以焦化项目为例探讨污染型建设项目地下水环境影响评价方法

刘 辉

(中国辐射防护研究院，山西 太原 030006)

1 引言

2011年2月11日环境保护部发布了《环境影响评价技术导则 地下水环境》(HJ610－2011)［1］，标志着地下水环境影响评价走向规范化，导则对评价原则、内容、工作程序、方法和技术要求都作了相对具体的规定。山西省是国家能源重化工基地，也是焦化项目较多的地区，如何根据山西地区水文地质特征从评价方法上进行系统研究，对于开展焦化项目地下水环境影响评价具有现实的指导意义。本文通过对焦化项目全评价过程的分析，说明了在不同水文地质条件下焦化项目地下水环境影响评价的特点。

2 焦化废水来源及主要污染因子

2.1 焦化废水来源

焦化生产一般包括炼焦和煤气净化部分，有的焦化企业还有化工产品生产及深加工部分。炼焦包括备煤、焦炉炼焦、熄焦、筛贮焦等工序，煤气净化通常和部分化产回收相结合，包括冷鼓电捕、脱硫及硫回收、硫铵(蒸氨)、洗脱苯等工序。

除生活污水和生产净废水外，焦化厂生产废水为酚氰废水，主要来源为煤气水封水、蒸氨废水、粗苯蒸馏作业区各分离器及油槽分离水、各作业区油槽分离水及地下放空槽的放空液、各作业区地坪冲洗水和化验室排出的废水等，其中以蒸氨废水为主要来源。酚氰废水成分较复杂，含有较高浓度的挥发酚、氰化物、氨氮、石油类等有毒有害物质［2］，须送酚氰废水处理站统一处理。

2.2 主要污染因子在地下水中运移特性

挥发酚在水中的溶解性高，在土壤中的吸附性弱，挥发酚在地下水中的迁移性能好［4］，在富氧环境和相应微生物作用下可得到降解。氰化物可溶于水发生迁移，同时在微生物作用下可降解［5］，包气带岩土对氰化物具有一定的吸附和过滤作用。废水中石油类可被粘土、粉质粘土类吸附，但污染过程停止后会发生解析。在包气带和水位变动带有微生物降解过程，但仍有石油类进入缺氧含水层继续迁移［6］。

3 项目类型和地下水评价工作等级划分

3.1 项目类型

按照导则，根据建设项目对地下水环境可能造成水质、水量或水位的影响将建设项目分为三类。在山西，地下水一般作为优质水资源予以保护和合理利用，新建焦化项目生产水源多采用污水处理站中水和经矿坑水，因此焦化项目均属Ⅰ类项目。

3.2 评价工作分级

地下水环境影响评价的工作分级，从建设项目场地包气带防污性能、含水层易污染特征、地下水环境敏感程度、污水排放量和水质复杂程度五个方面进行综合判断。其中前三项是环境因素，从污染物迁移途径的包气带天然屏障、含水层自身的防污和减污能力，到地下水环境功能要求，即地下水环境的敏感性。后两项是项目自身因素，废水的产生或排放量，废水中污染物类型和可能对地下水造成污染的污染因子。

4 地下水环境调查

地下水环境调查以收集已有水文地质调查资料为主，分析项目区及评价区域水文地质条件，在此基础上补充必要的现场环境水文地质勘察、试验。

4.1 资料收集与利用

区域水文地质调查方面，收集区域水文地质类型区划报告、水井普查表、机井普查登记卡及柱状图、区域水文地质调查报告、地下水资源调查评价报告、农田供水水文地质普(详)查报告、区域地下水开发规划报告等。项目场地勘察方面，收集厂址岩土工程地质勘察报告、厂址地震安全性评价报告、厂址地质灾害危险性评估报告。其他方面，收集厂区及附近独立的成井资料、矿山及其他地质工程资料等。

区域资料包括的范围大，一般包括一个或几个完整的水文地质系统，多为以水资源和供水为目的开展的系统研究。研究结果常以中小比例的水文地质图给出，并从宏观角度把降水、地表水、地下水量分区作了估算，对各类型地下水的水文地质条件作了论述，给出各类型地下水之间及与地表水之间的联系，可以作为地下水环境评价中1/50000 环境水文地质图中水文地质分区的主要依据。环评中水文地质图的地下水等水位线应在该调查中实地取得。

水文地质钻探也以探到地下水后的地层为对象，抽水试验结果是针对砂砾石等含水层求涌水量，与评价所需有差别。从评价出发对以上成果用其中的水文地质条件部分，即含水层分布、不同含水层流场、地下水补径排条件等。焦化项目的评价等级一般为一级或二级，应尽量收集相关资料以减轻勘察试验工作量。

项目场地岩土工程勘察深度一般不超过40m，在地下水埋藏浅的地方已揭露含水层。工勘提供的地层真实反映了场地地层分布和岩性特征，同时测量的地下水水位和水质均可参考利用。地震安全性评价的钻探结果多比岩土勘察钻探深度大，对松散岩类地层揭露深度在80m 以内，地层和含水层分布结果可用于评价。地质灾害评价所用的地质图和地质构造图可用于评价。包气带特征应以厂址及附近岩土工勘结果为基础，但工勘所给地下水位仅作参考不能用来作大比例流场图。

在利用以上技术文件时应该注意，环境水文地质调查中的地下水水位、流向、含水层分布、水源地分布、污染源分布以及地下水水质等都是变化的，环境水文地质资料具有时效性。

4.2 山西省焦化项目区域水文地质特征

山西省由山区、丘陵区和列于其中的几个盆地组成。焦化项目常布置于山区或丘陵区边缘或盆地平原区。前者多处于泉域或采空区，地下水为岩溶水和深层承压水，后者潜水埋深浅，水力坡度小，多与盐渍化区有关，有供水意义的是中深层的承压水。下面是两个焦化项目区水文地质特征的典型例子。

山西X 焦化厂厂址地处丘陵山区坡地上，浅部包气带地层岩性自上而下依次为压实填土、粉质粘土(局部有粉土)、泥岩、砂岩。该处没有松散岩类孔隙潜水分布，下部有煤矿采空区，目前为地质安全考虑已采取水泥浆充填。石炭系、二叠系地层主要为泥岩、砂岩类，渗水性差，有一定的隔水性。在煤系地层之下有奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙承压水，岩溶水之上有厚层的隔水层，隔水层岩性为砂质泥岩、炭质泥岩、泥岩等，岩溶水水位埋深大于300m。

山西XX 焦化厂厂址位于太原盆地，为冲积平原，包气带地层厚度6m 左右，自上而下由粉质粘土与粉土互层、粉土、砂层、粉质粘土组成。有浅层潜水和中深层承压水两类含水层，承压水地下水位埋深约40m。承压水含水岩组由数层中细砂、细砂、粉砂层组成，厂址处185m 深以上承压含水层中粉细砂层厚度在25m 左右。潜水水质较差，未被利用，承压水为区域生活生产主要水源。两含水层间有隔水层分隔，两者水力联系不密切。

4.3 监测、勘察和试验

按照水文地质条件和保护目标分布设置地下水环境质量现状监测点。潜水含水层必须监测，对可能受影响的主要用水承压水含水层应监测，监测点应从控制和功能两方面考虑，近污染源下游的保护目标应作为监测点。对地下水位埋深大、上有厚层隔水层的可利用已有井，不必专打监测井。

项目场地及附近没有满足要求的地下水监测井时，配合水文地质钻探与试验可钻成监测孔。钻探中可试验求取浅部包气带岩土层的饱水垂向渗透系数、项目污染源可能影响到的含水层的渗透系数。通过抽水试验可确定抽水影响半径、确定对附近供水井开采地下水的可能影响、了解地下水与地表水及不同含水层之间的水力联系等。从污染源途径分析，潜水最可能被污染，因此一般利用现有的潜水含水层井孔进行抽水试验。

5 污染源确定及污染景象设定

焦化项目在实现废水零排放前提下，对地下水潜在的影响场所主要是废水处理站废水池、各类化产贮放场及罐区。液态物料及产品多采用罐槽贮存，一般置于地面以上，发生泄漏事故易于及时发现，且安装事故报警装置，可及时发现泄漏部位。因此，污染源主要为废水处理站废水池，属连续运行设施，多以钢筋混凝土结构为主体，采用地下、半地下型式布置，底壁均承受废水静水压力，在池体的防渗薄弱部位可能会产生废水渗漏，池底和侧壁具有隐蔽性，一般未安装废水检漏报警系统，不能及时发现渗漏，一旦出现渗漏对地下水环境的影响时间会更长，影响程度更大。因此这部分废水对地下水环境的影响是评价重点，在分析构筑物结构特征和渗透性的基础上进行各污染源对地下水环境影响的预测。

5.1 废水池结构及抗渗性特征

废水池在实际工程中使用最多的是现浇钢筋混凝土水池，从防渗性方面重点在于池体变形缝、后浇带和施工缝等部位［7］。随着时间推移，构筑物应力场变化和各类材料强度和抗渗等物理性能退化，在变形缝、后浇带、施工缝等池体的抗渗薄弱带可能产生渗漏现象，渗漏强度主要取决于渗漏缝的大小。

5.2 污染景象和污染源强度

一般企业一年一次大修，在此期间对包括废水池在内的各类设施进行检查维修，所以假定发现废水渗漏的时间在大修期，即废水渗漏时段不超过一年，发现之后采取措施中断其渗漏。

污染源强度取决于废水中污染因子浓度、渗漏缝的大小、水池有效水深和包气带渗透性等，其中污染因子浓度可通过类比监测得到，水池有效水深取于设计资料，包气带渗透性通过试验测得，而渗漏缝大小的确定比较困难，须在保守估计的前提下有一定的设计基础。

在变形缝、后浇带、施工缝等池体的抗渗薄弱带中以变形缝更为典型，因此以变形缝在事故工况下的渗漏估算污染强度。一般以池底变形缝总长的2/3 作为渗漏缝长，渗漏缝宽按3mm 计，估算渗漏缝开裂的面积。

当包气带地层为透水或弱透水岩土层时，可以按达西定律估算出废水在饱和状态下穿过包气带进入含水层的量，保守考虑忽略污染物入渗过程各种因素引起的减量，各污染因子强度可根据其浓度、入渗量和入渗时间给出，作为连续入渗的点源污染预测模式的污染强度。

6 预测方法的选择与评价重点

导则要求一级评价对地下水水质采用数值法进行预测，二级评价采用数值法或解析法，但在实际评价中应综合考虑评价等级和评价区水文地质条件来确定采用哪种方法。在预测基础上，重点评价对各保护目标的影响。应考虑保护目标在开采条件下是否会受到污染影响，重点是对浅层地下水水源井的影响。

7 结论与建议

7.1 结论

(1)焦化项目主要地下水污染源是废水处理站的废水池，主要污染因子为挥发酚、氰化物、石油类、氨氮等。(2)评价等级主要针对导则前三项环境因素划分，在调查基础上量化分级中的定性程度，提高导则的可操作性。(3)根据山西省区域水文地质特征，在收集相关资料基础上，分析污染途径，适当补充开展水文地质钻探、试验。(4)通过对重点污染源结构及抗渗性分析，结合运行管理确定污染源强度和事故污染景象。(5)应根据实际水文地质条件和勘探研究程度，选用合适的预测方法，重点对保护目标进行影响评价。

7.2 建议

(1)由于地下水环境本身的复杂性，在导则中有不少非量化的概念，在应用中不易把握，宜及时发布补充文件或适时进行修订。(2)环境水文地质调查存在的盲区或灰区，理应由国家开展此项工作，而非企业代劳，以减少调查时间和结果质量对环评的影响。(3)建议对以往事故原因调查，分析事故发生特征，为污染源强确定和提出防治措施提供更具针对性的依据。

［1］环境保护部．HJ610－2011．环境影响评价技术导则 地下水环境［S］．北京:中国环境科学出版社，2011．

［2］任源，韦朝海，吴超飞等．焦化废水水质组成及其环境学与生物学特性分析［J］．环境科学学报，2007，27(7):1094－1100．

［3］许可，陈鸿汉．地下水中三氮污染物迁移转化规律研究进展［J］．中国人口·资源与环境，2011，21(12):421－423．

［4］孟宪林，郭威，王冬梅．煤气化废水中挥发酚污染物的健康风险评价［J］．哈尔滨工业大学学报，2010，42(6):1004－1008．

［5］张小卫，王伯铎，蒋立荣．金选矿厂含氰废水中氰化物降解及其环境风险评价［J］．地下水，2010，32(3):87－89．

［6］王威．浅层地下水中石油类特征污染物迁移转化机理研究［D］．吉林大学，2012．

［7］独仲德，李丽珍．地下水环境影响评价中废水池污染强度分析［J］．山西建筑，2013，39(28):196－197．