煤气储存和输送企业场地污染特征案例分析

摘 要：本研究根据对某废弃煤气储存和输送企业场地的调查案例分析，剖析与总结了该污染场地的污染类型和污染物分布特征，发现其主要污染物是多环芳烃类、苯系物和石油烃类物质，并且污染范围多集中在煤气卧罐区的上层土壤、管道沿线、储油罐和废水集水池等区域。

关键词：煤气储存和输送企业场地 污染特征 多环芳烃、苯系物、石油烃

Abstract：Based on a case study of a former gas storage and transportation plant sit investigation，tHe major COntaminants and COntamination distribution cHaracteristics of tHe site are analyzed and induced. THe major COntaminants include PAHs，BTEX，and TPH，and COntamination is found mainly in topsoil of gas tank areas，soil along pipelines，soil in oil tank areas，and soil in wastewater tank area.

一、引言

随着各地产业结构调整和城市化进程的加快，特别是2008年《焦化行业准入条件》修订后，提高了行业准入门槛，炼焦和钢铁等一些重污染企业搬离了城区，在城市中留下了大量的污染场地，其中不少场地的污染状况十分复杂，污染物种类繁多，且土壤和地下水均受到严重污染[1-3]。根据国家和地方环境保护部门的相关规定，工业用地原址在改变原土地使用性质，进行二次开发利用前必须对原址土壤和地下水进行污染调查和风险评估，并对需要修复的污染场地制定治理修复方案，以保障人体健康、防止场地性质变化带来的环境风险。本研究选择某废弃煤气储存和输送工业场地作为案例，研究此类污染场地的污染类型和分布特征，为煤气储存和输送工业场地的场地调查、风险评估、修复治理以及开发利用提供参考。

二、材料和方法

1. 研究区域

本研究选择某废弃煤气储存和输送工业场地作为研究区域，场地占地面积十余公顷。多年前建成作为某焦化厂的配套储气罐区使用，但随着当地焦化产业结构的调整，该厂区的煤气储存设施及配套的生产设施陆续停用和拆除。

2.调查采样方案

本研究现场采样分三步进行。第一步：采用判断布点的原则，在场地污染识别的基础上，选择潜在污染区域进行土壤和地下水布点采样，对污染区域、污染深度、污染物种类进行确认；第二步：在对第一步判断布点后的检测结果进行分析后对污染重点区域进行加密布点；第三步：对第二步样品检测结果进行分析后对仍然不确定污染范围的污染重点区域继续加密布点，另对整个项目区域进行大约50m×50m三角网格布点确定项目区域内的污染范围。因此，本案例在场区范围内共布设47个土壤采样点位和11个地下水监测点位；其中土壤采样的深度为距地表0～15m；地下水采样深度在13.2m～16.3m。

3.检测分析方法

样品分析由第三方实验室实施。为了保证分析样品的准确性，除了实验室已经有CMA认证，仪器按照规定定期校正外，在进行样品分析时还对各环节进行质量控制，随时检查和发现分析测试数据是否受控。每个测定项目计算结果要进行复核，保证分析数据的可靠性和准确性。本场地送检样品共计有224个土壤样品，13个地下水样品；土壤以及地下水样品检测项目及分析方法表1。

4. 风险评估方法

场地环境污染的风险主要取决于场地的污染状况和用途。场地场地健康风险评估程序如下：

4.1危害识别：收集场地环境调查阶段获得的相关资料和数据；掌握场地土壤和地下水中关注污染物的浓度分布，明确规划土地利用方式，分析可能的敏感受体。

4.2暴露评估：分析场地内关注污染物迁移和危害敏感受体的可能性，确定场地土壤和地下水污染物的主要暴露途径和暴露评估模型，确定评估模型参数取值，计算敏感人群对土壤和地下水中污染物的暴露量。

4.3毒性评估：分析关注污染物对人体健康的危害效应，包括致癌效应和非致癌效应，确定与关注污染物相关的参数，如参考剂量、致癌斜率因子和呼吸吸入单位致癌因子等。

4.险表征：在暴露评估和毒性评估基础上，采用风险评估模型计算土壤和地下水中污染物的致癌风险和危害指数，进行不确定性分析。

4.5土壤和地下水风险控制值的计算：在风险表征的基础上，判断计算得到的风险值是否超过可接受风险水平。并根据风险评估结果计算土壤、地下水中关注污染物的风险控制值。

三、结果与讨论

1.场地土壤污染特征分析

将场地土壤污染的分析检测结果与中华人民共和国国家环境保护标准《污染场地风险评估技术导则》（报批稿）居住和公园筛选值以及计算的修复目标值进行对比，通过数据的对比分析了解场地中的污染程度。

本场地送检土壤样品中检出的污染物种类共37种，其中超过本项目筛选值的污染物有二十种。场地土壤主要污染物浓度数据统计结果及相应的筛选值、修复目标值见表2。

2.场地地下水染物统计分析

对于地下水，我国尚未提出有关的筛选值，因此选用饮用水和地表水的相关标准来进行分析比对。本项目送检地下水样中检出污染物种类25种，超过筛选值的有13种，超过修复目标值的污染物有苯、萘、间-二甲苯和对-二甲苯、1，2，4-三甲苯。地下水主要污染物浓度数据统计分析结果见表3。

3.场地风险评估与结果

按照历史规划，目前该场地内有两个主要功能区，即居住区和绿地。因此本场地风险评估按照居住和公园用地两种情景分别计算。单个污染物致癌风险可接受水平设定为10-6，非致癌物风险可接受水平设定为1。通过对计算结果的分析，存在于上层（0～1m）、中下层以及地下水中的污染物均具有一定的健康风险。其中通过吸入挥发性有机污染物气体和口腔摄入污染物颗粒物等暴露途径比较明显。

综合各采样点位的风险计算结果，对于致癌物质，苯并（a）芘、二苯并（a，H）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（a）蒽、茚并（1，2，3-cd）芘和苯等污染物的风险在罐区内大量超过可接受的风险水平，其风险范围多在数量级10-4至10-6之间，而在罐区外部则超过的采样点位较少；对于非致癌物质，萘和1，2，4三甲苯在罐区的个别点位超过风险可接受水平，而在罐区外部则没有超过的采样点位。

因此，本场地明显受到多环芳烃和苯系物的污染，其中多环芳烃类物质对风险的贡献最大。罐区风险较高的污染物质主要有苯并（a）芘、二苯并（a，H）蒽和苯并（b）荧蒽，其致癌风险达到10-4的级别，其次是苯并（a）蒽和茚并（1，2，3-cd）芘，其致癌风险达到10-5级别，苯并（k）荧蒽和部分点位的苯含量也超过了可接受风险10-6。对于场地内的地下水，其健康风险远远低于可接受水平。

综上所述，本场地的健康风险具有明显的区域性不均匀特性。其中罐区土壤的整体健康风险较高，多环芳烃的风险则更为突出，普遍超过可接受水平。而其他建构筑物区的健康风险较低，且普遍低于可接受水平。

4.生产工艺过程与场地主要污染物分析

本场地的生产工艺流程如图1所示。通过现场踏勘、调查访问，收集场地现状和历史资料及相关文献，结合场区的平面布置、生产工艺、原辅料、污染物排放和污染痕迹以及样品检测分析结果，可以认为导致土壤和地下水污染的主要物质为煤焦油、压缩机油，代表性的化学污染物是多环芳烃、苯系物、石油烃。通过分析可以认为场地土壤和地下水污染途径为：a.含焦油冷凝水在输送和存储过程中的泄漏；b.废压缩机油、废油渣在收集存储过程中的泄漏；c.卧罐区内清罐废渣及废液暂存点；d.废渣废液被冲入雨水排水管道。

5.生产工艺过程和建构筑物布局与场地污染的空间分布形态特征分析

5.1石油烃类物质分布特征

在样品采集过程中发现管道沿线特别是雨水管道沿线分布大片墨绿色或黑色的污染土壤，深度均在2.5m左右，而且位于管道沿线或管道接缝处具有明显的气味。石油烃类污染物在纵向上的分布在表层至地下10m左右深度，平面位置在罐区大片区域、压缩机机油储存罐区、废油槽罐区和罐区雨水管道沿线位置。集水池、集水罐和管道的泄露扩散可能是造成较重污染的主要原因。此外，我们也发现石油烃类污染物TPH（C16）。

5.2多环芳烃类物质分布特征

多环芳烃类污染物主要分布在煤气存储罐区，且罐区污水集水池和雨水集水池区域的污染程度比较严重，在废集油槽区域也比较严重。在罐区内，萘、苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（a）芘、茚并（1，2，3-cd）芘和二苯并（a，H）蒽的浓度最高值与筛选值的倍数分别为57、446、626、840、920和656，其浓度平均值分别是筛选值的1.5、2.3、3.6、5.2、5.0和3.8倍，其中苯并（a）芘的污染程度相对偏高，其浓度和范围可以代表多环芳烃类物质的污染分布特征。

上层0～1m土壤中，多环芳烃类污染物普遍存在，多分布在罐区土壤表层有明显灰黑或墨绿污渍的区域、雨水汇集处、雨水排水管道附近以及废集油池槽；此外，在建构筑物区内，车间废机油油罐周边的表层土壤也受到多环芳烃的污染。中层1-6m土壤中，多环芳烃类污染物主要分布在集水池、雨水管道下部1-3m附近和集油槽处。下层6-12m土壤中，多环芳烃类污染物主要分布在污水集水池、雨水集水池和集油槽的下方及其附近。

5.3苯系物分布特征

苯系物中超过目标筛选值的有苯，二甲苯和1，2，4-三甲苯，其中苯的污染程度和污染范围是最严重的，苯的污染分布范围基本覆盖了苯系物的所有污染范围。

根据分析结果可知，苯在场地内的污染范围主要分布在废油槽罐区、罐区和集水池附近，且各点位均分布于管道、集水池和废油槽罐这些具有明显污染特征的区域。

5.4地下水污染分布特征

场地内潜水污染物浓度超过修复目标值的污染物有苯、萘、间-二甲苯和对-二甲苯、1，2，4-三甲苯，综合几种地下水污染物浓度超出其相应修复目标值的范围，苯污染超过修复目标值的范围最大，并完全覆盖了其他污染物的超过修复目标值范围。因此，本场地地下水中苯的污染特征和范围基本上代表了地下水的污染分布特征和范围。。

从污染物的分布来看，地下潜水污染的高浓度区也主要分布在污水集水池、废集油槽等设施位置，和土壤的重污染区基本一致。

四、结论

1.场地主要是污染物是多环芳烃、苯系物和石油烃，与场地含焦油冷凝水的泄露、罐区内清罐废渣及废液排放以及废集油槽泄露具有明显的关联。

2.该场地的污染范围主要集中在罐区、特别是其上层的土壤，这与储罐清洗废渣的随意排放以及废水的不规范处置可能有直接关系。另外上层污染范围也呈现沿管线分布的趋势，这应该与管线的泄露有直接的相关性。压缩机储油罐和集水池区域是另一个严重的污染区域，储油罐和集水池的泄露可能其主要的污染原因。

参考文献

[1] 冯 嫣，吕永龙，焦文涛，等. 北京市某废弃焦化厂不同车间土壤中多环芳烃（PAHs）的分布特征及风险评价[J]. 生态毒理学报，2009，4（3）：399-407.

[2] 卢晓霞，李秀利，马 杰，等. 焦化厂多环芳烃污染土壤的强化生物修复研究[J]. 环境科学，2011，32（3）：864 -869.

[3] 李合莲，陈家军，吴 威，等. 焦化厂土壤中多环芳烃分布特征及淋洗粒级分割点的确定[J]. 环境科学，2011，32（4）：1154-1158.

通讯作者简介：郭永欣（1964-），男，本科，主要从事土地开发再利用研究