土壤环境影响评价研究——以萍乡市某焦化厂为例

封林波

（江西省地质调查勘查院基础地质调查所，南昌 330030）

煤焦化是指以煤为原料，在隔绝空气的条件下，经高温干馏生产焦炭，副产品有煤焦油、粗苯及焦炉煤气等，可进行深加工。其中，焦炭是连接上游煤炭和下游煤化工产品的关键[1]。中国是焦化产品生产、消费以及出口大国，焦化产品广泛应用于化学工业、医药工业、耐火材料工业和国防工业。近年来，我国焦化产业得到快速发展，同时带来较为突出的环境问题。在生产过程中，其产排污环节多，污染物种类复杂且毒性大。

萍乡市是一座老工矿城市，也是国家首批资源枯竭型城市，长期以来，矿山开采造成环境污染和生态破坏[2]，特别是固体废物和酸雨污染严重，导致局部地区水污染，河道和农田渠道淤塞，土壤板结[3]。因此，加强环境保护尤为重要。随着我国环境保护制度的完善，土壤污染防治法律法规和政策不断发布，我国逐步建立一套完整的土壤环境保护标准体系，使建设项目土壤环境影响评价更加科学和规范[4-7]。本文以萍乡市某焦化厂为例，结合建设项目场地土壤环境质量现状，开展土壤环境影响评价，预测项目施工与运营对土壤环境的影响，提出切实可行的环境保护措施[8]，为建设项目工程设计和土壤环境管理提供科学依据。

1 研究区概况

萍乡市位于江西省西部，东连宜春市，南依吉安市，西接湖南省株洲市，北靠湖南省浏阳市。沪昆高速、萍洪高速贯穿全境，319国道和320国道呈十字形在市区交会通过，交通便利。萍乡市地貌以丘陵为主，地处亚热带季风气候区，全年光照充足，四季分明，雨量充沛。萍乡市年平均气温为17.4 ℃，多年平均降雨量为1 541.8 mm。降雨在空间上不均匀，山区降雨量多于平原[9]，由东南向西北逐渐递减。萍乡市主要河流有5条，即萍水、栗水、草水、袁水、莲水，主要支流有铁水河、麻山河、东源河、鸭路河等。

2 工程建设内容

本工程建设规模为年产干全焦180万t，炼焦采用JNDX3-6.78型单热式捣固焦炉（2×65孔），配套建设干熄焦装置（1套，额定产蒸汽230 t/h）、备用湿熄焦系统（2套）、焦炉烟道废气脱硫脱硝装置（1套）、煤气净化装置、稀油密封干式煤气柜（1座，容量10万m3）、焦化废水处理站及相应的公用工程和辅助设施。

3 建设项目场地土壤环境质量现状

根据《环境影响评价技术导则 土壤环境（试行）》（HJ 964—2018）和《农用地土壤环境质量类别划分技术指南（试行）》，确定土壤环境调查范围为项目占地范围外扩1 km内的区域，土壤保护目标主要为项目周边居民点及耕地。调查结果显示，评价范围内，西北部及西部土地利用类型为农田，东部及南部土地利用类型为工业用地，项目场地以山地和丘陵为主；评价区土壤类型主要为大面积的地带性红壤，亚类为红壤性土，周边局部地带为沟谷地形，耕地土壤的主要类型是经多年水耕熟化的水稻土。

在场地内选取具有代表性的土壤样品（煤气净化单元）进行理化测试，现场调查显示，岩性为红壤，呈棕红色和粒状结构，质地为轻壤土，砂砾含量为4%～5%。经实验室测定，土壤pH为5.4，阳离子交换量为9.79 cmol/kg，氧化还原电位为272.6 mV，饱和导水率为2.78×10-3cm/s，容重为1.42×10-3kg/m3，孔隙度为47.2%。

为了解场地土壤环境质量现状，在项目占地范围内布设土壤监测点9个，在占地范围外布设土壤监测点2个，监测频率为一期。采用单因子指数法进行评价[11-13]，结果表明，占地范围内及占地范围外评价区各监测点土壤中，各项现状监测指标分别满足《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600—2018）的二类用地筛选值标准、《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）的其他类风险筛选值，评价区土壤环境质量良好。

4 土壤环境影响评价

根据《环境影响评价技术导则 土壤环境（试行）》（HJ 964—2018），本项目属于制造业石油化工的炼焦类，项目类别为Ⅰ类。建设项目占地面积为62.7 hm2（≥50 hm2），占地规模为大型。建设项目厂址位于产业园，周围有耕地、村庄等敏感目标，因此本项目敏感程度为“敏感”。综合判断，本项目土壤环境影响评价等级为一级。拟建项目不涉及酸、碱、盐类物质，不会造成土壤酸化、碱化、盐化[7]。评价范围为项目占地范围外扩1 km内的区域。拟建项目影响途径主要为运营期大气沉降污染和垂直入渗污染，因此土壤环境影响类型为污染影响型。根据本项目的建设内容，通过初步的工程分析和环境影响识别，结合选址所在区域的环境质量状况，确定拟建项目土壤环境污染源及污染因子，如表1所示。

表1 土壤环境污染源及污染因子

4.1 施工期土壤环境影响预测

施工期进入土壤的污水主要为工程施工废水和生活污水。其中，工程施工废水涉及施工机械冷却及洗涤、施工现场清洗、建材清洗以及混凝土浇筑、养护与冲洗等，这部分废水含有一定的油污和泥沙。施工人员的生活污水含有一定的有机物和病菌。另外，雨季作业场地的地面径流含有一定的泥土和高浓度的悬浮物。施工期间产生的固体废物主要为土建垃圾和生活垃圾。承建单位依据环保法规，积极采取土壤环境保护措施，对生活污水、施工废水、生活垃圾等进行及时收集处理或外运集中处理，预计污水进入土壤含水层对其造成的污染较小，未超出土壤自净能力。

4.2 运营期土壤环境影响预测

4.2.1 垂直入渗土壤环境影响预测

根据建设项目工程分析，选择具有隐蔽性的废水收集池作为污染物泄漏点。预测评价因子，选择挥发酚作为评价因子。正常工况下，企业已根据国家相关规范采取合理的防渗措施，废水收集池的污水不会渗漏和进入土壤，不会对土壤造成污染，因此不再进行正常工况的预测。事故工况下，因土壤保护措施系统老化、腐蚀、破裂，废水收集池污水渗入地下，影响土壤和水质。根据现状监测，土壤中的挥发酚初始浓度较小，可以忽略。考虑土壤质量跟踪监测计划，假设污染物仅泄漏60 d，之后停止泄漏。预测总时段为360 d，分别分析并预测60 d、120 d、180 d、240 d和360 d时污染物随时间和深度的分布情况。

本次预测的废水收集池为地下收集池，若发生泄漏事故，事故发现需要一段时间，这将会是持续性泄漏。因此，事故工况下，污染物的运移可概化为连续点源（持续泄漏状态）注入的一维稳定垂直入渗弥散问题。不考虑土壤中热对流及热扩散，仅考虑土壤垂向一维水分运移及溶质扩散。本次预测采用HYDRUS-1D软件进行计算和模拟。根据土壤剖面可知，厂区各土层横向变化不大。浅层土壤岩性为砂质黏土和粉质黏土。综合考虑，模型在垂向上仅有一层土壤，土壤质地为轻壤土。其物理参数参考相关土壤的经验值。该模型仅考虑土壤包气带污染运移，因此剖面预测深度选择3 m。本研究主要考虑溶质运移和平衡吸附过程，以25 ℃温度下的参数作为参考，仅列出关键参数，如表2所示。

表2 土壤溶质运移相关参数

该模型设置为垂向一维模型，以地表作为参照面，坐标轴向上，模拟深度为200 cm，模型边界主要考虑上下边界条件，左右两侧边界默认为零通量边界。污染物开始泄漏后，假设污染物持续泄漏，将其概化为Dirichlet持续点源边界。选择污水池作为预测点位。土壤的初始污染物浓度为0 mg/cm3，参照厂区焦化废水处理站土柱取样检测背景值，在土壤剖面设置6个监测点，土壤中挥发酚浓度随时间的变化曲线如图1所示。从图1可以看出，G1、G2监测点挥发酚在300 d以内连续泄漏，污染物浓度逐渐升高并趋于稳定。

图1 土壤中挥发酚浓度随时间的变化曲线

土壤剖面上，不同时间挥发酚浓度随深度的变化曲线如图2所示。地表浓度等于泄漏浓度，随着深度增加，污染物浓度呈现指数衰减。废水收集池在事故工况下发生泄漏后，土壤中的污染物会向下运移，时间为360 d时，挥发酚迁移的深度在200 cm左右，但污染物浓度已经趋近0 mg/cm3，未超过《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600—2018）的第二类用地风险筛选值，对厂区周边土壤与浅层地下水环境的影响较小。

图2 土壤剖面上不同时间挥发酚浓度随深度的变化曲线

4.2.2 大气沉降土壤环境影响预测

污染因子为BaP时，采用《环境影响评价技术导则 土壤环境（试行）》（HJ 964—2018）的一般方法，预测大气沉降的土壤环境影响，结果如表3所示。正常工况下，废气排放对周边BaP浓度的贡献很低，大气沉降对土壤的BaP增量影响很小，运行1～10年后，土壤中的BaP预测浓度均未超过《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600—2018）的第二类用地风险筛选值，因此项目正常运行不会对周边土壤环境产生明显影响。

表3 正常工况下10年内土壤的BaP累积增量计算结果

5 环境保护措施

5.1 源头控制与过程控制措施

拟建项目应从污染物的产生、运移阶段进行土壤污染控制，防控措施必须符合源头控制、过程控制的要求，如表4所示。

表4 土壤污染防控措施

5.2 土壤与地下水联动防控和跟踪监测措施

焦化废水处理站、焦化系统与备煤系统应严格按照《危险废物贮存污染控制标准》（GB 18597—2001）、《石油化工工程防渗技术规范》（GB/T 50934—2013）的有关要求进行防渗[14]。同时，结合项目特征，在厂区外敏感点布置1个表层土壤跟踪监测点，监测深度为0.0～0.2 m，监测频率为3年一次，监测因子为BaP、CN-。在厂区内焦化废水处理站周边布置1个柱状土壤跟踪监测点，采样点位于地面与基岩之间时，采样深度为0.0～0.5 m，采样点位于地面与潜水含水层自由水面之间时，采样深度为0.5～1.5 m，监测频率为3年一次，监测因子为挥发酚、CODMn、氨氮、SO42-。

6 结论

煤焦化是生产焦炭的主要工艺，但是其产排污环节多，污染物种类复杂且毒性大。因此，必须做好建设项目土壤环境影响评价，加强环境保护。案例分析表明，施工期进入土壤的污水主要为工程施工废水和生活污水，污水进入土壤含水层对其造成的污染较小，未超出土壤自净能力。在运营期，废水收集池在事故工况下发生泄漏后，土壤中的污染物会向下运移，但对厂区周边土壤与浅层地下水环境的影响较小；正常工况下，废气排放对周边BaP浓度的贡献很低，大气沉降对土壤的BaP增量影响很小，项目正常运行不会对周边土壤环境产生明显影响。总体来说，要做好源头控制与过程控制，加强土壤与地下水联动防控和跟踪监测。