒng)的污染，以及對人類健康的潛在威脅。因此，深入研究油泥砂的處理及資源化利用技術(shù)，以及進行環(huán)境風(fēng)險評估和控制，對于實現(xiàn)油泥砂的環(huán)境友好利用和可持續(xù)管理具有重要意義。

1油泥砂的概述

1.1油泥砂的定義及組成

油泥砂，亦稱為含油污泥、油泥或落地油泥等，是石油與天然氣的勘探、輸送、精煉過程及采油廢水處理所產(chǎn)生的污染物。此類物質(zhì)與原油不同，并無直接使用價值，主要存在于固態(tài)、泥態(tài)或漿態(tài)形式。是一種復(fù)雜的穩(wěn)定懸浮乳液體系，其組成較為復(fù)雜，基本可分為水包油（o/w）、油包水（w/o）及懸浮固體三種形態(tài)。這些微小顆粒呈絮凝體狀，含水量高，油水比重差小，乳化程度高，黏度較大，沉降性差。隨著時間的推移，油泥砂的流動性逐漸減弱，黏度逐漸增加，這一特性極大地增加了其分離、回收和運輸?shù)碾y度。此外，油泥砂的顆粒結(jié)構(gòu)極不穩(wěn)定，容易對空氣環(huán)境造成污染，同時散發(fā)出難聞的惡臭，給社會生產(chǎn)活動和公眾生活帶來嚴重威脅。

1.2油泥砂處理方法

油泥砂的成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致其具備多樣化的物理與化學(xué)屬性。因此，針對不同性質(zhì)的油泥砂，需采取相應(yīng)的處理策略。當(dāng)前，油泥砂處理技術(shù)旨在實現(xiàn)其減量化、資源化及無害化，大致可分為無害化處理技術(shù)與資源化利用技術(shù)。在無害化處理技術(shù)方面，主要包括以下幾種技術(shù)：焚燒處理、穩(wěn)固化技術(shù)、高級氧化技術(shù)以及安全填埋技術(shù)。同時，也涵蓋了生物技術(shù)處理，如地面耕作法、生物堆肥化以及利用生物反應(yīng)器。資源化利用技術(shù)則主要聚焦于油泥的成分回收，具體技術(shù)包括提取與分離技術(shù)、固液分離技術(shù)及熱解技術(shù)。這些技術(shù)旨在從油泥砂中回收有用成分，使之再利用，從而增強油泥砂的經(jīng)濟價值及環(huán)境友好性（如圖1所示）。

2油泥砂的危害

石油天然氣勘探、開采、輸送與精煉過程頻繁產(chǎn)出的固態(tài)廢物集，普遍稱之為油泥砂。此類泥砂復(fù)雜多變，含污染物質(zhì)可概括為四大類：有機污染成分、無機污染元素、微生物與細菌污染及微量放射性成分，其中，有機部分以多環(huán)芳烴類為主，無機部分則以重金屬及鹽類為顯著成分。油基泥砂的危害于人類社會及生態(tài)環(huán)境體現(xiàn)在兩大維度：環(huán)境危害與生產(chǎn)危害。

2.1環(huán)境危害

油泥砂的環(huán)境危害是一個多維度、跨領(lǐng)域的議題，會對空氣、水體、土壤及生態(tài)系統(tǒng)均構(gòu)成極大的威脅。這些危害不僅會影響環(huán)境的健康和穩(wěn)定，還會對人類的生存環(huán)境造成不可忽視的負面影響。首先，就空氣而言，油泥砂中的揮發(fā)性有機化合物（VOCs）和硫化物會在處理、存儲或處置過程中釋放到大氣中。這些物質(zhì)在空氣中擴散后，不僅會對周邊環(huán)境造成污染，也會對人類健康構(gòu)成威脅，如引起呼吸系統(tǒng)疾病等。更為嚴重的是，VOCs在大氣中參與光化學(xué)反應(yīng)，有可能產(chǎn)生臭氧并促使細顆粒物（PM2.5）的生成，從而加劇大氣污染問題。其次，在水體方面，油泥砂中的有害化合物如重金屬、多環(huán)芳烴及其他有機污染物可通過地表徑流、滲漏等途徑進入地下永及地表水體。這不僅直接破壞水質(zhì)，還會影響到水生生物的健康，進而破壞水體生態(tài)平衡。關(guān)于土壤方面，油泥砂中的重金屬和有機污染物會通過多種途徑滲入土壤，這不僅直接損害了土壤的質(zhì)量，還可能通過植物的吸收作用對整個食物鏈的安全造成潛在威脅。長期受到油泥砂污染的土壤會逐漸喪失其肥力，對農(nóng)作物的生長產(chǎn)生不利影響，進一步導(dǎo)致生物多樣性的減少。最后從生態(tài)的角度來看，油泥砂中的毒性物質(zhì)不僅會在環(huán)境中長期積累，還可能通過生物放大作用，對頂端捕食者產(chǎn)生致命影響。此外，這些物質(zhì)還會抑制生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，進而引發(fā)生態(tài)失衡，對野生動植物的種群和棲息地構(gòu)成嚴重威脅?？偠灾湍嗌暗沫h(huán)境危害是復(fù)雜而深遠的，其對空氣、水體、土壤和生態(tài)系統(tǒng)的負面影響呈現(xiàn)多維度交織，并隨著時間的推移而加劇。

2.2生產(chǎn)危害

在生產(chǎn)流程中，油泥砂的存在大幅提升了注水系統(tǒng)內(nèi)懸浮顆粒的濃度，使之嚴重超標，對生產(chǎn)活動及環(huán)境造成了顯著的不良影響。同時，油泥砂也是導(dǎo)致地層堵塞、降低儲層吸水性能、提高注水壓力的重要因素。此外，還使污水處理設(shè)備、油水分離裝置及污水沉淀池中積累了大量泥砂顆粒，增加了清理設(shè)備和沉淀池的頻次，嚴重干擾了正常的生產(chǎn)流程。鑒于其對環(huán)境和生產(chǎn)的雙重危害，1998年油泥砂已被列入《國家危險廢物名錄》（HW08項）中。到2003年，國家進一步通過《污染物排放費用管理方法》提高了油泥污染物的收費標準，從原來的0.3元/（噸·月）大幅上調(diào)至1000元/（噸·月）。

目前，石油開采區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境已受到大量油泥砂的嚴重影響。隨著石油和天然氣的持續(xù)開采，預(yù)計將產(chǎn)生更多的油泥砂，對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成更大的威脅。對于油氣田企業(yè)來說，油泥砂不僅污染了周邊生態(tài)環(huán)境，還增加了處理油泥砂的經(jīng)濟負擔(dān)。此外，新固體廢物管理政策要求支付因油泥砂產(chǎn)生的排放費用。因此，采納一種高效的油泥砂綜合處理技術(shù)顯得尤為重要。這種技術(shù)需具備解決油泥砂污染難題的能力，同時能夠從污泥中回收油質(zhì)，并確保處理后的廢泥滿足國家排放標準。對于油氣田企業(yè)來說，采用這種技術(shù)不僅有助于降低運營成本，還對于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

3環(huán)境風(fēng)險評估及控制標準

油泥砂的綜合利用技術(shù)通常是將有害成分通過化學(xué)或物理手段與固化劑及其他輔材結(jié)合，制備成工業(yè)用磚、路基材料等產(chǎn)品。然而，在實際應(yīng)用過程中，這些材料可能受到環(huán)境老化、降雨侵蝕、水浸及機械損傷等因素的影響，導(dǎo)致其中的污染物質(zhì)釋放并遷移至周邊環(huán)境中，進而可能造成土壤和水體的污染，對公共健康構(gòu)成威脅。因此，為確保油泥砂的安全綜合利用，開展環(huán)境風(fēng)險評估顯得尤為重要。

3.1環(huán)境污染物的浸出方法

浸出方法是評估固體廢棄物再利用產(chǎn)品中污染物釋放對環(huán)境風(fēng)險影響的重要技術(shù)手段，同時也是評估回收材料持久性和固化污染物穩(wěn)定性的關(guān)鍵參考依據(jù)。基于固廢的具體形態(tài)，浸出測試方法可分為粒狀和塊狀兩類。在劉潔關(guān)于固廢用于建筑材料中重金屬浸出特性的研究中，比較了不同浸出測試方法，發(fā)現(xiàn)在實驗中，重金屬的浸出率高于硫酸硝酸混合溶液浸出測試，但低于上升流柱滲濾測試和有效量浸出測試。這表明連續(xù)水槽浸出實驗更能貼近建筑材料實際使用條件下的重金屬釋放行為。對于固體廢物再利用的常規(guī)浸出測試方法及其參數(shù)，詳見表1。

3.2油泥砂綜合利用的環(huán)境風(fēng)險評估

目前，油泥砂綜合利用的環(huán)境風(fēng)險評估，主要依據(jù)的國內(nèi)外標準包括HJ 25.3-2019《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》以及國際上廣泛應(yīng)用的風(fēng)險評估框架和策略。環(huán)境風(fēng)險評估流程通常涵蓋以下關(guān)鍵步驟：構(gòu)建暴露情景、確定暴露途徑以及執(zhí)行健康風(fēng)險量化。這一過程旨在系統(tǒng)地分析和評估油泥砂利用過程中可能對環(huán)境及公共健康構(gòu)成的潛在威脅，其方法步驟如下。

3.2.1暴露情景分析

2019年頒布的HJ 25.3-2019《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》，針對不同用地方式設(shè)定了兩種主要的暴露場景。利用油泥砂轉(zhuǎn)化為建材，如無燒磚、燒結(jié)磚及混凝土等，這些材料主要應(yīng)用于道路鋪設(shè)，同時，經(jīng)過固化處理的油泥砂亦可作為路基材料使用。這兩種應(yīng)用場景下，考慮到其較長的暴露期限及較高的暴露頻次，均劃分至第二類用地即工業(yè)用地范疇。在此基礎(chǔ)上，針對油泥砂綜合再利用過程巾潛在的環(huán)境風(fēng)險進行評估，特別關(guān)注其在實際應(yīng)用過程中可能釋放的污染物對成人健康的影響。

3.2.2暴露途徑確定

《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》詳細規(guī)定了九種關(guān)鍵的暴露途徑，涵蓋了六種因土壤污染及三種因地表水和地下水污染可能導(dǎo)致的健康風(fēng)險。相較之下，美國的RBCA模型則對地下水和地表水的攝取路徑進行了詳盡的分析。在油泥砂的綜合利用過程中，暴露途徑的確定必須基于具體的暴露環(huán)境進行細致考量。對于免燒磚、燒結(jié)磚及陶粒等塊狀固體材料，其潛在污染物主要通過皮膚接觸、呼吸系統(tǒng)吸入及消化系統(tǒng)攝取等方式進入人體。當(dāng)使用經(jīng)過處理的油泥砂作為路基材料時，盡管其鋪設(shè)于道路下層，不與人體皮膚直接接觸，但其內(nèi)含的污染物仍有可能遷移至上層路面及下層土壤中。因此，油泥砂路基材料的主要潛在暴露途徑包括皮膚接觸、攝入和吸入。這些暴露途徑在實際應(yīng)用中應(yīng)得到高度重視和系統(tǒng)評估，以保障公眾的健康與安全。

3.2.3健康風(fēng)險計算

健康風(fēng)險計算是一種用于定量分析環(huán)境污染物對人類健康潛在影響的方法。健康風(fēng)險通常被分為致癌風(fēng)險和非致癌風(fēng)險兩類。在美國的RBCA（風(fēng)險基于校正行動）模型及中國《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》中，存在明確的風(fēng)險接受標準。對于致癌物，當(dāng)其風(fēng)險值超10-6，或者非致癌物質(zhì)的危害系數(shù)超過1時，被視為環(huán)境污染物的風(fēng)險水平不可接受。此外，RBCA模型還規(guī)定了致癌風(fēng)險的可接受上限，即10-5，作為決定需要采取何種風(fēng)險管理策略的依據(jù)。

4結(jié)語

油泥砂的環(huán)境風(fēng)險評估和控制是一個系統(tǒng)而復(fù)雜的過程，需要綜合考慮油泥砂的性質(zhì)、利用技術(shù)、環(huán)境影響和社會經(jīng)濟因素。通過合理選擇和優(yōu)化處理技術(shù)，以及實施嚴格的環(huán)境風(fēng)險評估和管理措施，可以最大限度地減少油泥砂的環(huán)境危害，實現(xiàn)其資源化利用的環(huán)境和經(jīng)濟雙重價值。

作者簡介

趙連法，本科，工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測與評價分析。

（責(zé)任編輯：袁文靜）