以焦化項目為例探討污染型建設項目地下水環境影響評價方法

劉 輝

(中國輻射防護研究院，山西 太原 030006)

1 引言

2011年2月11日環境保護部發布了《環境影響評價技術導則 地下水環境》(HJ610－2011)［1］，標志著地下水環境影響評價走向規范化，導則對評價原則、內容、工作程序、方法和技術要求都作了相對具體的規定。山西省是國家能源重化工基地，也是焦化項目較多的地區，如何根據山西地區水文地質特征從評價方法上進行系統研究，對于開展焦化項目地下水環境影響評價具有現實的指導意義。本文通過對焦化項目全評價過程的分析，說明了在不同水文地質條件下焦化項目地下水環境影響評價的特點。

2 焦化廢水來源及主要污染因子

2.1 焦化廢水來源

焦化生產一般包括煉焦和煤氣凈化部分，有的焦化企業還有化工產品生產及深加工部分。煉焦包括備煤、焦爐煉焦、熄焦、篩貯焦等工序，煤氣凈化通常和部分化產回收相結合，包括冷鼓電捕、脫硫及硫回收、硫銨(蒸氨)、洗脫苯等工序。

除生活污水和生產凈廢水外，焦化廠生產廢水為酚氰廢水，主要來源為煤氣水封水、蒸氨廢水、粗苯蒸餾作業區各分離器及油槽分離水、各作業區油槽分離水及地下放空槽的放空液、各作業區地坪沖洗水和化驗室排出的廢水等，其中以蒸氨廢水為主要來源。酚氰廢水成分較復雜，含有較高濃度的揮發酚、氰化物、氨氮、石油類等有毒有害物質［2］，須送酚氰廢水處理站統一處理。

2.2 主要污染因子在地下水中運移特性

揮發酚在水中的溶解性高，在土壤中的吸附性弱，揮發酚在地下水中的遷移性能好［4］，在富氧環境和相應微生物作用下可得到降解。氰化物可溶于水發生遷移，同時在微生物作用下可降解［5］，包氣帶巖土對氰化物具有一定的吸附和過濾作用。廢水中石油類可被粘土、粉質粘土類吸附，但污染過程停止后會發生解析。在包氣帶和水位變動帶有微生物降解過程，但仍有石油類進入缺氧含水層繼續遷移［6］。

3 項目類型和地下水評價工作等級劃分

3.1 項目類型

按照導則，根據建設項目對地下水環境可能造成水質、水量或水位的影響將建設項目分為三類。在山西，地下水一般作為優質水資源予以保護和合理利用，新建焦化項目生產水源多采用污水處理站中水和經礦坑水，因此焦化項目均屬Ⅰ類項目。

3.2 評價工作分級

地下水環境影響評價的工作分級，從建設項目場地包氣帶防污性能、含水層易污染特征、地下水環境敏感程度、污水排放量和水質復雜程度五個方面進行綜合判斷。其中前三項是環境因素，從污染物遷移途徑的包氣帶天然屏障、含水層自身的防污和減污能力，到地下水環境功能要求，即地下水環境的敏感性。后兩項是項目自身因素，廢水的產生或排放量，廢水中污染物類型和可能對地下水造成污染的污染因子。

4 地下水環境調查

地下水環境調查以收集已有水文地質調查資料為主，分析項目區及評價區域水文地質條件，在此基礎上補充必要的現場環境水文地質勘察、試驗。

4.1 資料收集與利用

區域水文地質調查方面，收集區域水文地質類型區劃報告、水井普查表、機井普查登記卡及柱狀圖、區域水文地質調查報告、地下水資源調查評價報告、農田供水水文地質普(詳)查報告、區域地下水開發規劃報告等。項目場地勘察方面，收集廠址巖土工程地質勘察報告、廠址地震安全性評價報告、廠址地質災害危險性評估報告。其他方面，收集廠區及附近獨立的成井資料、礦山及其他地質工程資料等。

區域資料包括的范圍大，一般包括一個或幾個完整的水文地質系統，多為以水資源和供水為目的開展的系統研究。研究結果常以中小比例的水文地質圖給出，并從宏觀角度把降水、地表水、地下水量分區作了估算，對各類型地下水的水文地質條件作了論述，給出各類型地下水之間及與地表水之間的聯系，可以作為地下水環境評價中1/50000 環境水文地質圖中水文地質分區的主要依據。環評中水文地質圖的地下水等水位線應在該調查中實地取得。

水文地質鉆探也以探到地下水后的地層為對象，抽水試驗結果是針對砂礫石等含水層求涌水量，與評價所需有差別。從評價出發對以上成果用其中的水文地質條件部分，即含水層分布、不同含水層流場、地下水補徑排條件等。焦化項目的評價等級一般為一級或二級，應盡量收集相關資料以減輕勘察試驗工作量。

項目場地巖土工程勘察深度一般不超過40m，在地下水埋藏淺的地方已揭露含水層。工勘提供的地層真實反映了場地地層分布和巖性特征，同時測量的地下水水位和水質均可參考利用。地震安全性評價的鉆探結果多比巖土勘察鉆探深度大，對松散巖類地層揭露深度在80m 以內，地層和含水層分布結果可用于評價。地質災害評價所用的地質圖和地質構造圖可用于評價。包氣帶特征應以廠址及附近巖土工勘結果為基礎，但工勘所給地下水位僅作參考不能用來作大比例流場圖。

在利用以上技術文件時應該注意，環境水文地質調查中的地下水水位、流向、含水層分布、水源地分布、污染源分布以及地下水水質等都是變化的，環境水文地質資料具有時效性。

4.2 山西省焦化項目區域水文地質特征

山西省由山區、丘陵區和列于其中的幾個盆地組成。焦化項目常布置于山區或丘陵區邊緣或盆地平原區。前者多處于泉域或采空區，地下水為巖溶水和深層承壓水，后者潛水埋深淺，水力坡度小，多與鹽漬化區有關，有供水意義的是中深層的承壓水。下面是兩個焦化項目區水文地質特征的典型例子。

山西X 焦化廠廠址地處丘陵山區坡地上，淺部包氣帶地層巖性自上而下依次為壓實填土、粉質粘土(局部有粉土)、泥巖、砂巖。該處沒有松散巖類孔隙潛水分布，下部有煤礦采空區，目前為地質安全考慮已采取水泥漿充填。石炭系、二疊系地層主要為泥巖、砂巖類，滲水性差，有一定的隔水性。在煤系地層之下有奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙承壓水，巖溶水之上有厚層的隔水層，隔水層巖性為砂質泥巖、炭質泥巖、泥巖等，巖溶水水位埋深大于300m。

山西XX 焦化廠廠址位于太原盆地，為沖積平原，包氣帶地層厚度6m 左右，自上而下由粉質粘土與粉土互層、粉土、砂層、粉質粘土組成。有淺層潛水和中深層承壓水兩類含水層，承壓水地下水位埋深約40m。承壓水含水巖組由數層中細砂、細砂、粉砂層組成，廠址處185m 深以上承壓含水層中粉細砂層厚度在25m 左右。潛水水質較差，未被利用，承壓水為區域生活生產主要水源。兩含水層間有隔水層分隔，兩者水力聯系不密切。

4.3 監測、勘察和試驗

按照水文地質條件和保護目標分布設置地下水環境質量現狀監測點。潛水含水層必須監測，對可能受影響的主要用水承壓水含水層應監測，監測點應從控制和功能兩方面考慮，近污染源下游的保護目標應作為監測點。對地下水位埋深大、上有厚層隔水層的可利用已有井，不必專打監測井。

項目場地及附近沒有滿足要求的地下水監測井時，配合水文地質鉆探與試驗可鉆成監測孔。鉆探中可試驗求取淺部包氣帶巖土層的飽水垂向滲透系數、項目污染源可能影響到的含水層的滲透系數。通過抽水試驗可確定抽水影響半徑、確定對附近供水井開采地下水的可能影響、了解地下水與地表水及不同含水層之間的水力聯系等。從污染源途徑分析，潛水最可能被污染，因此一般利用現有的潛水含水層井孔進行抽水試驗。

5 污染源確定及污染景象設定

焦化項目在實現廢水零排放前提下，對地下水潛在的影響場所主要是廢水處理站廢水池、各類化產貯放場及罐區。液態物料及產品多采用罐槽貯存，一般置于地面以上，發生泄漏事故易于及時發現，且安裝事故報警裝置，可及時發現泄漏部位。因此，污染源主要為廢水處理站廢水池，屬連續運行設施，多以鋼筋混凝土結構為主體，采用地下、半地下型式布置，底壁均承受廢水靜水壓力，在池體的防滲薄弱部位可能會產生廢水滲漏，池底和側壁具有隱蔽性，一般未安裝廢水檢漏報警系統，不能及時發現滲漏，一旦出現滲漏對地下水環境的影響時間會更長，影響程度更大。因此這部分廢水對地下水環境的影響是評價重點，在分析構筑物結構特征和滲透性的基礎上進行各污染源對地下水環境影響的預測。

5.1 廢水池結構及抗滲性特征

廢水池在實際工程中使用最多的是現澆鋼筋混凝土水池，從防滲性方面重點在于池體變形縫、后澆帶和施工縫等部位［7］。隨著時間推移，構筑物應力場變化和各類材料強度和抗滲等物理性能退化，在變形縫、后澆帶、施工縫等池體的抗滲薄弱帶可能產生滲漏現象，滲漏強度主要取決于滲漏縫的大小。

5.2 污染景象和污染源強度

一般企業一年一次大修，在此期間對包括廢水池在內的各類設施進行檢查維修，所以假定發現廢水滲漏的時間在大修期，即廢水滲漏時段不超過一年，發現之后采取措施中斷其滲漏。

污染源強度取決于廢水中污染因子濃度、滲漏縫的大小、水池有效水深和包氣帶滲透性等，其中污染因子濃度可通過類比監測得到，水池有效水深取于設計資料，包氣帶滲透性通過試驗測得，而滲漏縫大小的確定比較困難，須在保守估計的前提下有一定的設計基礎。

在變形縫、后澆帶、施工縫等池體的抗滲薄弱帶中以變形縫更為典型，因此以變形縫在事故工況下的滲漏估算污染強度。一般以池底變形縫總長的2/3 作為滲漏縫長，滲漏縫寬按3mm 計，估算滲漏縫開裂的面積。

當包氣帶地層為透水或弱透水巖土層時，可以按達西定律估算出廢水在飽和狀態下穿過包氣帶進入含水層的量，保守考慮忽略污染物入滲過程各種因素引起的減量，各污染因子強度可根據其濃度、入滲量和入滲時間給出，作為連續入滲的點源污染預測模式的污染強度。

6 預測方法的選擇與評價重點

導則要求一級評價對地下水水質采用數值法進行預測，二級評價采用數值法或解析法，但在實際評價中應綜合考慮評價等級和評價區水文地質條件來確定采用哪種方法。在預測基礎上，重點評價對各保護目標的影響。應考慮保護目標在開采條件下是否會受到污染影響，重點是對淺層地下水水源井的影響。

7 結論與建議

7.1 結論

(1)焦化項目主要地下水污染源是廢水處理站的廢水池，主要污染因子為揮發酚、氰化物、石油類、氨氮等。(2)評價等級主要針對導則前三項環境因素劃分，在調查基礎上量化分級中的定性程度，提高導則的可操作性。(3)根據山西省區域水文地質特征，在收集相關資料基礎上，分析污染途徑，適當補充開展水文地質鉆探、試驗。(4)通過對重點污染源結構及抗滲性分析，結合運行管理確定污染源強度和事故污染景象。(5)應根據實際水文地質條件和勘探研究程度，選用合適的預測方法，重點對保護目標進行影響評價。

7.2 建議

(1)由于地下水環境本身的復雜性，在導則中有不少非量化的概念，在應用中不易把握，宜及時發布補充文件或適時進行修訂。(2)環境水文地質調查存在的盲區或灰區，理應由國家開展此項工作，而非企業代勞，以減少調查時間和結果質量對環評的影響。(3)建議對以往事故原因調查，分析事故發生特征，為污染源強確定和提出防治措施提供更具針對性的依據。

［1］環境保護部．HJ610－2011．環境影響評價技術導則 地下水環境［S］．北京:中國環境科學出版社，2011．

［2］任源，韋朝海，吳超飛等．焦化廢水水質組成及其環境學與生物學特性分析［J］．環境科學學報，2007，27(7):1094－1100．

［3］許可，陳鴻漢．地下水中三氮污染物遷移轉化規律研究進展［J］．中國人口·資源與環境，2011，21(12):421－423．

［4］孟憲林，郭威，王冬梅．煤氣化廢水中揮發酚污染物的健康風險評價［J］．哈爾濱工業大學學報，2010，42(6):1004－1008．

［5］張小衛，王伯鐸，蔣立榮．金選礦廠含氰廢水中氰化物降解及其環境風險評價［J］．地下水，2010，32(3):87－89．

［6］王威．淺層地下水中石油類特征污染物遷移轉化機理研究［D］．吉林大學，2012．

［7］獨仲德，李麗珍．地下水環境影響評價中廢水池污染強度分析［J］．山西建筑，2013，39(28):196－197．