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西南地区砷渣堆场周边地下水污染与防控对策

更新时间:2009-03-28

砷是一种广泛分布于自然界的非金属元素,地壳中的含量约为2~5mg/kg,为构成地壳元素的第20位[1]。调查显示,我国累计探明砷矿资源储量为397.70万t,保有储量279.60万t[2],主要分布在我国西南地区省份,其中广西、云南、湖南西南三省分别占全国总储量的41.50%、15.50%和8.80%,合计约占全国2/3[3]。20世纪八、九十年代,由于国民经济的快速发展,冶金、电子、轻工业等行业对砷的需求大量增加,上述三省的一些地区先后出现了不少土法炼砷的企业。由于这些砷冶炼企业工艺、装备落后,环境污染严重。到20世纪90年代末期,随着砷及其化合物产品逐渐被其它产品替代及环境保护执法力度的加强,加之企业经济效益下滑,最终导致土法炼砷企业被全部关闭,但历年来遗留下来大量的炼砷弃渣却给当地的地下水环境带来了极大的污染隐患[4]。面对当前全面建成小康社会已进入攻坚阶段现状,同时国家提出五位一体发展战略中重要的一个环节就是生态文明,如何解决历史遗留砷渣带来的负面效应,积极改善砷渣治理中的短板,将直接影响相关地区生态文明建设的实现程度。同时2016年5月随着“土十条”的发布,对相关的污染场地的治理也提出要强化治理与修复工程监管,保证污染治理工作能够有序地开展。本文结合当地的实际情况,通过对西南三省砷渣堆场的深入实地调查,分析其存在的问题及污染成因,提出了相关防控对策,为全国废弃矿厂的污染防控提供基础的信息支撑和政策研究参考。

1 西南地区砷渣污染现状

为了解西南三省的砷渣污染状况,借助环境保护部固体废物与化学品管理技术中心承担的《全国地下水污染项目》笔者于2016年前后采用问卷及实地勘察相结合的方式对砷渣堆场周边环境要素及典型堆场开展了污染调查,发现该地区砒霜生产遗留的砷渣堆场有65座,堆存量高达279.60万t。因大部分砷渣堆放场处于非正规堆放,且废弃的堆场相对较为隐蔽,多处在山窝中不易被发现,而且与居民生活区相对较远,很多缺乏相应的污染防渗措施,造成很多堆场周边区域出现土壤及地下水超标的现象。在此基础上,通过相关的文献调研,并结合水文地质资料及现代化的GIS技术,针对西南地区65座堆场中的42座开展了实地勘察、采样。通过调查的基本信息分析发现,我国炼砷遗留废渣主要集中在该地喀斯特地貌突出的地区,因三省堆场的数量不一,呈现出地区点位分布相对比较分散,省内集中分布的特征。结合以上特点对该地区进行了相关调查,从全国范围分析开展调查区域的范围如图1所示。

  

图1 全国砷渣堆场重点调查区域的范围

综合统计分析各省遗留砷渣堆场的具体数量、占地面积及堆存量见表1。

 

表1 三省砷渣堆场的现存状况

  

省份数量(个)占地面积(万m2)现有堆存量(万t)广西3041.0527.03云南158.0674.82湖南2077.92131.17总计65127.03233.02

调查发现,砷渣堆场的治理主要以原位处置为主,清渣处置为辅。进行清渣处置的堆场因清理彻底基本不会对周边环境造成影响,而进行原位处置的堆场因处理方式不一或处置不规范,有些堆场存在一定程度的污染隐患,尤其是一些底部未做防渗处理的堆场。另外,个别堆场虽进行了原位处置,但后期由于当地经济发展一些工程建设从堆场穿过,因后期防护措施不到位而造成的污染隐患也极大。未处置的堆场或集中在山间或分散在山脚下,很多堆场因堆存量较少且堆存时间较长,在自然净化作用下,其对周边环境的污染风险已相对较小,但堆存量大或距环境敏感源较近的堆场依然存在着较大的污染风险。

2 砷渣堆场周边地下水污染危害性分析

砷渣堆场大多位于喀斯特地形突出的地区,其土壤较少,土层薄,加之该地区降雨丰富,土壤中的含砷污染物质极易随雨水渗入到地下水中,同时该地区地形地貌破碎,分布异质性高,常缺少天然防渗或过滤层,地表水和地表污染物很容易通过裂隙、落水洞等直接进入地下含水层或地下河,造成岩溶地下水污染[6]。因此,土壤污染和地下水污染有一定的相关性,加之喀斯特岩溶地区的特殊地质类型使得相关区域若出现土壤污染,基本上都会伴随着地下水的污染。主要因喀斯特地表一般缺少植被,土层较薄,在雨水作用下含砷污染物质几乎不受任何过滤、吸附等净化作用影响,以其原始排放浓度向地下渗灌,特别是一些石灰岩类岩体化学活性低,自净能力差,致使污染物能远距离迁移和长期保存,而得不到充分的分解或降解[7]。以湖南某堆场为例,砷渣堆积较为分散,大部分覆盖在山体表面,且覆盖层较薄,在雨水作用下含砷物质会渗入到基岩裂隙中,造成山间泉水及地下水的污染。通过实地调查发现该砷渣区域周边的地下水已明显受到砷污染的影响,处在高处的监测井水样超标已达数倍以上,并有地下水污染逐渐扩大的趋势。

3 砷渣堆场周边地下水砷污染的成因分析

式中,ni,(i=1,2,…,10)为间接影响因素对 f的影响程度,ni≤1;ti(i=1,2,…,10)为间接影响因素对f的影响程度权重系数,其中Σti=1。

3.1 堆场填埋砷渣未处置或处置不规范风险防控效果差是污染产生的主要原因

砷渣未安全处置或处置不规范是导致地下水砷超标的主要原因。未处置或处置不规范的堆场砷渣储量多,占地面积广,对周边地下水的污染风险极大。特别对于一些未进行治理的堆场,尽管其长期露天堆积受雨水冲刷堆场表层砷含量较低,但其中部和下部砷含量依旧很高。初步调查显示,堆体中三成以上砷渣属于危险废物,堆场内渣土混合物中砷普遍超标,超标倍数大都在100倍以上,存在极大的污染风险。因土壤与地下水存在着密切的水力联系,土壤的阻隔作用较弱,并且喀斯特地区的地下水埋藏较浅,所以堆场周边地下水很容易出现污染。处置不规范的堆场一般是一些底部未做防渗的堆场,尽管其顶部有粘土或土工膜覆盖,且部分堆场还做了应急防渗墙和截洪沟,但仅能起到预防砷渣浸出的含砷渗滤液经地表径流进一步污染土壤及地表水,而无法阻止堆场上游地下水水平径流通过砷渣填埋体,使得渗滤液垂向或水平渗流,污染周边的地下水。

3.2 喀斯特地貌是加速地下水污染与增大治理难度的客观原因

(3)合理安排规划治理资金,加强砷污染监管能力建设。面对西南地区遗留的砷渣堆场多为无责任主体的污染地块,在政府有限的治理资金支持下,应建立合理的资金规划使用方案,避免资金浪费,及时将资金落实到具体项目上,治理资金与项目进展应同步协调。同时,加强该地区专业环保监管执法队伍的建设,提高环保执法能力,建立并完善专人负责的处置档案及后期监管制度,发现问题及时处理避免砷污染范围的扩大。

3.3 整治资金及时落实难监管能力弱是地下水污染的现实原因

[5]白建峰,先贵,尹睿.砷污染土壤的生物修复研究进展[J].土壤,2007,39(5):692-700.

4 砷渣堆场地下水污染防治对策

砷渣堆场周边地下水污染的防治是一项综合工程,应区分超标与未超标,治理与未治理等实际情况,分别施策,有针对性地采取措施。具体防治工作可以从以下几点展开:

(1)针对未处置或处置不规范的堆场,若地下水出现超标,应及时采取措施切断污染源。地下水超标未处置的堆场应结合其堆存量和所处的地理环境状况合理有序地开展治理,运输不便且堆存量小的堆场(<1万t)可采用钢筋水泥建造的地表填埋库将含砷废渣及时地封填到库中,并做好封场监测工作;而对于堆存量大的堆场可就近选择建造地表填埋坑,在其底层及表面做好防渗,具体可采用合垫层防渗方式,即压实粘土+土工布+土工膜的防渗方案,压实粘土及土工膜厚度应依不同类型砷渣填埋场的防渗标准要求而定;一些砷含量比较高的废渣,尤其是按照《危险废物鉴别标准》鉴别为危险废物的,应按照危险废物严格进行处置,不能简单填埋封存。对于处置不规范地下水超标的堆场,则应及时开展污染源调查确定其污染产生的原因,在原先已治理的基础上及时采用帷幕灌浆及防渗等物理屏蔽方式,将污染源及时与外界环境隔离开,避免含砷污染物的渗漏引起地下及地表水体的污染。

[2]肖细元,陈同斌.中国主要含砷矿产资源的区域分布与砷污染问题[J].地理研究,2008(1):201-212.

西南地区地处亚热带,降雨量较为充沛,在雨水作用下形成的含砷渗滤液易从砷渣堆场中溢出。当地多为典型喀斯特地貌,因土壤覆盖层普遍较薄,在各种土壤中粘土不易透水,对砷污染物的生物降解、吸附等衰减作用最强,壤土次之,砂土最易透水[8]。所以,对于一些处在砂土地区的堆场极易引起地下水中的砷污染。再者,由于该地区堆场周边漏斗、天坑、落水洞较多,加之有些砷渣直接堆积在裸露岩体上,致使含砷渗滤液极易入渗到地下水中。另外,因喀斯特地区的地下水多赋存于孔隙和裂隙中,客观上加速了砷污染物的扩散速度,容易造成大面积地下水砷污染物超标的现象。调查同时发现,三省的喀斯特地区地下暗河较多,且暗河流域范围广,渗入到地下暗河的砷污染物会很快在地下扩散,造成地下水的大面积污染。

参考文献

[1] Mandal B K,Suzu ki K T.Arsenic round the world:A review[J].Talanta,2002,58:201-235.

(2)做好典型喀斯特地区堆场周边地下水污染的监测工作,发现问题及时地处理。因西南喀斯特地区地形地貌结构复杂,对于地下水污染的防控,不同与一般地区。相关部门应积极收集相关资料掌握岩溶地下水的运动规律和水质变化状况,做好预报工作,为预防地下水污染提供科学依据。同时对处在不同喀斯特地质类型下的砷渣堆场应采取不同的措施,优先治理降水比较丰富、土层覆盖较薄、地下暗河分布广泛及靠近居民饮用水源地较近的堆场,及时采取措施避免在特殊地质条件下这些含砷污染物质造成更大范围的污染。

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[4]李蘅,梁文寿.砷渣(堆)周边水环境特征研究[J].中国环境科学学会学术年会论文集,2015:4567-4571.

结合2016年前后对砷渣堆场的实地勘察调查情况,综合分析西南地区堆场的治理状况、方式和地质类型,可知堆场周边地下水出现砷污染问题主要有以下几点原因:

[3]刘广龙.含砷工业废弃物资源化再利用技术探讨[J].铜业工程,2013(1):83-89.

砷渣堆场大多属于历史遗留无责任主体的污染地块,治理资金主要依托政府财政支持,整治工作受地方政策、经济水平影响较大。部分堆场虽申请到治理资金,但因实际所需资金额度与申请到的资金量差距较大,资金落实情况不理想,致使治理工作无法按照预期计划开展,造成治理工程不规范,影响其充分治理的效果。此外,西南某些地区未针对已治理过的砷渣堆场开展系统性环境保护监管工作,尚未建立起完善的处置档案和后期监管制度。因此很可能会出现一些堆场因治理较早,填埋场运行时间长或后期工程建设等人为原因将填埋场破坏后而未按要求及时进行修补,导致填埋场防渗效果降低或失效,未能及时被发现,致使周边地下水砷污染扩大的现象。

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[6]张军以,王腊村,马小雪,等.西南岩溶地区地下水污染及防治途径[J].水土保持通报,2014(34):245-249.

[7]繆钟灵,喀斯特区域地下水污染问题初步探讨[J].中国地质,1983(1):16-19.

要实现这些目标、路经和模式,任务比较艰巨,其核心人物主要有内部资源管理、内容生产管理、渠道管理、用户管理和运营绩效分析。

[8]罗婷.成都市地下水脆弱性评价[D].成都:成都理工大学,2016.

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胡志刚,臧文超,王玉,王捷,熊燕娜
《环境与可持续发展》2018年第02期文献

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