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摘 要：查明了土壤石油污染地质背景条件，调查了油气资源开发利用所产生的落地油污染，并分析其土污染机理，进行了落地油土污染地质环境脆弱性评价，为改善东营市投资环境、促进经济社会的持续发展提供地学依据。
关键词：油气开发区；土壤；污染；评价
Abstract: Identify the geological background conditions of the soil oil pollution, survey of oil and gas resources development and utilization of the floor oil pollution and soil pollution mechanism, floor oil soil contamination vulnerability assessment of the geological environment, the investment environment to improve the Dongying Cityto promote sustained economic and social development to provide the school basis.
Key words: oil and gas development zone; soil; pollution; evaluation
中圖分类号：[TE991.3]文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）06-0020-02
0引言
东营市位于近代黄河三角洲，有着丰富的自然资源和巨大的发展潜力，生态环境较为脆弱，特别是近年来人类工程活动的加剧，尤其是油气资源开发导致的土壤污染，引发一系列环境地质问题。应加强石油开采过程的管理，减少落地油污染；石油化工企业的污废水严格处理，做到达标排放，减少或避免对周围土壤环境造成污染，防止生态环境进一步恶化。
1区域土壤污染现状
本区主要分布着有胜利、东辛和现河三个采油厂的胜坨、宁海、东辛、永安、广利、新立村、现河庄、郝家、王家岗、牛庄、史南、乐安等12个油田4700多口油井，油井在钻凿过程中对周围土壤的污染、土壤污染的主要途径为石油开采过程中形成的落地油、输油管路的渗漏等，污染以点状和斑状污染为特点。以油井为中心，大致在半径40～50m的范围，面积6000m2左右。
全区采取的浅层（0.2～0.3m）土壤样品20组（件），深层（0.6～1.0m）土壤样品15组（件），石油类以及重金属等均有检出。
浅层土壤石油类量检出范围1.38～17450mg/kg，平均值175.45mg/kg；铅（Pb）检出范围9.59～313.10mg/kg，平均值22.38mg/kg；镉（Cd）检出范围0.088～0.19mg/kg，平均值0.11mg/kg；铬（Cr）检出范围0.03～0.10mg/kg，平均值0.06mg/kg；砷（As）检出范围8.40～25.00mg/kg，平均值13.04mg/kg；汞（Hg）检出范围0.00944～0.06627mg/kg，平均值0.02345mg/kg（表1）。
深层土壤石油类量检出范围2.60～38.00mg/kg，平均值14.47mg/kg；铅（Pb）检出范围14.70～33.00mg/kg，平均值19.55mg/kg；镉（Cd）检出范围0.073～0.127mg/kg，平均值0.099mg/kg；铬（Cr）检出范围0.032～0.136mg/kg，平均值0.06mg/kg；砷（As）检出范围7.47～14.52mg/kg，平均值10.94mg/kg；汞（Hg）检出范围0.00377～0.024mg/kg，平均值0.0158mg/kg（表2）。
2油井剖面污染特征
为调查研究油井对土壤的污染状况，在工作区黄河南、北主要石油开采区，选择了2处（Yp1、Yp2）典型油井进行了油井土壤污染剖面调查。以油井为中心，按照0.20m、0.50m、1.5m的调查深度，以及距油井5.00m、20.00m、40.00m的调查距离，在调查半径40～50m范围内进行了调查取样。分析检测结果见（表3）。
表1 浅层土壤污染现状一览表
表2深层土壤污染现状及评价一览表
根据土壤污染资料分析，重金属组分含量无论是纵向还是垂向上没有明显的变化，而且与调查区的重金属组分数据基本一致，进一步说明在石油开采区没有明显的重金属污染。石油类组分含量具有明显的变化规律，以油井为中心，由近而远、由浅入深石油组分含量逐渐减少；这种变化规律浅层和近油井地带尤为明显，到40m远处石油类组分含量深浅变化不大，说明油井落地油污染范围半径已达到40m。
表3 油 井剖面污 染数据 一 览 表
3土壤污染动态
土壤中的石油和重金属离子，随着时间的变化具有明显的规律性。利用经过一个雨季的不同时间和地点的土壤污染动态数据对比分析，在大气降水淋滤作用下，不同深度的土壤污染物质均有不同程度的降低，以石油类组分尤为明显。
4土壤污染评价
模糊评价能有效的解决评价标准边界模糊和监测误差对评价结果的影响,具有一定的科学性、合理性。运用模糊数学法对土壤环境质量各因素进行定级评价,将各因素评价结果采用公式计数法进行二级赋权,较为客观评价了总体环境质量级别。
首先选择评价因子，分别对因子取权，确定各因子评价标准，最终应用模糊矩阵复合运算进行综合评价，能较为客观评价土壤质量评价。
4.1模糊层次综合评判数学模型
根据模糊集原理，建立土壤环境质量综合评判数学模型：
[4-2]
公式中：B ---综合评判矩阵（综合评判结果）
A ¬¬--因素集权重矩阵
R¬¬¬-由n个评价指针构成的总评判矩阵
ai---为第i个评价指针在总目标中获得的权重值，且∑α=1
uij--为第j个方案第i个因素指针的隶属度
bj--为第j个方案的综合评价指标
4.2评价因子确定
根据本次调查资料和土壤污染现状，确定石油类、铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）、汞（Hg）五项评价因子,即因子集为U=（U1……U5）。
根据土壤监测数据给评价因子赋值。
4.3评价标准
根据GB15618-1995《土壤环境质量标准》和北方土壤背景值，将土壤环境质量分为四级（表4）。
表4土 壤 污 染 程 度 分 级 标 准 表
分级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
标准值 背景值(北方) 背景值(全国) 限制值 临界值
评价 未污染 轻污染 污染 严重污染
备注 限制值：为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值
临界值：为保障农林业生产和植物正常生长土壤临界值
各因子在各级分区的评价标准值（V），《土壤环境质量标准》中有的直接采用，没有的根据因子特征条件确定（表4）。
表4 土壤环境质量评价分级标准表
4.4评价因子权重确定
各项因子高低不同，对土壤总体污染影响程度也不同，因此必须合理地对每个因子给出一定的权重。评价因子权重计算采用以下公式：
Wi=Ci/Si [4-3]
式中：Wi—评价因子权重（无量纲）
Ci—第i因子实测值（mg/kg）
Si—第i因子标准浓度值（mg/kg），采用三个等级的算术平均值。即：
Si=1/4（Ⅰ级标准值+Ⅱ级标准值+Ⅲ级标准值+Ⅳ级标准值）
为进行模糊运算，对各因子权重值进行归一化处理： Wi = Wi /(∑Wi)。评价因子权重计算结果见表6。
表6评价因子权重计算表
4.5隶属度函数
根据评价因子数据分布特征，可以得到各因子隶属各级分级标准值的隶属函数。
4.6模糊评判
在全区范围内选取了浅层（0.2-0.3m）土壤样品20组（件），深层土壤样品13组（件），共33件样品，作为土壤模糊评价计算点；利用确定的权重建立一个1×5阶的权重矩阵A；利用隶属函数计算得到一个5×4阶的评判矩阵R；在此基础上进行模糊运算（B=A.B），得到一个1×5阶的最终评判矩阵B。按照最大隶属度相近原则，确定评价分区级别。
全区土壤污染以点状石油类污染为主。浅层土壤从基本未污染的Ⅰ级区到重度污染的Ⅳ区都有分布。Ⅰ级基本未污染的主要分布在沿黄地带、东部濒海区域，面积1027km2，占27﹪；Ⅱ级轻度污染土壤分布在大部分区域，面积1976km2，占52﹪；Ⅲ级中度污染土壤和Ⅳ级重度污染区集中分布于垦南-西城区-史口、永安、黄河口镇东北三区段，面积798km2，占21﹪。
在沿黄、中东部和中南部等全区绝大部分区域，深層土壤石油类组分基本上未超标。深层土壤污染也仅限于垦南-史口-永安范围的调查区中北部区域，以轻度和中度污染为主，面积1216km2，占32﹪；重度污染仅分布于史口镇一带，面积38km2，占1﹪。
由浅层和深层土壤污染组分含量变化分析，重金属在土壤中的含量1.00m调查深度内和水平方向上的变化不大，基本上在土壤质量背景值之内，污染并不明显。但是，石油类组分含量无论是水平方向还是垂直方向上变化悬殊，水平方向上有3-4个数量级的变化，垂向上有1个数量级的变化；而石油类组分的出现，本身就说明了石油污染的存在，而且这种污染还较为严重，污染主要集中在1.00m深度范围内，特别是在土壤浅层污染最为严重。从区域上看，土壤的污染主要集中于油田分布区，特别是中西部老油田区污染较为严重。
5、结语
本区土均以石油类污染为主。土壤污染以油井为中心，主要集中于半径40～50m、深度1.00m范围内，由近而远、由浅入深石油组分含量逐渐减少。浅层土壤石油类量检出范围1.38～17450mg/kg，平均值175.45mg/kg；深层土壤石油类量检出范围2.60～38.00mg/kg。从区域上看，土壤的污染主要集中于主要油田分布区，特别是东营市中西部老油田区污染尤为突出。浅层土壤污染从轻度Ⅱ级污染到Ⅳ级重度污染均有分布；Ⅱ级轻度污染土壤分布在中西部大部分区域，面积1976km2，占52%；Ⅲ级中度污染土壤和Ⅳ级重度污染区集中分布于垦南—西城区—史口、永安、黄河口镇东北三区段，面积798km2，占21%。深层土壤污染以轻度和中度为主，分布于垦南—史口—永安范围的调查区中北部区域，总面积1216km2，占32%；重度污染仅分布于史口镇一带，面积38km2，占1%。
参考文献：
[1]朱大奎，王颖，陈方，环境地质学[M]，北京：高等教育出版社，2000，305-327
[2]区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范（1/5万）（GB/T14158-1993）
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：油气开发区；土壤；污染；评价
Abstract: Identify the geological background conditions of the soil oil pollution, survey of oil and gas resources development and utilization of the floor oil pollution and soil pollution mechanism, floor oil soil contamination vulnerability assessment of the geological environment, the investment environment to improve the Dongying Cityto promote sustained economic and social development to provide the school basis.
Key words: oil and gas development zone; soil; pollution; evaluation
中圖分类号：[TE991.3]文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）06-0020-02
0引言
东营市位于近代黄河三角洲，有着丰富的自然资源和巨大的发展潜力，生态环境较为脆弱，特别是近年来人类工程活动的加剧，尤其是油气资源开发导致的土壤污染，引发一系列环境地质问题。应加强石油开采过程的管理，减少落地油污染；石油化工企业的污废水严格处理，做到达标排放，减少或避免对周围土壤环境造成污染，防止生态环境进一步恶化。
1区域土壤污染现状
本区主要分布着有胜利、东辛和现河三个采油厂的胜坨、宁海、东辛、永安、广利、新立村、现河庄、郝家、王家岗、牛庄、史南、乐安等12个油田4700多口油井，油井在钻凿过程中对周围土壤的污染、土壤污染的主要途径为石油开采过程中形成的落地油、输油管路的渗漏等，污染以点状和斑状污染为特点。以油井为中心，大致在半径40～50m的范围，面积6000m2左右。
全区采取的浅层（0.2～0.3m）土壤样品20组（件），深层（0.6～1.0m）土壤样品15组（件），石油类以及重金属等均有检出。
浅层土壤石油类量检出范围1.38～17450mg/kg，平均值175.45mg/kg；铅（Pb）检出范围9.59～313.10mg/kg，平均值22.38mg/kg；镉（Cd）检出范围0.088～0.19mg/kg，平均值0.11mg/kg；铬（Cr）检出范围0.03～0.10mg/kg，平均值0.06mg/kg；砷（As）检出范围8.40～25.00mg/kg，平均值13.04mg/kg；汞（Hg）检出范围0.00944～0.06627mg/kg，平均值0.02345mg/kg（表1）。
深层土壤石油类量检出范围2.60～38.00mg/kg，平均值14.47mg/kg；铅（Pb）检出范围14.70～33.00mg/kg，平均值19.55mg/kg；镉（Cd）检出范围0.073～0.127mg/kg，平均值0.099mg/kg；铬（Cr）检出范围0.032～0.136mg/kg，平均值0.06mg/kg；砷（As）检出范围7.47～14.52mg/kg，平均值10.94mg/kg；汞（Hg）检出范围0.00377～0.024mg/kg，平均值0.0158mg/kg（表2）。
2油井剖面污染特征
为调查研究油井对土壤的污染状况，在工作区黄河南、北主要石油开采区，选择了2处（Yp1、Yp2）典型油井进行了油井土壤污染剖面调查。以油井为中心，按照0.20m、0.50m、1.5m的调查深度，以及距油井5.00m、20.00m、40.00m的调查距离，在调查半径40～50m范围内进行了调查取样。分析检测结果见（表3）。
表1 浅层土壤污染现状一览表
表2深层土壤污染现状及评价一览表
根据土壤污染资料分析，重金属组分含量无论是纵向还是垂向上没有明显的变化，而且与调查区的重金属组分数据基本一致，进一步说明在石油开采区没有明显的重金属污染。石油类组分含量具有明显的变化规律，以油井为中心，由近而远、由浅入深石油组分含量逐渐减少；这种变化规律浅层和近油井地带尤为明显，到40m远处石油类组分含量深浅变化不大，说明油井落地油污染范围半径已达到40m。
表3 油 井剖面污 染数据 一 览 表
3土壤污染动态
土壤中的石油和重金属离子，随着时间的变化具有明显的规律性。利用经过一个雨季的不同时间和地点的土壤污染动态数据对比分析，在大气降水淋滤作用下，不同深度的土壤污染物质均有不同程度的降低，以石油类组分尤为明显。
4土壤污染评价
模糊评价能有效的解决评价标准边界模糊和监测误差对评价结果的影响,具有一定的科学性、合理性。运用模糊数学法对土壤环境质量各因素进行定级评价,将各因素评价结果采用公式计数法进行二级赋权,较为客观评价了总体环境质量级别。
首先选择评价因子，分别对因子取权，确定各因子评价标准，最终应用模糊矩阵复合运算进行综合评价，能较为客观评价土壤质量评价。
4.1模糊层次综合评判数学模型
根据模糊集原理，建立土壤环境质量综合评判数学模型：
[4-2]
公式中：B ---综合评判矩阵（综合评判结果）
A ¬¬--因素集权重矩阵
R¬¬¬-由n个评价指针构成的总评判矩阵
ai---为第i个评价指针在总目标中获得的权重值，且∑α=1
uij--为第j个方案第i个因素指针的隶属度
bj--为第j个方案的综合评价指标
4.2评价因子确定
根据本次调查资料和土壤污染现状，确定石油类、铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）、汞（Hg）五项评价因子,即因子集为U=（U1……U5）。
根据土壤监测数据给评价因子赋值。
4.3评价标准
根据GB15618-1995《土壤环境质量标准》和北方土壤背景值，将土壤环境质量分为四级（表4）。
表4土 壤 污 染 程 度 分 级 标 准 表
分级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
标准值 背景值(北方) 背景值(全国) 限制值 临界值
评价 未污染 轻污染 污染 严重污染
备注 限制值：为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值
临界值：为保障农林业生产和植物正常生长土壤临界值
各因子在各级分区的评价标准值（V），《土壤环境质量标准》中有的直接采用，没有的根据因子特征条件确定（表4）。
表4 土壤环境质量评价分级标准表
4.4评价因子权重确定
各项因子高低不同，对土壤总体污染影响程度也不同，因此必须合理地对每个因子给出一定的权重。评价因子权重计算采用以下公式：
Wi=Ci/Si [4-3]
式中：Wi—评价因子权重（无量纲）
Ci—第i因子实测值（mg/kg）
Si—第i因子标准浓度值（mg/kg），采用三个等级的算术平均值。即：
Si=1/4（Ⅰ级标准值+Ⅱ级标准值+Ⅲ级标准值+Ⅳ级标准值）
为进行模糊运算，对各因子权重值进行归一化处理： Wi = Wi /(∑Wi)。评价因子权重计算结果见表6。
表6评价因子权重计算表
4.5隶属度函数
根据评价因子数据分布特征，可以得到各因子隶属各级分级标准值的隶属函数。
4.6模糊评判
在全区范围内选取了浅层（0.2-0.3m）土壤样品20组（件），深层土壤样品13组（件），共33件样品，作为土壤模糊评价计算点；利用确定的权重建立一个1×5阶的权重矩阵A；利用隶属函数计算得到一个5×4阶的评判矩阵R；在此基础上进行模糊运算（B=A.B），得到一个1×5阶的最终评判矩阵B。按照最大隶属度相近原则，确定评价分区级别。
全区土壤污染以点状石油类污染为主。浅层土壤从基本未污染的Ⅰ级区到重度污染的Ⅳ区都有分布。Ⅰ级基本未污染的主要分布在沿黄地带、东部濒海区域，面积1027km2，占27﹪；Ⅱ级轻度污染土壤分布在大部分区域，面积1976km2，占52﹪；Ⅲ级中度污染土壤和Ⅳ级重度污染区集中分布于垦南-西城区-史口、永安、黄河口镇东北三区段，面积798km2，占21﹪。
在沿黄、中东部和中南部等全区绝大部分区域，深層土壤石油类组分基本上未超标。深层土壤污染也仅限于垦南-史口-永安范围的调查区中北部区域，以轻度和中度污染为主，面积1216km2，占32﹪；重度污染仅分布于史口镇一带，面积38km2，占1﹪。
由浅层和深层土壤污染组分含量变化分析，重金属在土壤中的含量1.00m调查深度内和水平方向上的变化不大，基本上在土壤质量背景值之内，污染并不明显。但是，石油类组分含量无论是水平方向还是垂直方向上变化悬殊，水平方向上有3-4个数量级的变化，垂向上有1个数量级的变化；而石油类组分的出现，本身就说明了石油污染的存在，而且这种污染还较为严重，污染主要集中在1.00m深度范围内，特别是在土壤浅层污染最为严重。从区域上看，土壤的污染主要集中于油田分布区，特别是中西部老油田区污染较为严重。
5、结语
本区土均以石油类污染为主。土壤污染以油井为中心，主要集中于半径40～50m、深度1.00m范围内，由近而远、由浅入深石油组分含量逐渐减少。浅层土壤石油类量检出范围1.38～17450mg/kg，平均值175.45mg/kg；深层土壤石油类量检出范围2.60～38.00mg/kg。从区域上看，土壤的污染主要集中于主要油田分布区，特别是东营市中西部老油田区污染尤为突出。浅层土壤污染从轻度Ⅱ级污染到Ⅳ级重度污染均有分布；Ⅱ级轻度污染土壤分布在中西部大部分区域，面积1976km2，占52%；Ⅲ级中度污染土壤和Ⅳ级重度污染区集中分布于垦南—西城区—史口、永安、黄河口镇东北三区段，面积798km2，占21%。深层土壤污染以轻度和中度为主，分布于垦南—史口—永安范围的调查区中北部区域，总面积1216km2，占32%；重度污染仅分布于史口镇一带，面积38km2，占1%。
参考文献：
[1]朱大奎，王颖，陈方，环境地质学[M]，北京：高等教育出版社，2000，305-327
[2]区域水文地质工程地质环境地质综合勘查规范（1/5万）（GB/T14158-1993）
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。