封林波
(江西省地質(zhì)調(diào)查勘查院基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查所,江西 南昌 330030)
根據(jù)《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的總體要求,我國土壤環(huán)境保護(hù)將長期堅(jiān)持“預(yù)防為主、保護(hù)優(yōu)先、風(fēng)險(xiǎn)管控”的基本原則,環(huán)境影響評價(jià)作為落實(shí)污染預(yù)防的有效制度和手段,將肩負(fù)嚴(yán)防新增污地產(chǎn)生的重任。為落實(shí)《中華人民共和國環(huán)境影響評價(jià)法》,規(guī)范和指導(dǎo)土壤環(huán)境影響評價(jià)工作,防止或減緩?fù)寥拉h(huán)境退化,保護(hù)土壤環(huán)境,生態(tài)環(huán)境部于2018年9月13日發(fā)布了《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 土壤環(huán)境(試行)》(HJ 964—2018)。隨著我國環(huán)境保護(hù)制度的完善,土壤污染防治方面的法律、法規(guī)和政策性文件逐漸發(fā)布,我國逐步建立起一套完整的土壤環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系,使建設(shè)項(xiàng)目土壤環(huán)境影響評價(jià)工作的開展更加科學(xué)和規(guī)范。
土壤環(huán)境影響評價(jià)應(yīng)對建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)期、運(yùn)營期和服務(wù)期(可根據(jù)項(xiàng)目情況選擇)對土壤環(huán)境理化特征可能造成的影響進(jìn)行分析、預(yù)測和評估,提出預(yù)防或者減輕不良影響的措施,為建設(shè)項(xiàng)目土壤環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。本文以新余市某礦山為例,采一維非飽和溶質(zhì)運(yùn)移模型,對污染物以點(diǎn)源形式垂直進(jìn)入土壤環(huán)境的影響進(jìn)行預(yù)測,分析污染物運(yùn)移趨勢及可能影響的深度,為當(dāng)?shù)赝寥牢廴痉乐翁峁┛茖W(xué) 依據(jù)。
新余市位于江西省中部偏西,地處贛江支流中下游,距省會南昌約160 km。研究區(qū)位于新余市渝水區(qū)九龍山鄉(xiāng)花橋村境內(nèi),與新余市的直線距離約為35 km,區(qū)內(nèi)有簡易公路直達(dá)九龍山鄉(xiāng),其與G45 武吉高速公路相連,靠近G60 滬昆高速公路、浙贛鐵路,交通便利。區(qū)內(nèi)地貌單元的形成與地質(zhì)構(gòu)造有著密切的關(guān)系,地貌形態(tài)、山嶺水系的分布均嚴(yán)格受構(gòu)造及地層巖性控制。根據(jù)江西省地貌圖劃分,研究區(qū)隸屬于贛西中低山與丘陵區(qū)的萍鄉(xiāng)-高安侵蝕丘陵盆地和贛撫中游河谷階地與丘陵區(qū)中段,南北高,中部低平,東部敞開,袁河橫貫中部的鞍形地貌。研究區(qū)地處亞熱帶濕潤性氣候區(qū),新余市多年平均氣溫為17.8 ℃,7-8月為全年最熱月,平均氣溫為29.8 ℃。1-2月為全年最冷月,月平均氣溫介于3.5 ~5.6 ℃,全年無霜期為276 d。區(qū)內(nèi)年均降雨量為1 640.9 mm,年蒸發(fā)量為1 379.6 mm,每年4-9月為雨季,24 h 最大降雨量為168.4 mm,10年一遇1 h 降雨量為76.4 mm,年降雨日為189 d。
根據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 土壤環(huán)境(試行)》(HJ 964—2018)附表A.1 的土壤環(huán)境影響評價(jià)項(xiàng)目類別,本項(xiàng)目屬于采礦業(yè)中的金屬礦、石油、頁巖油開采類,項(xiàng)目類別為Ⅰ類。擬建項(xiàng)目施工期主要為土方施工、廠房建設(shè)及設(shè)備安裝,主要污染物為施工期揚(yáng)塵,不涉及土壤污染影響。營運(yùn)期破碎篩分粉塵涉及微量金屬元素(Fe、Mn)外排,對土壤有大氣沉降垂直入滲影響,尾礦庫溢流水在事故泄漏工況下將會對土壤造成垂直入滲影響。本項(xiàng)目廢水部分回用,部分經(jīng)處理后通過排水管網(wǎng)排入小溪,不會造成廢水地面漫流影響。擬建項(xiàng)目不涉及酸、堿、鹽類物質(zhì),不會造成土壤酸化、堿化、鹽化。
綜上所述,擬建項(xiàng)目影響途徑主要為運(yùn)營期大氣沉降污染和垂直入滲污染,因此土壤環(huán)境影響類型為污染影響型。根據(jù)本項(xiàng)目的建設(shè)內(nèi)容,通過初步的工程分析和環(huán)境影響識別,結(jié)合選址所在區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量狀況,確定擬建項(xiàng)目土壤環(huán)境影響源及影響因子識別結(jié)果,如表1 所示。
表1 土壤環(huán)境影響源及影響因子識別
本工程屬于Ⅰ類建設(shè)項(xiàng)目。建設(shè)項(xiàng)目周邊無風(fēng)景名勝、自然保護(hù)區(qū)、文物保護(hù)單位、飲用水水源保護(hù)區(qū)、生態(tài)敏感點(diǎn)或其他需要特別保護(hù)的對象,無環(huán)境制約因素。場地內(nèi)主要建有露采場、礦井工業(yè)場地、破碎站、選礦廠、廢石堆場、生活辦公區(qū)、堆料場、尾礦庫和礦區(qū)道路等設(shè)施。建設(shè)項(xiàng)目占地類型以林地(經(jīng)濟(jì)林)和工礦用地為主,但由于尾礦庫下游150 m 即為農(nóng)田,因此建設(shè)項(xiàng)目所在區(qū)域?qū)儆诿舾械貐^(qū)。礦山為露采轉(zhuǎn)坑采項(xiàng)目,地表工業(yè)場地占地19.781 3 hm,面積中等(<50 hm)。根據(jù)土壤環(huán)境影響評價(jià)項(xiàng)目類別、占地規(guī)模與敏感程度劃分評價(jià)工作等級,確定本建設(shè)項(xiàng)目土壤環(huán)境影響評價(jià)工作等級為一級。因其為污染型建設(shè)項(xiàng)目,土壤評價(jià)范圍為項(xiàng)目占地范圍外擴(kuò)0.2 km 范圍內(nèi)的區(qū)域以及礦山下風(fēng)向1 km 范圍內(nèi)的區(qū)域。
根據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 土壤環(huán)境(試行)》(HJ 964—2018)和《農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量類別劃分技術(shù)指南(試行)》,確定尾礦庫大氣沉降影響范圍為1.0 km,破碎站、風(fēng)井及選礦廠的大氣沉降影響范圍為0.5 km,共計(jì)3.4 km。研究區(qū)土壤保護(hù)敏感目標(biāo)主要為項(xiàng)目附近的沙坑村、塘尾村、向家村居民點(diǎn)及周邊耕地。
調(diào)查結(jié)果顯示,評價(jià)區(qū)內(nèi)土地利用類型以林地、道路以及耕地為主,存在少量工礦用地與居住用地,其中,林地、道路占地面積為272 hm,耕地面積為50 hm,工礦用地面積為10 hm,居住用地面積為 8 hm。
研究區(qū)周邊以鐵礦為主,污染源與本礦區(qū)基本相同。根據(jù)調(diào)查范圍內(nèi)土壤類型分布情況,選取具有代表性的一處土壤樣品(主井工業(yè)場地內(nèi))進(jìn)行理化特性調(diào)查和理化性質(zhì)測試,現(xiàn)場調(diào)查顯示,巖性為普通紅壤,呈黃褐色和團(tuán)粒結(jié)構(gòu),質(zhì)地為雜填土,從砂礫含量來看,0.25 ~0.075 mm 約占36.3%,0.075 ~0.005 mm 約占42.2%,0.005 mm 約占21.5%;經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測定,pH 為5.82,氧化還原電位為586 mV,飽和導(dǎo)水率為8.12×10cm/s(垂直)、9.65×10cm/s(水平),土壤容重為1.18 kg/m;孔隙度為0.684%。
為了解礦區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀,在項(xiàng)目占地范圍內(nèi)布設(shè)7 個(gè)表層樣點(diǎn)及5 個(gè)柱狀樣點(diǎn),占地范圍外布設(shè)2 個(gè)表層樣點(diǎn)。監(jiān)測頻率如下:一期監(jiān)測,監(jiān)測1 d。
采用單因子指數(shù)法進(jìn)行評價(jià),結(jié)果表明,研究區(qū)占地范圍內(nèi)的土壤中,除Fe、Mn 因子超標(biāo)外,其余各項(xiàng)基本因子的現(xiàn)狀監(jiān)測值均能滿足《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 36600—2018)的二類用地篩選值標(biāo)準(zhǔn),評價(jià)區(qū)周圍土壤環(huán)境質(zhì)量良好。經(jīng)分析,采樣點(diǎn)Fe、Mn 因子超標(biāo),原因可能是礦山背景值偏高。研究區(qū)占地范圍外的土壤中,Zn、Cd、As、Hg、Cr、Pb、Cu、Ni 的現(xiàn)狀監(jiān)測值均小于《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618—2018)的其他類風(fēng)險(xiǎn)篩選值,評價(jià)區(qū)周圍土壤環(huán)境質(zhì)量良好。
4.1.1 大氣沉降土壤環(huán)境影響預(yù)測分析
根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目工程分析,擬建項(xiàng)目營運(yùn)期破碎站產(chǎn)生的粉塵大氣沉降對評價(jià)范圍內(nèi)土壤造成污染影響。由于破碎環(huán)節(jié)產(chǎn)生的顆粒物基本為礦物成分,不涉及土壤污染重點(diǎn)污染物(Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、總石油烴),因此按照《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 土壤環(huán)境(試行)》(HJ 964—2018),土壤環(huán)境影響以定性和類比分析為主。由于本項(xiàng)目為改擴(kuò)建工程,礦山已生產(chǎn)多年,根據(jù)礦山周邊土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測結(jié)果,各監(jiān)測點(diǎn)土壤環(huán)境質(zhì)量均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,因此可判斷破碎粉塵的排放不會對土壤產(chǎn)生明顯的污染,不會顯著改變土壤的環(huán)境質(zhì)量,在采取保護(hù)措施后,環(huán)境影響可控。
4.1.2 垂直入滲土壤環(huán)境影響預(yù)測分析
擬建工程實(shí)施后,將嚴(yán)格按照要求采取防滲措施,在正常工況下不會發(fā)生滲濾液泄漏而進(jìn)入土壤的現(xiàn)象。因此,垂直入滲造成土壤污染的主要表現(xiàn)為事故工況下,滲濾液垂直入滲進(jìn)入土壤,滲濾液中的Fe、Mn 等污染因子對土壤環(huán)境造成影響。
根據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 土壤環(huán)境(試行)》(HJ 964—2018)附錄E 推薦的預(yù)測方法,選用一維非飽和溶質(zhì)運(yùn)移模型,預(yù)測擬建項(xiàng)目垂直入滲對區(qū)域土壤環(huán)境的影響。
4.3.1 土壤概化
由于研究區(qū)占地范圍基本以黏土為主,結(jié)合礦區(qū)巖土工程勘察及水文地質(zhì)勘察成果,將土壤概化為一種類型,0 ~3.0 m 均為黏土,飽和導(dǎo)水率為6.53×10cm/s,孔隙度為0.473,陽離子交換量按 7.57 cmol/kg 計(jì),則土壤相關(guān)參數(shù)如表2、表3 所示。
表2 土壤水力參數(shù)
表3 溶質(zhì)運(yùn)移及反應(yīng)參數(shù)
4.3.2 模型建立
為了防止尾礦庫回水池發(fā)生泄漏,對典型污染物Fe、Mn 在包氣帶中的運(yùn)移進(jìn)行模擬。根據(jù)現(xiàn)場鉆探數(shù)據(jù),參照調(diào)查地層資料,模型選擇地表向下 3.0 m 范圍進(jìn)行模擬,自地表向下至3.0 m 處概化為1層,剖分節(jié)點(diǎn)為101 個(gè)。在預(yù)測目標(biāo)層布置3 個(gè)觀測點(diǎn),從上到下依次為N~N,距模型頂端的距離分別為100 cm、150 cm、300 cm,預(yù)測時(shí)間設(shè)定為10年。
4.3.3 邊界條件
考慮降雨,包氣帶中水量隨降雨增加,水流模型的上邊界定為大氣邊界(可積水),下邊界為潛水含水層自由水面,選擇自由排水邊界溶質(zhì)運(yùn)移模型。溶質(zhì)運(yùn)移模型上邊界選擇濃度通量邊界,下邊界選擇自由排泄邊界。
4.3.4 預(yù)測參數(shù)
單位面積滲漏量可根據(jù)式(1)計(jì)算。
式中:為單位面積滲漏量;為廠區(qū)包氣帶的垂向等效滲透系數(shù);為水力梯度。
研究區(qū)土質(zhì)類型為黏土,根據(jù)原位滲透試驗(yàn)結(jié)果,黏土滲透系數(shù)平均為6.53×10cm/s。包氣帶中水力梯度I 由包氣帶厚度除以水深計(jì)算得出,為0.28。因此,尾礦庫回水池單位面積滲漏量為1.98 cm/d,由此得出污染物Fe 的濃度為0.11 mg/L,Mn 的濃度為1.54 mg/L。
由圖1 分析可知,整個(gè)預(yù)測時(shí)間段,溶質(zhì)在土壤水中受到動(dòng)力彌散等作用,向下遷移擴(kuò)散,濃度被稀釋。因此,60 d 時(shí)0 cm 處土壤Fe 最大濃度為 0.11 mg/L(0.013 5 mg/kg);100 d 時(shí)-15 cm處土壤Fe最大濃度為0.030 65 mg/L(3.77×10mg/kg);500 d 時(shí)-54 cm 處土壤Fe 最大濃度為0.006 39 mg/L(7.87×10mg/kg);1 000 d 時(shí)-93 cm 處土壤Fe 最大濃度為3.83×10mg/L(4.72×10mg/kg);3 650 d 時(shí)-300 cm 處土壤Fe 最大濃度為1.78×10mg/L(2.19×10mg/kg)。由于土壤標(biāo)準(zhǔn)中無Fe 標(biāo)準(zhǔn)值,因此本次參照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848—2017)中土壤包氣帶的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值。據(jù)比對, 10年內(nèi)下滲包氣帶中Fe 濃度均滿足Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值(≤0.3 mg/L)的要求。隨著時(shí)間推移和深度增加,濃度呈遞減趨勢,對土壤和地下水環(huán)境的影響逐漸 減小。
圖1 回水池底部土壤中Fe 濃度變化曲線
由圖2 分析可知,整個(gè)預(yù)測時(shí)間段,溶質(zhì)在土壤水中受到動(dòng)力彌散等作用,向下遷移擴(kuò)散,濃度被稀釋。因此,60 d 時(shí)0 cm 處土壤Mn 最大濃度為 1.54 mg/L(0.19 0 mg/kg);100 d 時(shí)-15 cm 處土壤Mn最大濃度為0.569 5 mg/L(0.070 1 mg/kg);500 d時(shí)-54 cm 處土壤Mn 最大濃度為0.089 47 mg/L(1.10× 10mg/kg);1 000 d 時(shí)-93 cm 處土壤Mn 最大濃度為0.053 63 mg/L(6.60×10mg/kg);3 650 d 時(shí)-300 cm 處土壤Mn 最大濃度為0.024 91 mg/L(3.07×10mg/kg)。 由于土壤標(biāo)準(zhǔn)中無Mn 標(biāo)準(zhǔn)值,因此本次參照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848—2017)中土壤包氣帶的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值。據(jù)比對,10年內(nèi)下滲包氣帶中Mn 濃度逐漸減小,最終低于0.1 mg/L,滿足Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值 (≤0.1 mg/L)的要求,隨著時(shí)間推移和深度增加,對土壤和地下水環(huán)境的影響逐漸減小。
圖2 回水池底部土壤中Mn 濃度變化曲線
由圖3 分析可知,整個(gè)預(yù)測時(shí)間段,各觀測點(diǎn)Fe 濃度變化如下:N觀測點(diǎn)685 d 時(shí)最大濃度為4.513×10mg/L(5.56×10mg/kg);N觀測點(diǎn) 1 525 d時(shí)最大濃度為2.692×10mg/L(3.31×10mg/kg); N觀測點(diǎn)3 515 d時(shí)最大濃度為1.783×10mg/L(2.19× 10mg/kg)。各觀測點(diǎn)Fe 最大濃度均小于《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848—2017)的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值,對淺層地下水的影響較小。隨著時(shí)間推移,在最大預(yù)測時(shí)段以后,N、N、N觀測點(diǎn)濃度呈遞減趨勢,對土壤和地下水環(huán)境的影響逐漸減小。
圖3 各觀測點(diǎn)Fe 濃度變化曲線
由圖4 分析可知,整個(gè)預(yù)測時(shí)間段,各觀測點(diǎn)Mn 濃度變化如下:N觀測點(diǎn)685 d 時(shí)最大濃度為 0.063 18 mg/L(7.78×10mg/kg);N觀測點(diǎn)1 525 d時(shí)最大濃度為0.037 69 mg/L(4.64×10mg/kg);N觀測點(diǎn)3 515 d 時(shí)最大濃度為0.024 96 mg/L(3.07× 10mg/kg)。各觀測點(diǎn)Mn 最大濃度均小于《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848—2017)的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值,對淺層地下水的影響較小。隨著時(shí)間推移,在最大預(yù)測時(shí)段以后,N、N、N觀測點(diǎn)濃度呈遞減趨勢,對土壤和地下水環(huán)境的影響逐漸減小。
圖4 各觀測點(diǎn)Mn 濃度變化曲線
5.1.1 大氣沉降
正常工況下,含F(xiàn)e、Mn 顆粒物經(jīng)大氣沉降途徑進(jìn)入周邊表層土壤后,濃度疊加值滿足《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 36600—2018)的二類用地篩選值標(biāo)準(zhǔn),對周邊土壤環(huán)境的影響較小。
5.1.2 垂直入滲
非正常工況下,尾礦庫回水池含F(xiàn)e、Mn 污染物泄漏后,池底3.0 m 深度內(nèi)各層次土壤水中Fe、Mn 濃度均滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848—2017)的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值要求,對土壤和淺層地下水的影響較小。
擬建項(xiàng)目為改擴(kuò)建工程,土壤的主要污染防護(hù)措施包括源頭控制措施及過程防控措施。
5.2.1 源頭控制措施
研究區(qū)土壤環(huán)境影響類型為大氣沉降影響、垂直入滲影響,因此源頭控制措施分別針對大氣沉降與垂直入滲展開。
一是大氣沉降源頭控制措施。施工期嚴(yán)格執(zhí)行施工現(xiàn)場揚(yáng)塵污染控制的相關(guān)規(guī)定,確保施工現(xiàn)場100%標(biāo)準(zhǔn)化封閉、工地砂土100%覆蓋、工地路面100%硬化、拆除工程100%灑水降塵,以最大程度降低揚(yáng)塵對周邊環(huán)境的影響,使其廠界揚(yáng)塵排放濃度滿足相關(guān)規(guī)定要求;施工場地定期灑水抑塵,運(yùn)載建筑材料和建筑垃圾的車輛加蓋篷布減少散落,車輛應(yīng)按照規(guī)定路線行駛;堆放、裝卸、運(yùn)輸易產(chǎn)生揚(yáng)塵的物料時(shí),應(yīng)當(dāng)采取遮蓋、封閉、灑水等措施,防止揚(yáng)塵污染;材料倉庫和臨時(shí)堆料場地應(yīng)防止物料散漏污染;倉庫四周應(yīng)設(shè)置疏水溝,防止雨水浸濕物料而引起污染物下滲污染;運(yùn)營期對各產(chǎn)塵點(diǎn)產(chǎn)生的顆粒物集中收集,并通過旋風(fēng)除塵器和袋式除塵器串聯(lián)集中處理,處理后的廢氣經(jīng)15 m 高的排氣筒排放。
二是垂直入滲源頭控制措施。設(shè)置截排水設(shè)施及沉淀池,減小徑流面積,實(shí)現(xiàn)雨污分流。主要場地進(jìn)行硬化處理和防滲處理。
5.2.2 過程防控措施
一是對影響源可能影響的過程采取防控和截?cái)啻胧?,在影響源產(chǎn)生的情況下仍可中途阻斷、削減污染,從而進(jìn)行有效控制。在占地范圍內(nèi)應(yīng)采取綠化措施,可種植伴礦景天等易于生長且富集能力較強(qiáng)、生物量較大的植物。對于涉及污染途徑影響的,應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求,采用環(huán)保設(shè)施進(jìn)行減排處理,防止土壤污染。
二是沉淀池、回水池應(yīng)嚴(yán)格按照《危險(xiǎn)廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18597—2001)、《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18599—2020)等相關(guān)規(guī)范的要求進(jìn)行防滲處理。同時(shí),開展跟蹤監(jiān)測,加強(qiáng)日常泄漏監(jiān)測。在廠區(qū)外敏感點(diǎn)破碎站布置一個(gè)土壤跟蹤監(jiān)測點(diǎn),監(jiān)測頻率為2 次/年,監(jiān)測因子為Fe、Mn。在廠區(qū)外垂直入滲區(qū)尾礦庫布置一個(gè)土壤跟蹤監(jiān)測點(diǎn),監(jiān)測頻率為2次/年,監(jiān)測因子有懸浮物(SS)、COD、NH-N、SO、F、Fe、Mn。