论文部分内容阅读
摘 要：文中以某焦化厂原厂区地块为研究对象，在对该企业资料收集和现场勘查的基础上，对该地块进行了初步污染概念模型的建立。研究认为：场地初步污染概念模型是在场地调查及风险评估中建立并逐步完善的;场地污染概念模型是场地调查和风险评估的基础和核心，也是场地调查和风险评估的主线。
关键词：焦化厂地块;污染概念模型;土壤污染;场地环境
随着我国产业结构调整的深入推进，被淘汰或落后的工业企业关停并转、破产或搬迁，原来的工业企业场地作为城市建设用地被再次开发利用，但一些重污染企业遗留场地的土壤和地下水受到污染，环境安全隐患突出。根据环保部发布的《污染地块土壤环境管理办法（试行）》（环保部令第42號）及《中华人民共和国土壤污染防治法》（2019年1月1日）等要求，对于拟开发利用的关停搬迁企业场地，应按规定开展场地环境调查及风险评估。场地污染概念模型贯穿于场地环境调查及风险评估工作始终，是场地环境调查及风险评估的基础和核心。本次以山西省某关闭焦化企业原址地块为例进行场地初步污染概念模型的建立。
1 某焦化企业场地概况
本次调查的是一家以煤炭洗选和炼焦的焦化企业，于1988年筹建，1991年投产。焦化生产能力为5万吨/年;场地北部建有小型洗煤生产线，负责为焦化生产线提供部分精煤，洗煤规模30万吨/年。九十年代末该企业停产关闭。2003年在场地北部原洗煤生产线处建设了混凝土搅拌站，2005年厂区南侧建有洗车行，于2017年底搅拌站和洗车行全部关闭;场地其余区域一直处于废弃状态。场地占地面积约100亩。该项目开展时，该厂设备均已拆除，构筑物部分拆除。
2 场地初步污染概念模型的建立
场地初步污染概念模型是在场地环境初步调查阶段开始建立的，主要通过现场踏勘、人员访谈以及资料收集进行污染识别（企业生产历史、企业污染源信息、污染区域等）、污染迁移转化以及污染场地释放的污染物通过土壤、水、空气等环境介质进入人体，并对场地周边及场地未来居住、工作人群的健康产生影响的关系模型。
2.1 场地应关注的污染物
根据企业原辅料、产品和生产工艺及周边企业分布情况确定本场地应关注的污染物种类包括重金属、氰化物、苯系物、多环芳烃和石油烃等。其中：
重金属（7种）：砷、镉、铬、铜、铅、镍、汞。
苯系物（10种）：苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、1，2，4-三甲苯、1，3，5-三甲苯、苯乙烯、苯胺。
多环芳烃（16种）：菲、芘、萘、蒽、荧蒽、芴、苊、、苯并[a]蒽、苯并[a]芘、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、二苯并[a，h]蒽、茚并[1，2，3-cd]芘、苊烯、苯并[g，h，i]苝。
2.2 场地潜在污染区域
原企业生产包括洗煤、焦化两部分，企业关停后，场地北侧建设有1座水泥搅拌站，南侧建设有1所洗车行，目前均已拆除。根据企业的生产利用历史、工艺布局、建（构）筑物及管道分布，甄别出7个潜在污染区域，具体如表1所示。
2.3 污染迁移途径和影响因素
对场地历史生产过程中所涉及到污染物在土壤和地下水的迁移途径主要受污染物的理化特性、存放及处理方式、设施的防渗程度和区域水文地质等因素的影响。
2.3.1 污染物通过地表下渗造成污染
原料、产品堆存区、中间产品储存区、集中收集储存废水的区域、固体废物贮存区等相关区域可能对表层土壤造成污染。在各类固体废物的堆存过程中，废焦油、废机油等污染物容易在地表及相关贮存区富集，并沿地表堆存区域逐渐下渗，对表层土壤产生不同程度的污染，污染物通过雨水淋溶、地表径流冲刷，逐渐向深层土壤中迁移，长期作用，可能对下层土壤产生不同程度的污染。
2.3.2 废水储存设施、固体物贮存区泄漏造成污染
场地内废水储存设施如洗煤生产线的煤泥浓缩池、煤泥沉淀池、煤泥循环水池和焦化生产线的熄焦池、澄清槽、焦油槽、氨水循环水池等暂时贮存（槽）池，长期生产过程中残留于地表、防渗层与池体中的污染物在重力和分子扩散作用下易垂向下渗或横向迁移至土壤和地下水中造成污染。
2.3.3 颗粒物迁移与干湿沉降造成污染
长期生产过程中，焦炉生产过程中产生的有机废气在气流和重力影响下发生沉降、扩散，可通过大气干湿沉降对厂区内各区域造成不同程度的污染。沉积于地表的污染物受雨水淋溶下渗，通过垂直迁移污染下层土壤，通过土壤吸附、溶解、过滤等作用，一小部分污染物可能进入本场地地下水埋深较浅的地下水中，进而对地下水造成污染。
2.3.4 土壤中污染物横向与纵向迁移
进入场地土壤中的污染物，可能因地层分布不同，防渗性能差异而导致不同程度的水平与垂向迁移。有机类污染物、石油烃（C10-C40）等污染物均可通过渗透性较好的土层向下迁移，部分区域可随雨水或者地下水径流向周围横向迁移。综合分析，污染物可能分布于场地及周边的表层土壤，区域地下水埋深较浅，可能受轻微污染。
2.4 水文地质条件分析
根据场地钻孔勘察结果，在揭露深度内（最大揭露深度85米）场地土层自上而下有杂填土、粉土（Q3al+pl）、粉质粘土（Q3al+pl）、粘土（Q3al+pl）、粉砂（Q3al+pl）和细砂（Q3al+pl）。本项目所在场地土层的垂直渗透系数最低约为（1.81×10-4cm/s），粉质粘土层平均厚约20m。根据《环境影响评价技术导则—地下水环境》（HJ610-2016），本项目所在场地天然包气带防污性能为中级，区域土壤对污染物的垂向迁移具有一定阻碍作用。
本次勘探深度范围内揭露场地地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水-微承压水，主要含水层岩性为上更新统冲洪积层及中更新统冲湖积层细砂、中细砂层，底板埋深约100m，底板岩性为棕黄色粘土，场区内该含水层主要包含2～3层砂层，总厚度约39m，水位埋深48.11-53.94m，水位标高334.05-338.89m。该含水层主要接受大气降水、农田回灌水补给及上游汾河三级阶地地下水径流补给。主要径流方向与地层倾向基本一致，由北向南向汾河径流。主要排泄方式为人工开采和侧向排泄入汾河。 2.5 污染物特征及其在环境介质中的迁移转化
场地内潜在污染物主要为重金属、氰化物、苯系物、多环芳烃和石油烃等，各污染物本身理化特征不同，其在环境介质中的迁移转化也有所区别。
2.5.1 污染物特征
（1）重金属。重金属不能被生物降解，相反却能在食物链的生物放大作用下，成千百倍地富集，最后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质发生强烈的相互作用，使后者失去活性，也可在人体某些器官中累积，造成慢性中毒。
（2）氰化物。氰化物主要分为氢氰酸、氰化钾等无机氰化物和乙腈、丙烯腈等有机氰化物。氰化物毒性与CN—对重金属离子的超强络合能力有关，CN—主要和細胞色素P450的金属离子结合，从而使后者失去在呼吸链中起到的传递电子能力，进而使中毒者死亡。氰化物毒性极强，中毒一般很迅速。
（3）苯系物。苯系物是苯及其衍生物的总称，摄入苯系物会对人体造成急性中毒或慢性中毒。
急性中毒包括轻度中毒和重度中毒。轻度中毒导致病人感到头晕、头痛、眩晕或嗜睡、手足麻木、视力模糊。消化系统症状有恶心、呕吐等。轻度中毒一般脱离现场及时对症处理，在短期内即可逐渐好转。重度中毒时病人除了以上症状外还可能导致昏迷、抽搐、心律失常甚至死亡。
慢性中毒表现为逐渐发生，中毒情况因工作环境、个人健康状况及对毒物敏感性等而不同，且与性别、年龄等也有一定关系。慢性中毒的症状与中毒程度也不完全相称。一般慢性苯系物中毒会导致神经衰弱、继发性再生障碍性贫血、继发性白血病等。
（4）多环芳烃。多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，简称PAHs）指两个以上苯环连在一起的化合物，是100多种化学结构式的总称，属于广泛存在于环境中的一大类有机污染物。某些多环芳烃类化合物具有强烈的致突变、致癌或致畸作用，同时具有生物蓄积性和半挥发性、以及在环境中能够持久存在的特点，被列入典型持久有机污染物，为国际上优先控制的重点污染物。
绝大多数的多环芳烃在环境中不是单独存在，它们往往是两个或更多的多环芳烃的混合物，性质都比较稳定。一般来说，低分子量的多环芳香烃如萘、苊、苊烯等降解速度较快，高分子量的多环芳香烃如荧蒽、苯并[a]蒽、苯并[a]芘等则很难被生物降解。
（5）石油烃。石油烃是多种烃类（正烷烃、支链烷烃、环烷烃、芳烃）和少量其他有机物的混合物，它是目前环境中广泛存在的有机污染物之一。石油烃产品包括汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡和沥青等。
石油烃中包含大量的有机污染物，可能对人体产生损害，导致中毒或致癌等。石油烃一旦进入环境将很难予以排除，并通过食物链给人体造成严重危害。
2.5.2 污染物在环境介质中的迁移转化
该场地潜在污染物包括重金属、氰化物、苯系物、多环芳烃和石油烃等多种物质，成分复杂，迁移转化机理各有不同，表2分别对各污染物在土壤中的迁移情况进行了分析。
2.6 受体分析
该场地未来规划为教育用地，受体包括在校学生、教师以及学校工作人员;另外，该场地在建造学校过程中存在土方作业，施工期的受体主要是施工人员等。
2.7 暴露途径分析
受体在施工期的暴露途径主要是经口摄入土壤、皮肤接触土壤、呼吸吸入土壤颗粒物、吸入室外空气中来自表层土壤的气态污染物、吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物共5种土壤暴露途径。
学校投入使用后，操场等区域存在绿化用地，受体暴露途径主要是经口摄入土壤、皮肤接触土壤、呼吸吸入土壤颗粒物、吸入室外空气中来自表层土壤的气态污染物、吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物、吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物共6种土壤暴露途径。
该场地浅层水埋深较大（约50米），上部覆较厚的黄土层，地下水中污染物挥发至空气的影响可忽略不计;且施工期和学校投入使用后两个阶段的用水均为市政供水，场地地下水不承担饮用功能，因此不考虑该场地地下水暴露途径。
2.8 场地初步污染概念模型
场地初步污染概念模型的建立包括场地污染物的识别、场地污染区域的识别、污染迁移途径、水文地质条件调查、污染物特征及其在环境介质中的迁移分析、受体分析、暴露途径分析等，概化后的建设用地土壤环境调查及风险评估初步污染概念模型图见下图。
3 结论
（1）场地初步污染概念模型的建立包括场地污染物的识别、场地污染区域的识别、污染迁移途径、水文地质条件调查、污染物特征及其在环境介质中的迁移分析、受体分析、暴露途径分析等。
（2）场地初步污染概念模型是在场地调查及风险评估的过程中建立并逐步完善的。
（3）场地污染概念模型是场地调查和风险评估的基础和核心，也是场地调查和风险评估的主线。
参考文献：
[1]中华人民共和国土壤污染防治法.2019-1-1.
[2]污染地块土壤环境管理办法（试行）（环保部令第42号）.
[3]场地环境调查技术导则（HJ25.1-2014）.
[4]场地环境监测技术导则（HJ25.2-2014）.
[5]污染场地风险评估技术导则（HJ25.3-2014）.
[6]污染场地土壤修复技术导则（HJ25.4-2014）.
[7]建设用地土壤环境调查评估技术指南（2017-12-14）.
[8]土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB36600-2018）.
[9]建设用地土壤环境调查评估及治理修复文件编制大纲（实行）.天津市环保局，2018-4-18.
作者简介：安海金（1979-），男，山西山阴人，硕士，工程师，主要从事环境咨询工作。
关键词：焦化厂地块;污染概念模型;土壤污染;场地环境
随着我国产业结构调整的深入推进，被淘汰或落后的工业企业关停并转、破产或搬迁，原来的工业企业场地作为城市建设用地被再次开发利用，但一些重污染企业遗留场地的土壤和地下水受到污染，环境安全隐患突出。根据环保部发布的《污染地块土壤环境管理办法（试行）》（环保部令第42號）及《中华人民共和国土壤污染防治法》（2019年1月1日）等要求，对于拟开发利用的关停搬迁企业场地，应按规定开展场地环境调查及风险评估。场地污染概念模型贯穿于场地环境调查及风险评估工作始终，是场地环境调查及风险评估的基础和核心。本次以山西省某关闭焦化企业原址地块为例进行场地初步污染概念模型的建立。
1 某焦化企业场地概况
本次调查的是一家以煤炭洗选和炼焦的焦化企业，于1988年筹建，1991年投产。焦化生产能力为5万吨/年;场地北部建有小型洗煤生产线，负责为焦化生产线提供部分精煤，洗煤规模30万吨/年。九十年代末该企业停产关闭。2003年在场地北部原洗煤生产线处建设了混凝土搅拌站，2005年厂区南侧建有洗车行，于2017年底搅拌站和洗车行全部关闭;场地其余区域一直处于废弃状态。场地占地面积约100亩。该项目开展时，该厂设备均已拆除，构筑物部分拆除。
2 场地初步污染概念模型的建立
场地初步污染概念模型是在场地环境初步调查阶段开始建立的，主要通过现场踏勘、人员访谈以及资料收集进行污染识别（企业生产历史、企业污染源信息、污染区域等）、污染迁移转化以及污染场地释放的污染物通过土壤、水、空气等环境介质进入人体，并对场地周边及场地未来居住、工作人群的健康产生影响的关系模型。
2.1 场地应关注的污染物
根据企业原辅料、产品和生产工艺及周边企业分布情况确定本场地应关注的污染物种类包括重金属、氰化物、苯系物、多环芳烃和石油烃等。其中：
重金属（7种）：砷、镉、铬、铜、铅、镍、汞。
苯系物（10种）：苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、1，2，4-三甲苯、1，3，5-三甲苯、苯乙烯、苯胺。
多环芳烃（16种）：菲、芘、萘、蒽、荧蒽、芴、苊、、苯并[a]蒽、苯并[a]芘、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、二苯并[a，h]蒽、茚并[1，2，3-cd]芘、苊烯、苯并[g，h，i]苝。
2.2 场地潜在污染区域
原企业生产包括洗煤、焦化两部分，企业关停后，场地北侧建设有1座水泥搅拌站，南侧建设有1所洗车行，目前均已拆除。根据企业的生产利用历史、工艺布局、建（构）筑物及管道分布，甄别出7个潜在污染区域，具体如表1所示。
2.3 污染迁移途径和影响因素
对场地历史生产过程中所涉及到污染物在土壤和地下水的迁移途径主要受污染物的理化特性、存放及处理方式、设施的防渗程度和区域水文地质等因素的影响。
2.3.1 污染物通过地表下渗造成污染
原料、产品堆存区、中间产品储存区、集中收集储存废水的区域、固体废物贮存区等相关区域可能对表层土壤造成污染。在各类固体废物的堆存过程中，废焦油、废机油等污染物容易在地表及相关贮存区富集，并沿地表堆存区域逐渐下渗，对表层土壤产生不同程度的污染，污染物通过雨水淋溶、地表径流冲刷，逐渐向深层土壤中迁移，长期作用，可能对下层土壤产生不同程度的污染。
2.3.2 废水储存设施、固体物贮存区泄漏造成污染
场地内废水储存设施如洗煤生产线的煤泥浓缩池、煤泥沉淀池、煤泥循环水池和焦化生产线的熄焦池、澄清槽、焦油槽、氨水循环水池等暂时贮存（槽）池，长期生产过程中残留于地表、防渗层与池体中的污染物在重力和分子扩散作用下易垂向下渗或横向迁移至土壤和地下水中造成污染。
2.3.3 颗粒物迁移与干湿沉降造成污染
长期生产过程中，焦炉生产过程中产生的有机废气在气流和重力影响下发生沉降、扩散，可通过大气干湿沉降对厂区内各区域造成不同程度的污染。沉积于地表的污染物受雨水淋溶下渗，通过垂直迁移污染下层土壤，通过土壤吸附、溶解、过滤等作用，一小部分污染物可能进入本场地地下水埋深较浅的地下水中，进而对地下水造成污染。
2.3.4 土壤中污染物横向与纵向迁移
进入场地土壤中的污染物，可能因地层分布不同，防渗性能差异而导致不同程度的水平与垂向迁移。有机类污染物、石油烃（C10-C40）等污染物均可通过渗透性较好的土层向下迁移，部分区域可随雨水或者地下水径流向周围横向迁移。综合分析，污染物可能分布于场地及周边的表层土壤，区域地下水埋深较浅，可能受轻微污染。
2.4 水文地质条件分析
根据场地钻孔勘察结果，在揭露深度内（最大揭露深度85米）场地土层自上而下有杂填土、粉土（Q3al+pl）、粉质粘土（Q3al+pl）、粘土（Q3al+pl）、粉砂（Q3al+pl）和细砂（Q3al+pl）。本项目所在场地土层的垂直渗透系数最低约为（1.81×10-4cm/s），粉质粘土层平均厚约20m。根据《环境影响评价技术导则—地下水环境》（HJ610-2016），本项目所在场地天然包气带防污性能为中级，区域土壤对污染物的垂向迁移具有一定阻碍作用。
本次勘探深度范围内揭露场地地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水-微承压水，主要含水层岩性为上更新统冲洪积层及中更新统冲湖积层细砂、中细砂层，底板埋深约100m，底板岩性为棕黄色粘土，场区内该含水层主要包含2～3层砂层，总厚度约39m，水位埋深48.11-53.94m，水位标高334.05-338.89m。该含水层主要接受大气降水、农田回灌水补给及上游汾河三级阶地地下水径流补给。主要径流方向与地层倾向基本一致，由北向南向汾河径流。主要排泄方式为人工开采和侧向排泄入汾河。 2.5 污染物特征及其在环境介质中的迁移转化
场地内潜在污染物主要为重金属、氰化物、苯系物、多环芳烃和石油烃等，各污染物本身理化特征不同，其在环境介质中的迁移转化也有所区别。
2.5.1 污染物特征
（1）重金属。重金属不能被生物降解，相反却能在食物链的生物放大作用下，成千百倍地富集，最后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质发生强烈的相互作用，使后者失去活性，也可在人体某些器官中累积，造成慢性中毒。
（2）氰化物。氰化物主要分为氢氰酸、氰化钾等无机氰化物和乙腈、丙烯腈等有机氰化物。氰化物毒性与CN—对重金属离子的超强络合能力有关，CN—主要和細胞色素P450的金属离子结合，从而使后者失去在呼吸链中起到的传递电子能力，进而使中毒者死亡。氰化物毒性极强，中毒一般很迅速。
（3）苯系物。苯系物是苯及其衍生物的总称，摄入苯系物会对人体造成急性中毒或慢性中毒。
急性中毒包括轻度中毒和重度中毒。轻度中毒导致病人感到头晕、头痛、眩晕或嗜睡、手足麻木、视力模糊。消化系统症状有恶心、呕吐等。轻度中毒一般脱离现场及时对症处理，在短期内即可逐渐好转。重度中毒时病人除了以上症状外还可能导致昏迷、抽搐、心律失常甚至死亡。
慢性中毒表现为逐渐发生，中毒情况因工作环境、个人健康状况及对毒物敏感性等而不同，且与性别、年龄等也有一定关系。慢性中毒的症状与中毒程度也不完全相称。一般慢性苯系物中毒会导致神经衰弱、继发性再生障碍性贫血、继发性白血病等。
（4）多环芳烃。多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，简称PAHs）指两个以上苯环连在一起的化合物，是100多种化学结构式的总称，属于广泛存在于环境中的一大类有机污染物。某些多环芳烃类化合物具有强烈的致突变、致癌或致畸作用，同时具有生物蓄积性和半挥发性、以及在环境中能够持久存在的特点，被列入典型持久有机污染物，为国际上优先控制的重点污染物。
绝大多数的多环芳烃在环境中不是单独存在，它们往往是两个或更多的多环芳烃的混合物，性质都比较稳定。一般来说，低分子量的多环芳香烃如萘、苊、苊烯等降解速度较快，高分子量的多环芳香烃如荧蒽、苯并[a]蒽、苯并[a]芘等则很难被生物降解。
（5）石油烃。石油烃是多种烃类（正烷烃、支链烷烃、环烷烃、芳烃）和少量其他有机物的混合物，它是目前环境中广泛存在的有机污染物之一。石油烃产品包括汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡和沥青等。
石油烃中包含大量的有机污染物，可能对人体产生损害，导致中毒或致癌等。石油烃一旦进入环境将很难予以排除，并通过食物链给人体造成严重危害。
2.5.2 污染物在环境介质中的迁移转化
该场地潜在污染物包括重金属、氰化物、苯系物、多环芳烃和石油烃等多种物质，成分复杂，迁移转化机理各有不同，表2分别对各污染物在土壤中的迁移情况进行了分析。
2.6 受体分析
该场地未来规划为教育用地，受体包括在校学生、教师以及学校工作人员;另外，该场地在建造学校过程中存在土方作业，施工期的受体主要是施工人员等。
2.7 暴露途径分析
受体在施工期的暴露途径主要是经口摄入土壤、皮肤接触土壤、呼吸吸入土壤颗粒物、吸入室外空气中来自表层土壤的气态污染物、吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物共5种土壤暴露途径。
学校投入使用后，操场等区域存在绿化用地，受体暴露途径主要是经口摄入土壤、皮肤接触土壤、呼吸吸入土壤颗粒物、吸入室外空气中来自表层土壤的气态污染物、吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物、吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物共6种土壤暴露途径。
该场地浅层水埋深较大（约50米），上部覆较厚的黄土层，地下水中污染物挥发至空气的影响可忽略不计;且施工期和学校投入使用后两个阶段的用水均为市政供水，场地地下水不承担饮用功能，因此不考虑该场地地下水暴露途径。
2.8 场地初步污染概念模型
场地初步污染概念模型的建立包括场地污染物的识别、场地污染区域的识别、污染迁移途径、水文地质条件调查、污染物特征及其在环境介质中的迁移分析、受体分析、暴露途径分析等，概化后的建设用地土壤环境调查及风险评估初步污染概念模型图见下图。
3 结论
（1）场地初步污染概念模型的建立包括场地污染物的识别、场地污染区域的识别、污染迁移途径、水文地质条件调查、污染物特征及其在环境介质中的迁移分析、受体分析、暴露途径分析等。
（2）场地初步污染概念模型是在场地调查及风险评估的过程中建立并逐步完善的。
（3）场地污染概念模型是场地调查和风险评估的基础和核心，也是场地调查和风险评估的主线。
参考文献：
[1]中华人民共和国土壤污染防治法.2019-1-1.
[2]污染地块土壤环境管理办法（试行）（环保部令第42号）.
[3]场地环境调查技术导则（HJ25.1-2014）.
[4]场地环境监测技术导则（HJ25.2-2014）.
[5]污染场地风险评估技术导则（HJ25.3-2014）.
[6]污染场地土壤修复技术导则（HJ25.4-2014）.
[7]建设用地土壤环境调查评估技术指南（2017-12-14）.
[8]土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB36600-2018）.
[9]建设用地土壤环境调查评估及治理修复文件编制大纲（实行）.天津市环保局，2018-4-18.
作者简介：安海金（1979-），男，山西山阴人，硕士，工程师，主要从事环境咨询工作。