某公司新建40000t/a动力电池用电解铜箔项目地下水环境影响评价

杨春利，祖志明，刘永晓，蔡学锋

（1.中移建设有限公司河北分公司，河北 石家庄 050091；2.中冀建勘集团有限公司，河北 石家庄 050091）

地下水是我们生活中重要的资源，由于人们不合理的开采和利用，使地下水环境遭到严重破坏。如何对地下水环境进行保护，这也是关系到国计民生的亟待解决的问题。石油化工、矿物开采、冶炼等行业对地下水的污染尤其严重[1-5]，其建设项目对地下水环境影响预测评价日趋重要，如何保证工程建设和地下水环境和谐共存，是近年来地下水环境影响评价的重要课题。地下水污染趋势预测是对评估目标合理设计模拟场景，利用可靠的模型，定量表达地下水污染的趋势，评估污染受体的受影响程度，并针对这种影响和危害提出防治对策，为建设项目工程设计和环境管理提供科学依据。

1 工程概况

某公司新建年产40000t动力电池用电解铜箔项目工程（评价区），建设包括生产厂房、宿舍、公用工程等（图1），对地下水影响主要为施工阶段和运营阶段。施工阶段地下水污染源包括生活污水和施工生产废水，生活污水经过处理后排放到污水管网；生产废水主要为施工机械维护和冲洗产生含SS废水、石油类废水，产生的油污水统一处理后及时清运。运营期间地下水污染源为生活废水及生产废水，生活废水处理后排放到污水管网；生产废水的特征污染物为Cu2+、Cr6+、总铬、COD、SS等，经专业设施处理后，达标排放。本文拟对图1中调查区域地下水环境进行污染调查，主要采用解析法中的一维连续污染源弥散运移模型[6]，对新建项目产生污染物对地下水环境影响做出预测和评价。

2 场区水文地质条件

本项目拟建厂址位于西宁市东郊小峡口附近，湟水南岸Ⅱ级阶地上，地形略倾斜，呈南高北低势，场内相对海拔高程为2200.50～2202.50m[7-8]。据水文资料记载，湟水河最大洪峰流量908m3/s，河道实测最大流量698m3/s，最小流量6.9m3/s，多年平均流量39.16m3/s，多年平均径流量12.49×108m3。

按地下水的含水介质、赋存条件、水力特征等[9]，区域地下水可划分为：松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和基岩裂隙水。评价区地下水主要接受上游区地下水侧向径流和大气降水入渗补给。

松散岩类孔隙水主要分布在湟水河两岸河谷平原区，含水层岩性为第四纪砂砾卵石层，含水层下部为第三纪泥岩，含水层厚度3.0～10.0m，水位埋深1.0～15.0m。地下水补给来源主要是丘陵山区碎屑岩类孔隙裂隙水侧向补给、大气降水及渠水渗入补给。

碎屑岩类孔隙裂隙水主要分布在湟水河两岸的黄土丘陵山区，由于遭流水深切，黄土及其底砾石层多被剥蚀，或被切穿高悬于悬崖峭壁之上，呈疏干状态，为不含水层。

基岩裂隙水仅分布在小峡峡谷地带，岩性为下元古界花岗岩，风化及构造裂隙虽然比较发育，但节理裂隙网络聚水条件差，所见泉水一般小于1L/s，富水性较贫乏。

3 地下水环境质量现状评价

3.1 取样点位的布设

为了全面反映评价区地下水环境质量，结合项目选址、地下水污染源等，在评价区范围内共布置3个水质监测点。

3.2 监测结果

对监测点进行了水质取样检测。检测的因子为pH、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As、Hg、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、NO3-、NO2-、F-、Mn、Fe、溶解性总固体、Cr6+、总硬度、CODMn、悬浮物、氰化物、挥发性酚类30项。评价区结果显示，超标的单组份项目有11项（表1）。

表1 评价区超标项目的超标组数、超标率和超标倍数

结合现场调查分析，进一步说明评价区地下水水质部分因子超标的主要原因为地下水受到周边工业“三废”和生活污水排放的影响，可能是污水排放管道的破裂或地震等因素使其发生泄露会影响地下水水质，水污染较为严重。

4 地下水环境影响预测方法

4.1 预测方法

本次研究主要运用解析法中的一维连续污染源弥散运移模型，对污染物在第四系全新统冲积层孔隙潜水中的运移进行评价预测。

假设含水层为一维半无限长多孔介质柱体，一端为定浓度边界，x=0处有一个连续注入点源：

式中：x——距注入点的距离，m；

t——时间，d；

C——t时刻x处的示踪剂浓度，mg/L；

C0——注入的示踪剂浓度，mg/L；

u——水流速度，m/d；

Dl——纵向弥散系数，m2/d；

erfc——余误差函数。

4.2 水文地质参数的获取

（1）渗透系数。本次评价按照最不利情况开展相关评价工作，据野外勘察资料揭示，第四系全新统冲积层孔隙潜水含水层的渗透系数K为62.94m/d。

（2）水力梯度。水力梯度J的计算公式为[10]:

据野外勘察资料计算，评价区地下水水力梯度为0.005～0.03，本次评价水力梯度取0.03。

（3）地下水流速。地下水流平均流速u公式：u=K·J/n，n为含水层的有效孔隙度。根据勘查资料揭示，含水层的有效孔隙度为0.5，则地下水流速u=3.776m/d。

（4）纵向弥散系数。针对本次评价地下水环境影响评价工作，利用勘探孔进行了径向稳定流动的弥散试验，根据试验结果揭示，评价区水动力弥散度为0.00888～0.0402m，本次评价弥散度取值为0.0402m。纵向弥散系数=渗透系数×弥散度，所以评价区纵向弥散系数为2.53m2/d。

5 地下水环境影响预测分析评价

项目施工期的生活、生产废水在做到处理措施得当的基础上对地下水的影响很小，项目期满后，随着生产设备的停止及人员的撤离，拟建项目不再产生生产和生活废水，不会对当地的地下水环境产生影响，故本文主要对运营期地下水环境进行评价。

5.1 运营期事故工况预测场景的确定

生产废水包括含铜酸性废水、含铬酸性废水、酸碱性废水、车间地面冲洗水，如污水处理设备不能正常运转，导致生产废水外泄进入地下影响地下水水质；污水处理池防渗层破损，导致生产废水通过裂口也可能渗入地下进而影响地下水水质。拟建项目生产废水的污染因子为Cu2+、Cr6+、总铬、COD、SS共5项，其特征污染物浓度见表2。

表2 生产废水污染物浓度

生活废水主要是食堂餐饮废水和洗涤水，该情况下的事故工况为生活污水化粪池、处理池防渗层破损，导致废水通过裂口渗入地下影响地下水水质。拟建项目生活废水的污染因子为COD、BOD5、氨氮、SS共4项，其污染物浓度见表3。

表3 生活废水污染物浓度

5.2 事故工况条件下第地下水中污染物浓度的预测结果

事故工况条件下第四系全新统冲积层孔隙潜水中生产废水特征污染物为Cu2+、Cr6+、总铬、COD、SS共5项。SS为固体悬浮物本次评价不对其进行预测；总铬在相关规范中没有相关指标，本次评价不对其超标范围进行预测，只预测其浓度随时间距离的变化。Cu2+的初始浓度为202mg/L；Cr6+初始浓度为7.16mg/L；总铬初始浓度为36mg/L；CODCr初始浓度为247mg/L，换算为CODMn初始浓度为74.17mg/L。生活废水特征污染物为COD、BOD5、SS、氨氮4项。CODCr初始浓度为350mg/L，换算为CODMn初始浓度为105.1mg/L；BOD5初始浓度为220mg/L；氨氮初始浓度为35mg/L，生产废水、生活特征污染物标准值及最低检测限见表4、表5。根据一维溶质运移模型的解可以得到污染物在距泄露点任意距离、任意时刻的浓度（图2、图3），可见生产废水、生活废水污染物进入潜水含水层从而对潜水含水层造成污染，并存在超标现象，随着预测时间的增加污染物运移距离及超标区域也相应的扩大。

图2 生产废水污染物随着距离和时间的分布图

图3 生活废水污染物CODMn、BOD5、氨氮浓度随着距离和时间的分布图

表4 生产废水污染物标准值及最低检测限表

表5 生活飞回污染物标准值及最低检测限表

6 结论及建议

本文对某公司拟新建40000t/a动力电池用电解铜箔项目地下水环境现状进行了分析，并利用解析法解析法中的一维连续污染源弥散运移模型，对项目建成后运营期事故工况下污染物在地下水中的运移进行评价预测，得出以下结论：

（1）地下水现状质量评价结果揭示，地下水现状质量评价中有11项因子超标。

（2）地下水质量现状中部分水质因子超标的主要原因为评价区地下水受到周边工业“三废”和生活污水排放的影响。

（3）项目在施工期，做好相关的废水处理工作及防渗措施后，拟建项目对地下水环境影响较小。

（4）项目在运营期在事故工况下，生产废水的渗漏会对地下水环境造成一定的影响，部分污染因子存在超标现象，会对潜水含水层造成污染，并且随着预测时间的增加超标区域也相应的扩大。

综上所述，拟建项目运营期事故工况情况下，污染物会进入地下对浅层地下水水质产生影响，产生地下水污染问题，因此必须制定相应的地下水环境保护措施，进行综合环境管理，使影响程度降低至地下水环境可以接受的程度内。