石化基地周邊環境潛在生態風險評價模型構建

劉嬌 (華東石油局泰州采油廠，江蘇 泰州 225300)

0 引言

隨著工業化進程的加快，人類活動對土壤環境的污染也越來越嚴重。在過去的十多年里，有關部門已經對開展工業活動的周圍地區重金屬進行了大量的調查。結果顯示，這一類地區的重金屬含量較高，而且環境、生態等在一定程度上受到了一定的污染，并且在一定的范圍內，非殘余狀態的重金屬含量也隨之上升，影響了周圍的環境和食品生態安全。針對這一問題，下述將以某石化基地為例，對其周邊環境潛在生態風險評價模型的構建進行研究[1]。依托的石化基地所屬某特大型石化聯合企業，該企業成立于1990年，經過多年的發展，目前該企業每年煉油規模可以達到1.25×107t以上，生產乙烯規模超過2.00×105t，是該企業所在地區最大的石油化工企業[2]。相關人員對該企業石化基地周圍農田土壤重金屬的空間分布以及重金屬的生物有效性進行了研究，但缺乏對該區域潛在生態風險評價的相關資料。因此，有必要開展對該區域及周邊環境潛在生態風險的研究，并構建評價模型，以此為該區域以及其他石化基地農田土壤合理利用與管理提供基礎信息。

1 潛在生態風險評價模型函數表述

對石化基地周圍環境的潛在生態危險進行評估時，采用基于熵原理的證據加權WoE準則，即可用污染指數表示。同時，綜合分析了石油化工基地中重金屬對人體的毒害作用，將其作為權重判定依據[3]。根據上述論述，將各要素潛在的生態風險因子用表示，則潛在生態風險評價模型函數可表述為：

式中：為石化基地中重金屬元素對生物毒性的貢獻系數；為污染指數。再將不同類型的重金屬的潛在生態危險指標用RI表示，得到下述數學模型表達函數：

2 潛在生態風險因子分級與潛在生態危害指數分級

根據上述論述，確定潛在生態風險評價模型，并用函數形式對其進行表述。在此基礎上，根據以上的生態危險因素和潛在的生態危險系數，對可能的生態危險因素進行分類，并得到圖1所示的分級結果。

圖1 潛在生態風險因子與潛在生態危害指數分級

從圖1分級結果可以看出，潛在生態危害指數與風險因子程度分級一一對應，均分為從A等級～E等級，共五個級別，并分別對應一個不同的程度。同時，兩個分級中各個分區也均對應不同的閾值區間，當<40，RI<20時，屬于A等級；當在40～80區間，RI在20～40區間時，屬于B等級；當在80～160區間，RI在40～60區間時，屬于C等級；當在160～320區間，RI在60～120區間時，屬于D等級；當大于或等于320，RI大于或等于120時，屬于E等級。根據分級結果可以實現對石化基地周邊環境潛在生態風險的等級評價，以此使得到的結果更加直觀。

3 基于總量的石化基地周邊環境生態風險評價

在構建潛在生態風險評價模型并完成對各項因子、指數的分級后，結合石化基地周邊環境潛在生態風險評價結果總量，分別從生物可利用態、原生硫化態以及潛在生物可利用態，三個方面進行評價[5]。

其中生物可利用態可用下述公式描述：

原生硫化態可用下述公式描述：

潛在生物可利用態可用下述公式描述：

綜合上述三個方面得出的評價結果，確定被評價樣本的污染等級[6]。污染等級按照從低到高依次劃分為A級、B級、C級。其中，A級表示輕度污染；B級表示中度污染；C級表示重度污染[7]。在確定污染等級時，按照下述規則確定：三個方面得出的評價結果分別為，假設三個評價結果的重要程度相同，對樣本最終的污染等級取三者中污染程度最高的等級，例如，結果對應等級為A，結果對應等級為A，結果對應等級為B，則最終樣本的污染程度等級為B級。根據這一規則在實現對周邊環境生態風險評價后，進一步實現對樣本污染情況的綜合評價。

4 實例分析

根據上述論述，在完成對石化基地周邊環境潛在生態風險評價模型的構建后，針對上述依托的石化企業，對其石化基地周邊環境進行潛在生態風險評價。該石化基地周圍是一片剝蝕的中低山坡地，脊嶺的走向約320°，長10 km，寬2～3 km，總體地形呈南北向西的變化。主要道路和次干道范圍介于860～1 180 m之間，相對高差210 m，位于脊嶺北邊流沙河右岸，總體坡度為60～70°，坡度一般在10～20°之間，前緣坡度30～50°，坡面植被發育不良，多為巖石裸露或淺埋，部分坡地已開墾為農田。該石化基地區域內包含礦山，采礦歷史達30年以上，礦區面積為0.8 592 km2，礦石量為69.41萬t。其中鉛金屬量為15 853 t，新金屬量為48 526 t。鉛金屬的平均品位為2.42%，鋅金屬的平均品位為6.28%。礦床規模為中型，礦物主要以閃鋅礦、方鉛礦等。選擇該石化基地中的五個土壤樣本為研究對象，其基本信息記錄如表1所示。

表1 土壤樣本基本信息記錄表

針對上述獲取的五個土壤樣本，利用本文上述構建的風險評價模型對其進行風險評價。首先對土壤樣本進行生物可利用態評價，得到如表2所示的評價結果。

表2 土壤樣本生物可利用態評價結果

表2中Ei表示生物可利用性風險因子；RI表示生態危險指數。從五個土壤樣本的生物可利用態評價結果可以看出，該石化基地周邊環境土壤受到較為嚴重的鉛金屬污染，其Ei指數范圍在105.23～163.25范圍內，都屬于B級污染以上，嚴重甚至達到C級，綜合而言屬于B級污染。由于其與部分采樣點的污染程度較低，因此總體屬于A級范圍。

再對五個土壤樣本的原生硫化態進行評價，得到如表3所示的評價結果。

表3 土壤樣本原生硫化態評價結果

表3得到的評價結果與上述土壤樣本生物可利用態評價結果對比，潛在生態風險等級基本相同，但將原生硫化態納入有效濃度使得潛在生態風險因子與潛在生態危害指數都有所上升。鋅的生態風險仍處于較低水平。這主要是因為，鋅是一種重要的微量元素，它的毒性系數很低，因此，盡管土壤中的鋅元素含量很高，但是對環境的影響并不大。而石化企業對資源的開發并沒有導致土壤中的其他金屬污染，這一結果與該石化基地實際情況相符。

最后，對土壤樣本的潛在生物可利用態進行評價，得到如表4所示的評價結果。

表4 土壤樣本潛在生物可利用態評價結果

通過表4中的數據可以分析得出，整個石化基地周邊環境受到了不同程度的重金屬污染，其RI指數范圍在18.25～32.36范圍內，污染等級為A級和B級。主要生態風險因子來源重金屬鉛。

通過上述從三個方面得出的該石化基地周邊環境潛在生態風險評價結果得出，該區域內整體污染評價等級為B級，屬于中度污染，鉛金屬和鋅金屬的潛在風險因子平均值較高。因此，在后續石化企業發展中，為實現對石化基地周圍環境的治理，應當重點從鉛金屬和鋅金屬治理方面入手，開展對相關治理策略的研究與實踐應用。

5 結語

概而言之，本文上述研究以某石化企業為依托，針對其石化基地周邊環境的潛在生態風險，提出了一種新的評價模型，并通過實際應用實現了對該模型應用可行性的驗證。同時，通過模型給出的評價結果可以進一步分析得出，該石化基地周圍環境中存在嚴重的鉛鋅金屬污染，若不加以治理，會對周圍生態環境造成破壞，嚴重影響石化基地的可持續發展。