2. 江苏省环保集团有限公司,江苏 南京 210036
2. Jiangsu Provincial Environmental Protection Group Co. Ltd., Nanjing, Jiangsu 210036, China
江苏省作为经济发达省份,工业企业众多,由于经济发展过程中存在工业固体废物处置能力不足、企业环保意识不强等客观原因,造成非法填埋、倾倒事件频发。2014年以来,江苏省先后发生靖江市马桥镇原侯河石油化工厂填埋危险废物[1]、泰兴经济开发区长江岸堤内侧填埋3万多m3化工废料和其他固废[2]、泰兴市张桥镇等利用土地复垦大肆填埋固废[3]等事件,社会影响恶劣。
近年来江苏省先后印发《省政府办公厅关于加强危险废物污染防治工作的意见》(苏政办发〔2018〕91号)、《全省取土场(坑)、矿山宕口和其他复垦地块固体废物排查整治专项行动方案》等文件,要求全面排查整治工业园区、工矿企业、废弃河道、厂房、坑塘、宕口等可能存在的堆存、倾倒、填埋危险废物等历史遗留问题。此类地块中,工业固废倾倒、填埋空间分布具有极大的不确定性和非均质性,且普遍长期存在,环境风险巨大。因此摸清工业固废范围及对周边生态环境的影响是科学处置该类历史遗留问题的关键。现通过查阅国内外相关标准,结合近年来江苏省相关调查案例的调研分析,提出该类型地块污染状况调查程序和内容。以期为江苏省乃至全国类似地块相关工作提供参考和借鉴。
1 国内外相关标准20世纪70年代末,对拉夫运河事件的调查发现,美国有成千上万个类似的工业垃圾填埋场。这些填埋场如同定时炸弹,随时有可能发生泄漏,给公众健康和生态安全造成严重威胁。在强大的社会舆论压力下, 美国国会于1980年通过了《环境应对、赔偿和责任综合法》, 设立棕地管理与修复基金, 即超级基金, 该法案也因此被称为《超级基金法》[4]。该法案主要针对历史遗留下来的污染场地, 特别是工业危废填埋场、露天化工废物倾倒场地和回收利用拆解场地。法案颁布后,美国环保局(US EPA)和美国测试与材料协会(ASTM)建立了大量调查及评价方法、技术标准和指南,用于指导调查工作,其中比较有代表性的包括《第一阶段场地环境评价的标准程序》(ASTM E1527)[5]、《第二阶段场地环境评价的标准程序》(ASTM E1903)[6]等,分别对第一阶段及第二阶段调查提出了相应要求。英国并未制定专门的土壤污染防治法律,其基本法律主要为《环境保护法1990:ⅡA部分》,针对历史遗留的污染地块,要求地方政府有责任检查负责地区以确定污染和造成的损害; 《城镇和乡村规划法令和条例1990》将污染纳入规划考虑范畴,需要将调查评估和修复作为规划条件的一部分[7]。调查评估方面,英国环保署和环境、食品与农村事务部、苏格兰环境保护局联合发布有污染场地暴露评估模型(CLEA)等[8],第一阶段基于场地相关资料和现场踏勘开发特定场地概念模型,揭示污染物的源、汇及其迁移转化规律;第二阶段采用污染场地暴露评估模型估算暴露风险及土壤指导值,判断是否采取进一步评估或修复行动,同时可排列污染场地优先次序;第三阶段为详细的定量风险评估,确定场地污染的严重程度和进行修复的时间[9]。
目前,国内关于建设用地,涉及固体废物填埋地块调查评估的研究及发布标准相对较少,且主要针对生活垃圾填埋场。国标及行业标准层面,2014年原环境保护部发布《场地环境调查技术导则》(HJ 25.1—2014)、《场地环境监测技术导则》(HJ 25.2—2014)等4项导则,并于2019年进行了统一修订,导则内容未体现行业特征或不同地块类型,多为普适性要求;2017年,住房和城乡建设部就《老生活垃圾填埋场生态修复技术标准》公开征求意见,但未正式发布;原环境保护部于2017年印发《生态环境损害鉴定评估技术指南土壤与地下水》,2020年印发《生态环境损害鉴定评估技术指南环境要素第一部分土壤和地下水》(GB/T 39792.1—2020),2个指南内容包括损害调查确认环节,倾倒、填埋工业固废为损害情景之一,布点监测等总体参照建设用地相关调查导则要求,针对性有限,可用于总体反映土壤、地下水环境损害情况,难以实现该类型地块污染空间分布精细化调查。地方标准层面,2021年四川省生态环境厅就《四川省固体废物堆存场所土壤风险评价技术规范》公开征求意见,结合编制说明可知,规范中主要针对省内登记在册的固体废物堆存场所,固体废物所在位置有迹可循,相对固定,普遍采取有一定防渗或污染控制措施,而本研究讨论的倾倒、填埋类事件遗留地块,固体废物所在位置不确定性大,多与土壤及地下水直接接触,环境风险隐患更为突出,调查要求更高。2021年4月,浙江省住房和城乡建设厅发布《生活垃圾填埋场现状调查指南》,同时关注填埋库区的安全性及环境质量状况,旨在规范生活垃圾填埋场现状调查工作,满足填埋场综合治理工程的咨询、设计及后期管理要求,保障填埋场综合治理安全可靠、生态环保、经济合理,相关布点勘探要求有一定参考价值;2021年6月,安徽省发布地方标准《转移、倾倒和填埋固体废物类环境事件快速监测技术规程》(DB34/T 3895—2021),经安徽省市场监督管理局依法批准予以公布实施。标准主要解决固体废物属性快速鉴别问题,未提及后续土壤、地下水等环境介质布点。
2 已有案例调研情况 2.1 地块类型本次研究收集调研江苏省30个倾倒、填埋工业固废类事件遗留地块案例。不同调查情景及地块类型占比见图 1。由图 1可见,其中未清理情景下调查案例居多,有21项。地块普遍位于平原地区,可分为地面倾倒堆存、河道/沟渠填埋、坑塘填埋3种类型,坑塘填埋较为普遍,共19项。
地块普遍为历史遗留问题,堆存或填埋周期长,涉及工业固体废物的体量普遍较大,难以追溯,无法在短时间内清除,需在未清理状态下开展调查作业。针对堆存或填埋工业固体废物(污染源)位置的判别困难较大。
2.2.2 概念模型刻画要求高地块原始地貌多为坑塘等,地下水位埋深较浅,普遍为1~2 m,经统计,调研地块中有20个地块发现土水复合污染情况,占比66.7%。调查过程中需重视水文地质概念模型的刻画及地下水污染羽的捕捉。
2.2.3 特征污染因子识别难度大经比对,调研案例中已识别出的特征污染因子,有近50%未纳入《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),部分高毒性特征因子,如3, 5-二氯-4-氟硝基苯既无国家标准检测分析方法,也无相应的评价标准,如忽视,将存在较大可能遗漏地块实际环境风险。
2.3 调查技术的应用 2.3.1 污染源空间分布探查21个未清理情景下调查案例中,11个案例借助高密度电阻率法探查工业固体废物(污染源)分布范围的,占比超过50%,多数地块起到了较好的辅助判别作用。进一步调研发现,高密度电阻率法已较多地应用于界面探测及污染调查[10-14],技术成熟度相对较高。
2.3.2 环境风险识别调研发现,涉及农药和医药生产固体废物的部分地块,通过典型固废及疑似重污染样品定性与半定量分析,实现了特征污染因子的准确圈定,借助综合生物毒性测试方法,较好地解决了特征污染因子分析与评价问题。
2.4 典型案例介绍 2.4.1 污染源探查典型案例该案例完成于2018年。场地位于基岩区,固废填埋区原为2个相邻的废弃采石坑,东西两侧分布有大片农田,南北两侧紧邻裸露采石坑,采石坑与地面高程差约20~30 m,存在大面积积水。东侧填埋区原采石坑面积约10 000 m2,深约17 m。20世纪90年代起,当地农化企业征用该采石坑填埋多菌灵生产过程产生的石灰氮渣等固体废物,由于建设时间较早,未涉及选址、设计等环节,仅进行了简易防渗处理,铺设有2层高密度聚乙烯(HDPE)膜,2014年停止填埋后进行了简易封场,使用大量黏土压实填平。其南北两侧裸露岩壁近年来出现明显渗漏,渗出气味刺鼻的液体,直接进入相邻采石坑积水中。据周边村民介绍,西侧填埋区位置与东侧填埋区紧邻,曾长期用于倾倒废液、固废等,后期简单进行了表面覆土,面积、深度未知。
为最大程度降低调查的不确定性,最快速度回应关切问题、最小幅度惊扰周边村民,最大限度保证采样安全,本场地采用多层次、递进式调查策略。第一阶段先行核实污染源空间分布,探明地质环境特征,辅助进行污染扩散范围初步判别,指导下一阶段工作。鉴于西侧填埋区范围有待核实,覆土厚度及深度不明,在开展地质调查的同时,针对西侧填埋区等位置,进行地球物理探测。高密度电阻率法测线布置示意见图 2。由图 2可见,针对推测的西侧填埋区及其外围,分别布设横纵4条测线,以达到了解西侧填埋区范围及深度目的。
典型测线视电阻率剖面见图 3(a)(b)。由图 3可见,结合地质调查情况,花岗岩体呈现明显高阻特征,图中可见明显低阻异常区,集中分布于20 m以上深度,推断为高含水率填埋物等造成,结合历史卫星影像,推断西侧填埋面积约3 800 m2,埋深约20 m。
在地球物理探测基础上,进一步开展水文地质调查工作,通过钻探划定西侧填埋区包络线,自识别区的填埋区向外辐射状布点,递进式框定土壤及地下水污染范围。结合感官性状、现场快筛数据、实验室检测分析数据等综合判断,受渗滤液泄露及其他外源因素影响,填埋区周边土壤、地下水已被污染,污染程度自填埋区边界向外侧呈现降低趋势,污染影响处于可控范围。受区域地下水流向控制,地下水污染羽中心总体向南侧偏移。东、西两侧地下水污染已扩散至农田范围。结合前期阶段调查结果,初步判断填埋区渗滤液与周边的高浓度差、高液位差及历史爆破采石作业形成的人工裂隙通道等为污染扩散的主要原因,持续控制渗滤液液位应作为后期综合整治的重要一环。
2.4.2 综合生物毒性辅助判别应用案例该调查案例完成于2016年。场地位于苏北某荒地,占地面积较小,原丢弃有30余只铁质盛装桶,内有大量固体废物,部分已破损,刺激性气味明显。当地政府发现后,第一时间进行了应急清理,并先行委托第三方检测单位对清理界面表层土壤进行了pH值、重金属、挥发性有机物、半挥发性有机物、农药类、总石油烃等近150余种污染物的定量分析,检测结果均未超标。但现场仍存在刺鼻气味,在场地内人员短时间站立眼睛即出现明显刺痛感。场地范围示意见图 4。
经调查,倾倒的固体废物来源为某医药化工公司精馏工段产生的精馏残渣。经查阅该公司环境影响评价报告,精馏残渣明确为危险废物,生产过程涉及3, 5-二氯-4-氟硝基苯等污染物。与此同时,第三方调查单位对清理后暂存危险废物样品进行定性扫描发现,上述污染物匹配度>90%,且峰面积较大。鉴于该类污染物国内暂无标准分析方法,无评价标准,毒性参数缺失,无法通过风险评估推算筛选值。又考虑到地块感官性状明显异常,为避免遗漏环境风险,调查单位通过自建方法,购置标样,对3, 5-二氯-4-氟硝基苯进行定量分析,明确浓度空间分布。在此基础上,采集基坑内代表性土壤样品进行蚯蚓毒性试验。对照土壤选用不含污染物且采集地点靠近污染地区的参比土壤。
预试验表明,直接以场地土壤作为试验介质对蚯蚓进行暴露会引起蚯蚓死亡,因此,采用受试土壤和参比土壤均匀混合,选择一定稀释度范围进行正式试验。不同剂量污染土壤对蚯蚓急性毒性死亡率见图 5。由图 5可见,在土壤样品对蚯蚓的急性毒性试验中,对照组中的蚯蚓死亡率为0;高剂量即污染土样比例在50%以上时,生物毒性为中毒到高毒,其中原土(未经稀释)为极毒样品。据此建议对地块倾倒区进行二次清挖,蚯蚓急性毒性等需作为验收指标。
区别于常规建设用地地块,倾倒、填埋工业固废类事件遗留地块环境隐患巨大,难以通过信息收集与分析(即《HJ 25.1—2014》中的第一阶段调查)判定环境状况是否可以接受,因此必须开展布点采样工作。
该类型地块调查总体可划分为初步调查、详细调查2个阶段。初步调查包括资料收集、现场踏勘、人员访谈、信息整理及分析、初步采样布点方案制定、现场采样、样品检测、数据分析与评估、调查报告编制等。详细调查包括详细调查采样布点方案制定、水文地质调查、现场采样、样品检测、数据分析与评估、调查报告编制等。
固体废物未清理情景下,初步调查阶段需另行开展工业固体废物(污染源)空间分布探查,且必须开展详细调查;已完全清理情景下,土壤及地下水等环境介质污染物含量低于国家或地方相关标准的,无需开展后续详细调查。由于地块污染的复杂性和隐蔽性,一次性调查不能满足本阶段调查要求的,则应继续补充调查直至满足要求。
3.2 调查范围调查范围应根据掌握的倾倒、填埋范围及可能受影响的周边环境敏感目标分布初步确定,后续现场作业中结合实际情况动态调整。
3.3 信息收集包括资料收集和人员访谈2部分,重点关注以下信息:(1)事件来龙去脉及过程处理处置信息;(2)倾倒或填埋工业固体废物种类、来源、频次、位置、方量、埋深等关键信息;(3)产废单位或行业生产信息,地块历史利用变迁情况;(4)周边历史利用变迁情况及环境敏感目标分布,历史监测数据;(5)地块所在区域自然环境及社会经济信息。
3.4 现场踏勘根据信息收集分析情况,开展地块及其周边现场踏勘,对存在的疑问进行现场核实。为更好地反映现场实际情况,应采用无人机对地块及其周边进行航拍,并重点关注以下事项:(1)结合现场感官等,初步判断固体废物运输路径、填埋及倾倒范围和面积等;(2)结合可采集到的工业固体废物样品外观形态、有效标识以及快速检测手段检测结果,对固体废物进行初步分类;(3)观察地块地形地貌特征及周边环境,分析应用地球物理探测等辅助调查技术的适用性和可行性;(4)观察地块周边敏感目标分布情况,明确分布位置、规模、所处环境功能区及保护内容、地下水使用现状等情况;(5)观察地块周边是否存在地下水监测井、民用水井等,了解深度及保存使用情况;(6)观察地块及周边区域污染痕迹,如异味、油花等;(7)观察地块及周边区域植物生长情况。
3.5 污染源空间分布探查污染源空间分布探查适用于未清理情景下,应在初步调查阶段同步开展。在现场地形地貌允许的前提下,推荐使用高密度电阻率法初步探查固体废物填埋空间分布,为后续探查钻孔布设提供依据。高密度电阻率法测网范围应覆盖整个调查地块,并尽可能向周边延伸,以了解外围情况,保证有足够的背景场衬托异常。测线原则上采用网格状方式布置,平行和垂直于潜在问题区域,并尽可能避免或减小地形等其他干扰因素的影响。测线间距≤10 m,重点区域可进一步加密。对于可能存在卤代有机物污染的地块,探查深度应至少达到可能受固体废物污染影响的含水层底板。
前期辅助探测基础上,选用钻探、开挖探坑等方法开展控制性勘探工作,确定倾倒、填埋堆体的空间分布。控制性勘探布点宜符合以下规则:(1)倾倒、填埋堆体内部控制性勘探孔间距≤20 m;(2)面积较小堆体,控制性勘探孔≥3个;(3)底部无防渗漏措施的堆体,勘探孔深度可穿透堆体钻探至原状土壤;(4)底部存在防渗漏措施的堆体,应控制勘探孔深度,避免破坏已有防渗措施;(5)围绕倾倒、填埋体可能边界,等间距布设控制性勘探孔,间距不大于20 m,形成包络线;钻探过程发现固体废物的,可沿垂直包络线方向向外增设勘探孔,单侧外扩距离≤5 m,直至无感官及快速检测异常。
3.6 特征污染物识别与检测分析漏检污染项目可能发现不了污染,造成误判。污染物的检测项目原则上应当根据保守原则确定。地块特征污染物的筛选应综合以下3方面结果开展:(1)固体废物来源单位或所属行业生产信息分析;(2)现场快速检测,主要针对现场采集的固体废物或疑似重污染介质,例如现场有较重异味情况下,可直接使用便携式气相色谱-质谱联用仪,参照《便携式气相色谱-质谱联用仪技术要求及试验方法》(GB/T 32210—2015)进行定性和半定量分析;(3)实验室检测分析,包括属性鉴别数据及定性、半定量扫描结果。
基于特征污染物筛选结果,进一步分析污染物毒性、检测分析方法、评价标准等。涉及使用非标准方法的,应进行方法确定。无已有评价标准且无法通过风险评估推算筛选值的,应在定量分析及感官判断的基础上,采集典型样品进行生物毒性试验。
3.7 土壤采样布点已清理情景下,初步调查阶段重点针对清理界面及周边邻近环境敏感目标布点。清理界面土壤布点建议底部根据界面的特征和大小将其分成面积相等的若干工作单元,单元面积≤100 m2;侧壁采用等距离布点法,间距≤20 m,且各方向需有采样点控制。当侧壁高度>1 m时,侧壁进行垂向分层采样,各层采样点之间垂直距离≤1 m,并充分考虑地层分布特征及污染垂向分布特征。采集样品以去除杂质后的表层样品为主,如发现感官及快速检测异常,应进一步加深至无异常深度。详细调查阶段,酌情针对初步调查发现的超标采样点进行加密。
未清理情景下,初步调查阶段土壤采样宜与固体废物空间分布控制性勘探同步开展,并兼顾周边邻近环境敏感点位置。详细调查阶段,针对固体废物分布包络线外超标位置进行适当加密,布点网格密度≤400 m2。
3.8 水文地质调查水文地质条件关系污染物在土壤和地下水中的迁移、转化和分布。需要调查地块土层结构及分布、地下水位、地下水垂向水力梯度、地下水水平流速及流向、地下水与周边地表水体水力联系等。调查结果以水文地质剖面图等形式展现,应避免套用传统岩土工程勘察相关图件。
未清理情景下,勘察孔应避开固体废物分布区域,至少布设4个勘察孔,形成横纵剖面。考虑到固体废物短期内无法进行开挖处置,对周边及下覆土壤及地下水环境存在持续影响,水文地质勘察工作深度需满足《地下水污染模拟预测评估指南》要求,以通过数值模拟手段反映污染物长期迁移转化情况。
已清理情景下,初步调查阶段,可充分借鉴周边或区域水文地质信息,通过布设鉴别孔方式,了解地层分布情况。进入详细调查阶段,必须开展水文地质勘察工作,为后续风险评估及可能的修复管控提供支撑。
3.9 地下水污染羽捕捉及刻画初步调查阶段,清理界面内或固体废物所在区块内部布设≥1个监测井,用于采集地下水或渗滤液样品;周边邻近布设≥3个地下水监测井,用于了解对周边环境影响。地下水监测层位以潜水含水层为主。
详细调查阶段,地下水污染调查建议遵循递进式调查策略,如图 6所示,以地下水污染源区中心为起点,沿地下水流向(纵向)和垂直地下水流向(横向)各布置1条剖面,每条剖面至少布置3~4口监测井,同时在地下水污染羽估计范围的纵、横边缘均应布设监测井控制,逐步圈定地下水污染羽,为后期的整治或管控提供充足支撑。
监测层位及建井参数应充分考虑固体废物(污染源)埋深、含水层组分布特征及特征污染因子性质。厚度>6 m的含水层或同时涉及轻质及重质非水相液体污染物的,应考虑设置组井,进行分层监测。
3.10 现场作业安全及规范性该类型地块现场情况恶劣,普遍具有刺激性气味,地表湿陷、废水积存,极易造成人员不适、设备倾覆或故障等突发情况,需在进场作业前充分识别现场危险源,确认机械作业条件,制定并实际演练应急预案,做好物资、人员等各方面准备。现场作业期间务必合理安排作业区域及时间,严格落实人员健康安全防护穿戴要求。如现场涉及大面积堆体,应进行稳定性评价,避免盲目作业。现场钻探、建井及样品采集过程应严格执行《土壤环境监测技术规范》(HJ/T 166—2004)、《地下水环境监测技术规范》(HJ 164—2020)、《地块土壤和地下水中挥发性有机物采样技术导则》(HJ 1019—2019)等导则规范要求。
钻孔后封孔可参照《工程勘察钻探封孔技术规程》(DB42/T 1710—2021)等相关标准要求,结合现场情况规范执行,避免粗放式作业,人为造成污染优势通道。涉及固体废物所在最大埋深下覆含水层位监测井建设的,应全程套管跟进,成井后可保留上部套管,不起拔,更好地起到隔绝效果,确保不造成交叉污染,反映含水层位真实环境质量状况。
4 结语江苏省近年来在中央环保督察、省级环保督察中发现的非法倾倒、填埋工业固废事件及其引发的土壤、地下水污染情况问题较为突出,需要从管理及技术层面充分重视并着力解决。结合现场实际,开展系统化、针对性污染状况调查,提供可靠、科学的基础数据支撑,是有效解决此类环境污染问题的关键一环。在现有研究基础上,建议进一步推动该类型遗留地块调查指南等地方标准的编制工作,做到有据可依。
[1] |
叶攀. 三部委督办靖江填埋疑似危险废物等案: 抓捕涉案人员[EB/OL]. (2015-01-24)[2016-12-22]. https://www.chinanews.com.cn/gn/2015/12-24/7685766.shtml.
|
[2] |
贺迎春. 泰州市数万吨化工废料非法填埋长江岸边[EB/OL]. (2018-06-20)[2018-06-20]. http://env.people.com.cn/n1/2018/0620/c1010-30068517.html.
|
[3] |
王祎. 复垦土地下埋危险废弃物还有7000多吨下落不明[EB/OL]. (2018-12-25)[2018-12-25]. https://www.chinanews.com.cn/shipin/2018/12-25/news797234.shtml.
|
[4] |
陈卫平, 谢天, 李笑诺, 等. 欧美发达国家场地土壤污染防治技术体系概述[J]. 土壤学报, 2018, 55(3): 527-542. |
[5] |
ASTM. Standard Practice for Environmental Site Assessments: Phase Ⅰ Environmental Site Assessment Process for Forestland or Rural Property: ASTM E1527—21[S]. ASTM International, 2021.
|
[6] |
ASTM. Standard Practice for Environmental Site Assessments: Phase Ⅱ Environmental Site Assessment Process: ASTM E1903—19[S]. ASTM International, 2019.
|
[7] |
翁孙哲. 英国污染场地修复的立法与实践研究[J]. 云南大学学报(法学版), 2016, 29(3): 98-104. |
[8] |
Environment Agency. Updated technical background to the CLEA Model[EB/OL]. (2009-01-17)[2021-06-20]. https://www.gov.uk/government/collections/land-contamination-technical-guidance.
|
[9] |
刘乙敏, 李义纯, 肖荣波. 西方国家工业污染场地管理经验及其对中国的借鉴[J]. 生态环境学报, 2013, 22(8): 1438-1443. DOI:10.3969/j.issn.1674-5906.2013.08.028 |
[10] |
郑福龙, 韩磊, 庞有炜, 等. 高密度电阻率三维可视化成像技术在垃圾填埋场环境修复治理中的应用研究[J]. 工程地球物理学报, 2021, 18(2): 222-228. |
[11] |
邱波, 王斌战, 周世昌, 等. 高密度电法在垃圾填埋场渗滤液调查中的研究[J]. 资源环境与工程, 2020, 34(S2): 128-133, 176. |
[12] |
施羽, 吴永贵, 赵勇. 高密度电法在废弃矿渣堆体底界面探测中的应用研究[J]. 地质灾害与环境保护, 2020, 31(4): 73-76. |
[13] |
耿淑莹, 黄向东. 高密度电阻率法在某垃圾填埋场渗漏通道探测中的应用[J]. 中国煤炭地质, 2020, 32(7): 68-72. |
[14] |
高畅, 邢程, 郭秀军, 等. 不同演化阶段的NAPLs污染区高密度电阻率法探测效果分析[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 2020, 50(S1): 128-136. |