化工項目地下水環(huán)境影響評價研究與建議
——以某化工企業(yè)技改項目為例

＊焦敘來 張傳奇

（1.海油環(huán)境科技（北京）有限公司 北京 100027 2.遼寧綠管家環(huán)保科技有限公司 遼寧 110170）

近年來，在地下水環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的背景下，生態(tài)環(huán)境主管部門為進(jìn)一步預(yù)防及控制地下水環(huán)境污染頒布了一系列政策法規(guī)、技術(shù)規(guī)范[1-2]。其中，《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境》（HJ610-2016）的發(fā)布為科學(xué)開展地下水環(huán)境影響評價工作提供了依據(jù)。化工企業(yè)生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)過程多涉及有毒有害物質(zhì)，有毒有害物質(zhì)下滲至地下水環(huán)境易導(dǎo)致地下水環(huán)境污染現(xiàn)象發(fā)生[3-4]。本文以某典型化工企業(yè)技改項目為例，開展地下水環(huán)境影響預(yù)測與分析，提出相應(yīng)防護(hù)措施及管理要求，并在此基礎(chǔ)上提出地下水環(huán)境影響評價相關(guān)建議，為化工項目地下水環(huán)境影響評價工作提供了案例參考。

1.化工項目特點

由于行業(yè)特點所致，化工企業(yè)多被列入當(dāng)?shù)赝寥篮偷叵滤攸c監(jiān)管單位名錄中。一方面是由于歷史原因，部分化工企業(yè)選址存在問題，坐落在工業(yè)園區(qū)之外，部分企業(yè)周邊分布有分散式水源等敏感目標(biāo)，環(huán)境敏感性較高。另一方面是化工行業(yè)屬于“高污染高排放”行業(yè)，污染物的排放量較大，原輔料及產(chǎn)品多涉及有毒有害物質(zhì)，地下水環(huán)境風(fēng)險較為突出。最后，部分化工企業(yè)隱蔽/半隱蔽工程已不能滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，且生產(chǎn)過程中跑冒滴漏、隱蔽工程破損的情況尤為常見，地下水環(huán)保措施升級改造難度較大，地下水環(huán)境污染問題持續(xù)存在。

2.項目概況

(1)項目概況

該項目建設(shè)單位位于中國北方某重要的石油化工城市，廠區(qū)占地面積200多畝。本項目主要建設(shè)內(nèi)容為將現(xiàn)有工程的部分生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造，主要包括溶劑改造、聚合改造、凝聚改造、后處理改造等。項目建成后年產(chǎn)3萬噸異戊橡膠和1萬噸改性異戊橡膠。

(2)水文地質(zhì)條件

項目所在地區(qū)主要分布第四系孔隙潛水、風(fēng)化裂隙水、構(gòu)造裂隙水。其中第四系含水層主要分布在河谷兩岸的一級階地上，雙層結(jié)構(gòu)明顯，上層為亞黏土，下層為中砂含礫，富水性較好，是本工作區(qū)第四紀(jì)主要含水層，單井出水量 300～500m3/d。風(fēng)化裂隙水主要分布在工作區(qū)東部、南部及西南地段，含水層（段）主要為太古代的黑云角閃斜長片麻巖風(fēng)化殼，裂隙發(fā)育不均，富水性差，但一般自然流量均小于0.1L/s。構(gòu)造裂隙水區(qū)內(nèi)構(gòu)造裂隙水分布特點是北西向斷裂構(gòu)造，富水性較差。

3.地下水環(huán)境影響評價

(1)評價等級及范圍

本項目屬于石化、化工行業(yè)中的基本化學(xué)原料制造除單純混合和分裝之外的項目，屬于I類建設(shè)項目。通過對周邊區(qū)域的調(diào)研走訪，本項目位于該地區(qū)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)核心地段，區(qū)內(nèi)無開發(fā)利用地下水的水源地及保護(hù)區(qū)，用水均由市政管網(wǎng)供水，判定本項目的地下水敏感程度為不敏感。根據(jù)以上確定的項目類別及地下水敏感程度判定地下水環(huán)境影響評價等級為二級。

(2)評價范圍

根據(jù)HJ610-2016關(guān)于二級評價項目評價范圍的要求，本項目西側(cè)以河流為邊界，東側(cè)大致以分水嶺為邊界，南北側(cè)外擴(kuò)1km左右，形成面積約6.2km2的多邊形區(qū)域。地下水評價范圍見圖1。

圖1 地下水評價范圍

(3)地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價

根據(jù)HJ610-2016地下水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查相關(guān)要求，本次評價布設(shè)5個水質(zhì)監(jiān)測點，其中1個水質(zhì)監(jiān)測點引用其他項目數(shù)據(jù)，其余4個水質(zhì)監(jiān)測點為本次監(jiān)測。監(jiān)測因子主要為“八大離子”、常規(guī)基本因子和項目特征因子，綜合確定為：K+、Ca2+、Na+、Mg2+、碳酸氫根、碳酸根、氯離子、硫酸根、pH、耗氧量、氨氮、揮發(fā)性酚、硫化物、氰化物、氟化物、石油類，計16個水質(zhì)因子。監(jiān)測點位布設(shè)見圖2。

圖2 地下水質(zhì)監(jiān)測點位

針對地下水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法進(jìn)行地下水環(huán)境質(zhì)量評價，地下水水質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 地下水標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計

由表1可知，高新水務(wù)監(jiān)測點中硫酸鹽和氯化物和千戶村監(jiān)測點中硫酸鹽超過《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-2017）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，其他水質(zhì)因子的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)均小于1，滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)分析，硫酸鹽和氯化物超標(biāo)屬于背景超標(biāo)，本項目不排放同類污染物。

(4)地下水環(huán)境影響分析

①預(yù)測情景設(shè)置。建設(shè)單位已對事故水池等污染源按照化工類項目設(shè)計規(guī)范要求設(shè)置了防滲措施，按照HJ610-2016關(guān)于預(yù)測情景設(shè)置的要求，可僅開展非正常狀況的情景預(yù)測。非正常狀況下主要考慮由于年久失修或某些不可抗力因素可能造成的事故池池底部破裂，發(fā)生事故時，事故廢水進(jìn)入事故池中，通過破裂地帶包氣帶進(jìn)入到地下水的潛水面，造成地下水污染。

②預(yù)測模型。依據(jù)地下水環(huán)評導(dǎo)則HJ610-2016二級評價預(yù)測方法的要求，該項目采用解析法進(jìn)行預(yù)測。由于本項目廢水泄漏量較小，不會對影響區(qū)域地下水流場特征；此外，該區(qū)水文地質(zhì)條件較為簡單，項目尺度的水文地質(zhì)參數(shù)基本一致，不會發(fā)生較為明顯的空間差異。因此，選用解析法是合理的。

本次采用導(dǎo)則HJ610-2016附錄中的一維水流模型二維水質(zhì)運移模型（即一維穩(wěn)定流二維水動力彌散問題-連續(xù)注入型平面連續(xù)點源解析公式）進(jìn)行計算。公式如下：

式中，t為時間；C為污染源處的污染物濃度；M為含水層的厚度；u為地下水流動速度；n為有效孔隙度；DL和DT分別為縱向彌散系數(shù)、橫向彌散系數(shù)；K0為第二類零階修正貝塞爾函數(shù)。其他參數(shù)請參見HJ610-2016。

③預(yù)測因子及源強。事故廢水主要以接收泄漏的物料及消防廢水，主要污染物為石油類，預(yù)測因子確定為石油類。按照操作要求，發(fā)生事故后廢水進(jìn)入事故池進(jìn)行暫時存放，完全處理時間按15d計，即按池底破裂泄露15d計算，池底破壞面積按總面積的1‰計算，事故池容積10000m3，底面積約為2666m2，廠區(qū)的包氣帶以粉質(zhì)黏土和凝灰?guī)r、混合巖為主，水平滲透系數(shù)約為0.10～0.25m/d之間，垂向滲透系數(shù)以1/10計，則垂向滲透系數(shù)取保守值為0.025m/d，則滲漏量為：V=2666×1‰×0.025=0.06665m3/d。

④影響預(yù)測結(jié)果及評價。本次評價針對非正常狀況情景，預(yù)測了污染源處及下游廠界處的石油類濃度變化情況。污染濃度預(yù)測結(jié)果分布見表2和表3。

表2 非正常狀況下石油類運移預(yù)測結(jié)果

表3 非正常狀況廠界處石油類運移預(yù)測結(jié)果

由預(yù)測結(jié)果可知，非正常狀況下，石油類污染物在1000d內(nèi)會出現(xiàn)超標(biāo)范圍，且隨著時間增加超標(biāo)范圍逐漸變大，但此后隨著地下水的稀釋作用，超標(biāo)現(xiàn)象會逐漸變小，最后消失；3000d以后已經(jīng)無超標(biāo)范圍。影響距離和范圍隨著時間變化而發(fā)生變化，呈現(xiàn)單峰變化趨勢，從100d～ 1000d，影響距離和范圍由小變大；此后逐漸減小，最后趨于消失。

廠界濃度預(yù)測結(jié)果顯示，石油類濃度100d時會出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，超標(biāo)5.99倍；1000d以后超標(biāo)現(xiàn)象已經(jīng)消失，但影響一直會持續(xù)到4000d以后。根據(jù)廠界濃度變化曲線圖，廠界濃度超標(biāo)時間區(qū)段為0d～831d，且濃度為逐漸降低的趨勢，831d以后無超標(biāo)現(xiàn)象。

圖3 廠界處石油類濃度變化曲線

綜上分析，本項目非正常狀況會造成局部的石油類超標(biāo)現(xiàn)象。因此，在事故水池儲水期間，建設(shè)單位應(yīng)增加下游監(jiān)測點的監(jiān)測頻次，若發(fā)現(xiàn)地下水水質(zhì)異常，應(yīng)立即采取措施將事故廢水抽離，以阻斷污染源；此外，運營期間，事故水池應(yīng)保持無水狀態(tài)，并加強巡檢，及時發(fā)現(xiàn)水池的腐蝕老化現(xiàn)象。

4.結(jié)論和建議

(1)結(jié)論

本文選用的化工企業(yè)技改項目所在地區(qū)地下水環(huán)境中除個別點位的硫酸鹽和氯化物超標(biāo)外，其他因子均可達(dá)標(biāo)，地下水環(huán)境質(zhì)量較好。非正常狀況下石油類影響距離和范圍呈現(xiàn)單峰變化趨勢，并存在一定的超標(biāo)范圍，1000d后影響逐漸縮小直至消失，廠界濃度呈現(xiàn)單邊衰減模式，超標(biāo)時段為0d～831d，且濃度呈逐漸降低趨勢。建設(shè)單位可通過對事故水池的優(yōu)化管理及下游地下水的水質(zhì)監(jiān)控加強運營期對地下水環(huán)境污染的預(yù)防與管控。

(2)建議

基于化工項目的地下水環(huán)境影響復(fù)雜性及地下水環(huán)境影響評價的技術(shù)專業(yè)性，本文對地下水環(huán)境影響評價實際工作的開展提出以下工作建議，以供參閱。

①深入分析項目水文地質(zhì)條件，項目準(zhǔn)備階段充分收集評價區(qū)水文地質(zhì)、地質(zhì)地貌等資料，初步掌握項目所在區(qū)域水文地質(zhì)參數(shù)，劃定評價區(qū)域，為地下水現(xiàn)狀監(jiān)測點位的布設(shè)提供依據(jù)；項目預(yù)測階段詳細(xì)分析項目及其周邊局部的水文地質(zhì)資料，確定選取的模型參數(shù)具備可行性。

②重視水文地質(zhì)概念模型構(gòu)建，結(jié)合水文地質(zhì)條件、地質(zhì)地貌特征、地下水流場特征，概化水文地質(zhì)概念模型，確定其邊界條件、初始條件、水文地質(zhì)參數(shù)、源匯項等內(nèi)容。

③結(jié)合項目所在區(qū)域的實際情況選擇合適的預(yù)測模型，特別對于位于基巖裂隙水、巖溶水分布地區(qū)的項目，要著重分析預(yù)測模型的適用性。

④注重地下水環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測中“八大離子”的作用，分析地下水化學(xué)類型及水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)的有效性。

⑤針對改擴(kuò)建的化工項目要分析現(xiàn)有工程的地下水環(huán)保措施的規(guī)范符合性及現(xiàn)有地下水污染問題，并提出“以新帶老”對策及整改要求。同時，還需分析現(xiàn)有廠區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，若存在超標(biāo)現(xiàn)象，可提出開展調(diào)查評估的建議，確定其環(huán)境風(fēng)險和下一步管控方案。