某化工廠消防廢水的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

肖軍秦普豐晏麗湯浩

(1．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128；2．中國人民武裝警察部隊(duì)衡陽市消防支隊(duì)，湖南 衡陽 421000)

某化工廠消防廢水的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

肖軍1，2秦普豐1晏麗1湯浩1

(1．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128；2．中國人民武裝警察部隊(duì)衡陽市消防支隊(duì)，湖南 衡陽 421000)

在2014年3月某化工廠發(fā)生了火災(zāi)，從而產(chǎn)生了一些消防廢水，本文以此化工廠產(chǎn)生的消防廢水為參考，以消防廢水中的二甘醇，苯酐，丙烯酸，二甲苯，聚酯丙烯酸為主要研究對(duì)象，對(duì)某化工廠的消防廢水進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析，采用急性毒性表征的方法進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明二甘醇、苯酐、丙烯酸、二甲苯、聚酯丙烯酸酯對(duì)撈刀河都存在高風(fēng)險(xiǎn)，所以在化工廠發(fā)生火災(zāi)時(shí)應(yīng)禁止對(duì)外排放廢水，集中收集進(jìn)行處理后排放。

化工廠；消防廢水；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

近年來化工廠的火災(zāi)現(xiàn)象較多，并因此而產(chǎn)生的消防廢水較多，然而在消防廢水中污染物的濃度很高，就會(huì)對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境造成影響,可是在這方面的研究卻很少，所以應(yīng)該引起大家的重視。本文研究對(duì)化工災(zāi)害中所產(chǎn)生的消防廢水對(duì)周圍水生生態(tài)系統(tǒng)中的水生生物的毒性危害來評(píng)價(jià)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

如果生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估表明，消防廢水可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重傷害，那么在火災(zāi)發(fā)生之前我們就應(yīng)該采取措施降低這種潛在的風(fēng)險(xiǎn)。所以我們?cè)诮⒒S時(shí)要盡可能地建立一些應(yīng)急建筑來存儲(chǔ)這些廢水，實(shí)現(xiàn)將其轉(zhuǎn)移處理的目的。這些建筑主要包括：瀉湖、儲(chǔ)水池、堤壩圍堵、集水溝、排水溝等[1]。

1 化工廠消防廢水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（ecological risk assessment，ERA）是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種新的環(huán)境評(píng)價(jià)方法，是應(yīng)用定量的方法來評(píng)估各種環(huán)境污染物（包括物理、化學(xué)和生物污染物）對(duì)人類以外的生物系統(tǒng)可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)及評(píng)估該風(fēng)險(xiǎn)可接受程度的一套模式[2]。美國國家環(huán)保局（USEPA）[3]于1998年發(fā)布了《生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南》，其主體部分將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分為問題形成、分析、風(fēng)險(xiǎn)表征三個(gè)階段。而國內(nèi)對(duì)水生生態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)還在起步階段，殷浩文[4]對(duì)水環(huán)境的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)程序作了研究，他認(rèn)為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可分為5個(gè)部分：源分析、受體評(píng)價(jià)、暴露評(píng)價(jià)、危害評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)表征。美國環(huán)保局《生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南》由于具有較高的概括性而被多數(shù)學(xué)者采用，是目前全世界廣泛采納的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)框架，因此，本文選擇其技術(shù)評(píng)價(jià)程序來進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

2 問題的形成

由于化工廠發(fā)生的火災(zāi)造成了消防廢水的產(chǎn)生，因此化工廠排放廢水對(duì)其附近的撈刀河產(chǎn)生了風(fēng)險(xiǎn)，消防廢水中的主要成分是二甘醇、苯酐、丙烯酸、二甲苯、聚酯丙烯酸酯。這個(gè)階段本文主要收集各污染物質(zhì)的相關(guān)信息，對(duì)它們進(jìn)行生物毒性分析，確定其評(píng)價(jià)終點(diǎn)以及建立了其概念模型。

2.1 確定各物質(zhì)對(duì)水生生物的毒性

這個(gè)階段主要收集二甘醇，苯酐，丙烯酸，二甲苯，聚酯丙烯酸的相關(guān)信息，對(duì)它們進(jìn)行生物毒性分析。

對(duì)水生生物毒性的研究，通常情況下采用半數(shù)致死濃度LC50表示外源化學(xué)物的急性毒性特征。由于二甘醇與苯酐數(shù)據(jù)的欠缺，本文通過相似物之間的類比得出。

由二甘醇和脂肪酸可生產(chǎn)脂肪酸二甘醇增塑劑，作為聚氯乙烯增塑劑，具有良好的加工性和耐寒性，可代替DBS、DOS，在與DOP、DBP等復(fù)配時(shí)，可改善塑料制品的耐用低溫性能。所以本文通過二甘醇與DBS之間的相似之處，進(jìn)行對(duì)比得出二甘醇的LC50。

苯酐是一種重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)塑料增塑劑、醇酸樹脂、染料、不飽和樹脂以及某些醫(yī)藥和農(nóng)藥，所以本文通過苯酐和增塑劑的對(duì)比，得出苯酐的LC50。

通過查閱資料可得這幾種物質(zhì)的水生生物毒性如表1

表1 各物質(zhì)的水生生物毒性Table 1 The aquatic biological toxicity of various substances

2.2 水環(huán)境中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的終點(diǎn)以及概念模型的確定

本文以撈刀河里的水生生物中的魚類為評(píng)價(jià)的終點(diǎn)，建立如圖1的評(píng)價(jià)模型。

圖1 水中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型Figure 1 The Ecological Risk Assessment Model about water

表3 各污染物質(zhì)對(duì)魚類的風(fēng)險(xiǎn)表征結(jié)果Table 3 The results of risk characterization to fish from various pollutants

3 化工廠消防廢水的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 消防廢水中各污染物質(zhì)的暴露表征

通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)得到各污染物質(zhì)的濃度見表2。

表2 各污染物質(zhì)的濃度Table 2 The concentration of each pollutant

3.2 消防廢水的生態(tài)效應(yīng)表征

生態(tài)效應(yīng)表征是指各污染物質(zhì)對(duì)水生生態(tài)中的水生生物的影響閥值，本文以表1中各污染物質(zhì)對(duì)魚類的半致死濃度來表示。

4 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)表征

通過對(duì)某化工廠消防廢水的污染特征分析可知，該化工企業(yè)排放的消防廢水的主要有毒物為二甘醇、苯酐、丙烯酸、二甲苯、聚酯丙烯酸酯，因此本文以它們?yōu)閷?duì)象對(duì)撈刀河造成的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)大小進(jìn)行評(píng)價(jià)。為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)該化工企業(yè)排放的消防廢水對(duì)撈刀河水生生物帶來的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，本文選擇魚類作為評(píng)價(jià)目標(biāo)。首先，通過對(duì)撈刀河水中污染物質(zhì)濃度的測(cè)量，得到魚類在撈刀河中各類污染物質(zhì)的最大暴露濃度；然后根據(jù)污染物質(zhì)對(duì)魚類的急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用平均致死量法計(jì)算魚類在不同暴露濃度和暴露時(shí)間下的半致死濃度，并根據(jù)公式3-1。計(jì)算各物質(zhì)對(duì)魚類的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，當(dāng)Q1＞0.1時(shí)為高風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)Q1＜0.001時(shí)為低風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)0.001＜Q1＜0.1時(shí)，則采用慢性毒性指標(biāo)對(duì)污染物質(zhì)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)大小進(jìn)行評(píng)價(jià)。在采用慢性毒性指標(biāo)對(duì)污染物質(zhì)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)大小進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，首先通過急性毒性—慢性毒性轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型對(duì)污染物質(zhì)的急性毒性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到污染物質(zhì)對(duì)魚類的慢性觀察到未作用的濃度NOEC，最后按照公式3-2計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，當(dāng)Q2＞0.1時(shí)為高風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)Q2＜0.001時(shí)為低風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)0.001＜Q＜0.1時(shí)為中等風(fēng)險(xiǎn)[9]。

Q1=EECMAX∕LC50（3-1）

Q2=EECMAX∕NOEC（3-2）

通過計(jì)算可得各污染物對(duì)魚類的風(fēng)險(xiǎn)表征結(jié)果如表3。

5 結(jié)語

通過采用急性毒性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)表征的方法，計(jì)算可得，二甘醇、苯酐、丙烯酸、二甲苯、聚酯丙烯酸酯在短時(shí)間內(nèi)對(duì)撈刀河近處中的魚類是高風(fēng)險(xiǎn)，是對(duì)撈刀河近處中的水生生態(tài)存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，而我們應(yīng)該引起足夠的重視，在此消防廢水排放之前，采取一定的措施來降低或避免這樣的風(fēng)險(xiǎn)。可以在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，將廢水停止向外排放，全部集中收集到事故池，然后采取相對(duì)應(yīng)的方法來降低各類污染物質(zhì)在廢水中的濃度，從而減少對(duì)撈刀河水體的影響。

[1]高凌.化工火災(zāi)中消防廢水和化學(xué)溢流引發(fā)的水生生態(tài)危害及其預(yù)防措施探討[J].中國化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集.2006(07).

[2]阮曉紅，宮瑩，宋世霞．淺談洪泛區(qū)生態(tài)毒理性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]．水資源保護(hù)，2003，2：11-13．

[3]U.S.Environmental Protection Agency.Guidelines for Eco?logical Risk Assessment[R].EPA∕630∕R-95∕002F,1998.

[4]殷浩文.水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的原則與應(yīng)用[J].污染防治術(shù).1995(02).

[5]白麗蓉,陳剛,張健東,周暉,施鋼,湯保貴,黃建盛,表面活性劑SDS與DBS對(duì)褐點(diǎn)石斑魚急性毒性研究.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué).2008 (07).

[6]翟亞楠.三種增塑劑（DEHP、DBP和TBAC）對(duì)牙鲆鰓細(xì)胞FG和斑馬魚胚胎的毒性作用研究.中國海洋大學(xué).2013.05.

[7]王朝暉，尹伊偉，陳善文，付翔，頡小勇，段舜山丙烯酸及丙烯酯對(duì)水生生物的急性毒性,暨南大學(xué)水生生物研究所，2002.10.

[8]國家環(huán)境保護(hù)總局環(huán)境監(jiān)察局，環(huán)境應(yīng)急響應(yīng)實(shí)用手冊(cè)[M]，中國環(huán)境科學(xué)出版社.北京.2007.3.

[9]梁佳斌，天津市近岸海域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法研究，天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，2008.12.

（2016YFC0403001）

肖軍(1986-），男，民族，漢，籍貫，長沙，學(xué)歷：碩士研究生，職稱：中級(jí)，畢業(yè)院校，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，主要研究方向：環(huán)境影響評(píng)價(jià)。