華北某焦化廠退役場地及其周邊地下水環(huán)境調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評估

劉磊 王宇峰 李凱琴 黃燕 杜耀 胡睦周 卓未龍

摘? ?要：通過對華北某焦化廠退役場地地下水進(jìn)行采樣調(diào)查，分析了場地內(nèi)及其周邊地下水的環(huán)境質(zhì)量狀況，評估了該區(qū)域地下水的污染風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明：（1）退役場地內(nèi)地下水中苯并[a]芘含量的全部超標(biāo)，倍數(shù)為3.4～33.9倍，多環(huán)芳烴（總）大部分超標(biāo)0.59～564倍，其他超標(biāo)指標(biāo)包括pH、高錳酸鹽指數(shù)、亞硝酸鹽、氨氮、總氰化物;（2）場外所有對照監(jiān)測井地下水中苯并[a]芘超標(biāo) 2.8～15倍，其它污染因子與場內(nèi)地下水一致;（3）場地周邊上下游村莊6口水井監(jiān)測中，只有1口深井地下水質(zhì)量達(dá)標(biāo)，淺層地下水井中主要為苯并[a]芘、多環(huán)芳烴（總）污染，無機(jī)指標(biāo)中僅有氨氮超標(biāo);（4）地下水中苯、苯并[b]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a，h]蒽的最大致癌風(fēng)險(xiǎn)值超出了可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)水平，總氰化物和苯的最大非致癌危害商超出了可接受非致癌危害水平。綜上，焦化廠所在區(qū)域的地下水環(huán)境存在大范圍的苯并[a]芘和多環(huán)芳烴污染，已由場內(nèi)擴(kuò)散至場外，對人體健康的風(fēng)險(xiǎn)已超出可接受水平，需采取相應(yīng)的控制技術(shù)進(jìn)行地下水污染風(fēng)險(xiǎn)管控與治理。

關(guān)鍵詞：焦化廠? 地下水環(huán)境? 風(fēng)險(xiǎn)評估? 苯并[a]芘? 多環(huán)芳烴

中圖分類號(hào)：X824? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）06（a）-0128-08

隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和“退二進(jìn)三”戰(zhàn)略實(shí)施，焦化企業(yè)搬遷后產(chǎn)生了大量污染場地[3]，多環(huán)芳烴、總石油烴、氰化物、氟化物和重金屬等多種典型污染物質(zhì)嚴(yán)重污染了地下水環(huán)境，對廠區(qū)周邊的居民健康造成了潛在風(fēng)險(xiǎn)[4，5]。本文在對焦化企業(yè)退役場地及其周邊地下水進(jìn)行采樣分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，以期為地下水污染的防治、修復(fù)工作以及場地的安全開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

本研究選擇華北某焦化廠退役場地作為研究區(qū)域。該廠于1998年開工建設(shè)，2003年建成投產(chǎn)，之后由于生產(chǎn)經(jīng)營調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級等綜合原因，于2014年停產(chǎn)，目前主要設(shè)施已完成拆除。按照焦化廠歷史生產(chǎn)活動(dòng)內(nèi)容，可將廠區(qū)劃分為煉焦熄焦區(qū)、冷鼓脫硫區(qū)、蒸氨洗苯區(qū)、污水處理區(qū)、堆煤洗煤區(qū)、篩焦堆焦區(qū)、循環(huán)水區(qū)、辦公區(qū)、倉庫、油品區(qū)、游泳館等。根據(jù)地區(qū)土地利用規(guī)劃圖，該焦化退役廠區(qū)未來將被用于商業(yè)用地（B1）和社會(huì)停車場用地（P）。

1.2 采樣布點(diǎn)方案

1.2.1 場地內(nèi)地下水采樣方案

（1）點(diǎn)位布設(shè)

根據(jù)《場地環(huán)境監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》（HJ25.2-2014）[6]，在地下水流向上游、地下水可能污染較嚴(yán)重區(qū)域和地下水流向下游分別布設(shè)監(jiān)控點(diǎn)位。

對場地內(nèi)地下水污染較嚴(yán)重區(qū)域設(shè)置分區(qū)并編號(hào)（圖1），各分區(qū)內(nèi)分別設(shè)置1個(gè)地下水監(jiān)測點(diǎn)位（W1～W7），地下水流向上游設(shè)置1個(gè)對照監(jiān)測井（W8），下游設(shè)置3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位（W9～W11），場地內(nèi)外共布設(shè)11個(gè)地下水監(jiān)測點(diǎn)。

（2）監(jiān)測井深度

監(jiān)測井深度到達(dá)淺層地下水底板頂部，采樣深度位于監(jiān)測井水面下0.5米以下，每口監(jiān)測井取一個(gè)地下水樣。該區(qū)域地下水埋深2-10 m，故地下水監(jiān)測井深度定為8 m。

1.2.2 周邊地下水采樣方案

為評估場內(nèi)污染地下水對周邊地下水環(huán)境的影響，對場地周邊敏感目標(biāo)區(qū)域開展地下水監(jiān)測，判斷場內(nèi)地下水污染物對周邊敏感目標(biāo)的影響，分析地下水污染物遷移范圍。經(jīng)調(diào)查，該焦化場地周邊上下游有3個(gè)村莊，分布標(biāo)記為A村、B村和C村，選取這3個(gè)村的6口民用水井作為監(jiān)測井。監(jiān)測井信息詳見下表。

1.3 分析檢測方案與方法

本場地地下水樣品檢測指標(biāo)為pH、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、硫酸鹽、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、鎘、鉛、汞、鉻、鎳、銅、鋅、砷、總石油烴、酚類、總氰化物、苯系物、甲基叔丁基醚、多環(huán)芳烴類共41項(xiàng)，還選取了部分有代表性的土壤樣品測定土壤基本理化性質(zhì)（含水率、有機(jī)質(zhì)含量、容重、密度），為后續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)評估提供模型參數(shù)。

1.4 風(fēng)險(xiǎn)評估方法

參照《污染場地風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.3-2014）[7]進(jìn)行焦化退役場地地下水的風(fēng)險(xiǎn)評估。分析退役場地環(huán)境介質(zhì)中污染物通過不同暴露途徑，對人體健康產(chǎn)生危害的概率，計(jì)算基于人體健康的土壤和地下水風(fēng)險(xiǎn)控制值。

2? 結(jié)果與分析

2.1 場內(nèi)地下水檢測結(jié)果與分析

本廠區(qū)所處區(qū)域地下水主要適用于生活飲用水及工農(nóng)業(yè)用水，屬Ⅲ類功能區(qū)，執(zhí)行《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-1993）[8]Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

重金屬鋅、鉻、汞、砷有檢出但未超過對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值，其余均未檢出。有機(jī)污染物酚類、總石油烴、甲基叔丁基醚均未檢出，苯系物和多環(huán)芳烴有不同程度檢出，多環(huán)芳烴（總）檢出率100%。部分地下水樣品中總氰化物、苯、二甲苯、苯并[a]芘、萘和多環(huán)芳烴（總）超過了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。其他存在超標(biāo)的指標(biāo)有pH、高錳酸鹽指數(shù)、亞硝酸鹽、氨氮。

如表2所示，樣品中苯并[a]芘濃度超標(biāo)3.4～33.9倍[9]，監(jiān)測井W2、W3、W4、W5和W7地下水中多環(huán)芳烴（總量）超標(biāo)0.59～564倍[9]。插值模擬后的污染分布圖（圖2）顯示，堆煤洗煤區(qū)位于場地地下水流向的上游，本身污染比化產(chǎn)區(qū)等較輕，因此苯并[a]芘濃度最低;冷鼓脫硫區(qū)屬化產(chǎn)區(qū)，因生產(chǎn)過程中跑冒滴漏、設(shè)施拆除造成污染物遷移擴(kuò)散，苯并[a]芘濃度最高，逐漸向外擴(kuò)散。 此外，部分地下水中苯含量超標(biāo)嚴(yán)重。

2.2 場外對照監(jiān)測井檢測結(jié)果與分析

監(jiān)測井地下水（W8～W11）中高錳酸鹽指數(shù)、亞硝酸鹽、氨氮超過《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-1993）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn);W9的亞硝酸鹽濃度是標(biāo)準(zhǔn)限值的600倍，推測與周邊農(nóng)田施肥有關(guān)。W8～W11苯并[a]芘濃度是相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)限值的2.8～15倍;W11處于焦化廠冷鼓脫硫區(qū)的下游，其多環(huán)芳烴（總）濃度超標(biāo)（表3）。

綜上，對照監(jiān)測井的地下水存的污染因子與焦化廠場地內(nèi)地下水一致。

2.3 場地周邊地下水檢測結(jié)果與分析

對照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-1993）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，A1、B2和C2中地下水氨氮分別超標(biāo)0.5、1.4、0.9倍。其他無機(jī)指標(biāo)均符合地下水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

對照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 5749-2006）》，A2、B2和C2地下水苯并[a]芘分別超標(biāo)7、15、58倍，C2多環(huán)芳烴（總）超標(biāo)4.3倍。另外，苯并[a]蒽、?、苯并[k]熒蒽、苯并[g，h，i]苝、茚并[1，2，3-cd]芘超過了荷蘭地下水干預(yù)值。

綜上，除B1井水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)之外，其他水井中地下水均存在部分指標(biāo)超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)限值，即周邊村莊地下水普遍存在污染。

2.4 地下水污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評估

污染物濃度選用最大監(jiān)測值。多環(huán)芳烴（總）無相關(guān)的理化毒性參數(shù)，故分別計(jì)算16種多環(huán)芳烴的健康風(fēng)險(xiǎn)。苯、萘、苯并[b]熒蒽、苯并[a]蒽、苯并[a]芘、二苯并[a，h]蒽、?、苯并[k]熒蒽和茚并[1，2，3-cd]芘具有致癌風(fēng)險(xiǎn)。總氰化物、二甲苯、萘、菲、苊、苊烯、芴、蒽、熒蒽、芘、苯并[g，h，i]苝具有非致癌危害。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在考慮飲用地下水途徑的情況下，地下水中苯、苯并[b]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a，h]蒽的最大致癌風(fēng)險(xiǎn)值分別為3.75E-04、2.25E-06、1.07E-05和1.47E-06，超出了可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)水平1.00E-06。總氰化物和苯的最大非致癌危害商分別為5.54和24.5，超出了可接受非致癌危害水平1.00，其他污染物的致癌與非致癌風(fēng)險(xiǎn)均在可接受水平之內(nèi)。

3? 結(jié)論

（1）本場地內(nèi)地下水中大部分樣品的總氰化物、苯、二甲苯、苯并[a]芘、萘和多環(huán)芳烴（總）超過了《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14848-93）》Ⅲ類、《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 5749-2006）》中的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。其他超標(biāo)指標(biāo)有pH、亞硝酸鹽、氨氮等，經(jīng)分析可知，焦化廠內(nèi)地下水環(huán)境已受到嚴(yán)重污染。

（2）所有場外對照監(jiān)測井地下水中苯并[a]芘均超過了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 5749-2006）》 2.8～15倍，位于焦化廠冷鼓脫硫區(qū)下游的場外對照監(jiān)測井中多環(huán)芳烴（總）超標(biāo)，其它污染因子與焦化廠場地內(nèi)地下水一致，說明地下水污染已由場內(nèi)擴(kuò)散至場外。

（3）周邊3個(gè)村莊6口井中中僅有一村深井地下水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。總體上，周邊村莊地下水普遍存在污染，焦化廠所在區(qū)域淺層地下水存在大范圍的苯并[a]芘污染，與該區(qū)域普遍存在的焦化、洗煤等生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)。

（3）在非敏感用地暴露情景，考慮飲用地下水途徑的情況下，風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果如下：地下水中苯、苯并[b]熒蒽、苯并[a]芘、二苯并[a，h]蒽的最大致癌風(fēng)險(xiǎn)值超出了可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)水平1.00E-06。總氰化物和苯的最大非致癌危害商超出了可接受非致癌危害水平1.00。

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