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      某尾礦庫泄漏次生突發水環境銻污染事件的應急處置

      日期:2021-11-05  閱讀(99)  發布:康達檢測

      突發環境污染事件具有發生的時間突然性、污染范圍不確定性、負面影響的多重性,涉及社會安定、經濟發展、生態環境及人群健康等方面。特別是流域性的突發環境污染事件極易造成跨市、跨省,甚至跨國污染,可能導致影響飲用水源地,造成水廠進水超標,嚴重時甚至造成停止供水。地方政府及有關部門在應對突發環境事件時,往往缺乏相關理論與實踐經驗,應急監測能力不足,裝備、設備也很難滿足應急需求。即使是有經驗的專家,也同樣會遇到突發環境事件中的特征污染物沒有現成的處理工藝,需在短時間內開發研究新的處理工藝,同時還需克服現場各種不利條件。在眾多突發環境事件中,污染物的來源是未知的,因此,還需要快速鎖定并切斷污染源,這是發生突發環境事件應急處置中的另一難點。在時間緊迫的情況下,若應急處理失敗,則將可能導致數百上千人的健康受到威脅。

      1. 某尾礦庫泄漏次生突發環境事件發生原因及過程

      1.1 事件發生原因

      2015年11月23日,E省某尾礦庫2#排水井井座上第1層井圈、水面下約6 m處、東北偏北方向的井架兩立柱間8塊拱板破損脫落(見圖1),形成了面積約5.28 m2的缺口,造成排水井周邊、缺口以上約25 362 m3尾礦經破損洞口—排水井—排水管—排水涵洞等排水系統(見圖2)后,從涵洞口噴涌而出,進入緊鄰的A河,污染物順A河水流擴散遷移,進而污染B河、C江。A河至C江F省段沒有飲用水取水點,C江G省設有飲用水取水點。因此,此事件對沿線部分群眾生產生活用水造成了一定影響。尾礦砂進入水體后迅速擴散,11月26日20時,B河入F省境內2 km處的銻濃度為0.556 5 mg·L?1,超標110倍。當時預計污染物前鋒于12月6日凌晨到達G省H市飲用水水源地。12月7日18時C江F省和G省交界處超標3.2倍,H市I水廠取水口上游2 km的斷面超標2.3倍。整個流域污染物逐步向下游擴散,濃度整體上進一步下降。

      圖1 尾礦庫2#排水井破損現場照片

      圖2 尾礦庫排水系統示意圖

      1.2 銻的特性與執行標準

      銻(Sb)是一種有毒的、生物體非必需的化學元素,對人體及生物具有慢性毒性及致癌性,在水環境中主要以五價銻形式存在。國內外尚未出現銻急性或者慢性損傷的案例。

      我國《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)[1]表3“集中式生活飲用水地表水源地特定項目標準限值”中規定銻濃度限制值為0.005 mg·L?1,對其他功能水體銻濃度未作規定?!渡铒嬘盟l生標準》(GB 5749-2006)[2]將銻列為非常規指標,其限值為0.005 mg·L?1。在行業標準方面,《錫、銻、汞工業污染物排放標準》(GB 30770-2014)[3]規定現有企業水污染物排放限值為1.0 mg·L?1,新建企業水污染物排放限值為0.3 mg·L?1,特定區域排放限值為0.3 mg·L?1。世界衛生組織規定飲用水標準[4]中銻的濃度限值為0.02 mg·L?1。

      表3 E、F、G三省銻的遷移過程

      G省H市區最主要的集中式飲用水取水口位于C江F省和G省交界下游約60 km處。應急處置專家根據污染形勢和水文條件判斷,該取水口銻濃度可能超標,如不采取有效措施,將會影響H市區正常供水。鑒于受事件影響的B河匯入C江,故將應急處置工作目標確定為:地表水體中銻濃度達到集中式生活飲用水地表水源地特定項目標準限值的0.005 mg·L?1;其他重金屬項目評價標準執行《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)[1]Ⅲ類標準(按照《甘肅省地表水功能區劃2012—2030年》,西漢水屬于Ⅲ類功能區)。

      2. 次生突發環境事件應急處置措施

      事故發生后,11月27日晚,E、F、G三省政府及環保、水利等有關部門聯合召開了現場工作會。會上確定本次突發環境事件整體處置思路為:E省要堅決切斷污染源,并沿途設置攔截設施;F省要全力以赴做好污染物攔截和處置工作;G省H市水廠在專家指導下儲備好應急物資,做好應急準備,全力保障H市飲用水安全。三省建立了聯動與信息通報機制,及時向社會發布事件動態信息。

      2.1 切斷污染源

      在事件發生的第一時間,E省安監局組織專家按照“應急封堵—臨時加固—永jiu加固”的工作思路,開展了排水井封堵工作。永jiu加固工程于2016年1月14日完工,避免了尾礦砂再次泄露。其次,為了避免噴涌到A河的尾礦砂被河水攜帶到下游,自12月13日開始啟動了A河永jiu性改道工作,通過在原河道和新河道之間砌筑河堤的方式,將河道向遠離涵洞方向改道80 m,于2016年4月18日竣工。最后,對涵洞口出水,建設加固和防滲的沉淀池,并在沉淀池中通過混凝沉淀技術處理涵洞出水。通過上述措施,在河床存在上游污染、銻污染物持續溶解析出的情況下,自12月20日開始,A河入B河河口處的銻污染物濃度被控制在超標4倍以下,達到了切斷污染源頭的目標。

      2.2 截污工程

      此次突發污染事件中,E省承擔攔截污染物的主要責任,通過控制B河出E省的流量,可為H市水廠應急處置爭取時間。從11月30日起實施的攔截措施包括:1)通過在A河、B河的干流、支流上建設攔水壩198座,共攔截污染水體385×104m3;2)對B河B1水電站落閘以攔截污染物;3)對B河支流的B2水電站、B3水電站落閘蓄水,減小未污染河水下泄造成下游污染水體量增大。

      通過上述措施,自12月3日13時開始,B河出省流量控制為3~5 m3·s?1(較之前流量平均減少約80%),并持續29 h。根據流量變化推算,相關措施為下游應急處置工作爭取了約134 h。由于構筑壩體數量較多并存在一定的安全隱患,自12月4日0時起,按照“先上游后下游,先干流后支流”和“險壩優先、總量控制、兼顧稀釋”的原則,對B河流域攔截壩實施泄流放水。

      2.3 污染物濃度削減

      因尾礦砂泄漏量大,為確保C江I市水廠供水安全,在切斷污染源并實施截污工程的基礎上,采用投藥沉淀法將污染河流中的銻沉降,削減受污染河道中的銻濃度。專家組對比了0~2 ℃下,直接投加硫化鈉、聚合硫酸鐵和“硫化鈉+聚合硫酸鐵”3種方法對銻的去除效果,發現采用“硫化鈉+聚合硫酸鐵”法去除效果zui好(3種試驗方法及處理效率見表1),更能適應低溫環境。該法利用廢水中重金屬離子具有膠體的沉降穩定性和聚合不穩定性,聚合硫酸鐵既可破壞膠體的穩定性,又可促進重金屬離子與硫化鈉生成硫化物沉淀,從而去除水中銻離子。該法在實施過程中產泥量少,淤泥不容易復溶,對銻去除率zui高可達到97%,但應特別注意硫化鈉的投加量。硫化鈉在水中會形成溶解性H2S、HS?、S2-以及存在于懸浮物中的可溶性硫化物等物質。若投加過量可能導致水體顏色發黑,產生刺激性臭味。而水中的硫化物容易水解,以H2S形式釋放到空氣中,被大量吸收后會產生惡心、嘔吐,甚至呼吸困難等。因此,在投加前應做好小試試驗,摸清zui佳投加量,做到jing準投加,將硫化鈉對河道的影響降至zui低。突發環境事件應急處置過程中使用硫化鈉時應注意,其水溶液呈堿性,觸及皮膚和毛發時會造成灼傷。硫化鈉水溶液在空氣中會被緩慢氧化成硫代硫酸鈉、亞硫酸鈉、硫酸鈉和多硫化鈉。因硫代硫酸鈉的生成速度較快,故硫化鈉氧化的主要產物是硫代硫酸鈉。硫化鈉在空氣中潮解,并發生碳酸化而變質,不斷釋放出硫化氫氣體,因此,在操作過程中應特別注意個人防護。

      表1 3種試驗方法及除銻效率

      E省投藥降污工作的具體運行方式有2類:一類是用于處理高銻濃度水,主要包括事發點圍堰區投藥點;另一類是用于降低A河入B河銻濃度的投藥點,主要包括A1、A2和A3投藥點。F省投藥點在B河上F1水庫下游約3.9 km和9.9 km處分別設置了2個應急投藥點。各投藥點投藥工藝、運行時間以及投藥效果等詳見表2。F省B河投藥降污效果見圖3。

      表2 本次事件主要應急原位除銻工程與技術方法匯總表


      圖3 F省B河投藥降污效果圖

      2.4 清除受污染河道底泥

      采用硫化鈉法產生的沉淀物,有再次復溶的風險,且對底棲生物具有潛在危害。為此,自12月1日起,對A河、B河沉積物進行清淤。一是清理圍堰內的污染底泥,并清運到棄渣場集中堆放;二是利用A河斷流時機,集中清理處置污染底泥及岸灘沉積物;三是持續清理各投藥點的沉積污染物。截至2016年1月31日,應急處置期間總清污量約13 700 t,其中河道及重點區域清運尾砂約2 600 t,清理河道砂石和淤泥混合物等約11 100 t。受污染河道底泥經脫水至含水率80%后,交由有資質的單位處置。根據《國家危險廢物名錄(2016版)》中新增“危險廢物豁免管理清單”規定,由危險化學品、危險廢物造成的突發環境事件及其處理過程中產生的廢物,在轉移和處置或利用過程中可不按危險廢物進行管理。

      2.5 水利調蓄

      在F省,通過對F1水庫和F2水庫的水利調蓄,在攔截污染物、蓄水稀釋降低銻濃度峰值等方面發揮了重要作用,亦為下游布設投藥點、筑設攔截壩以及H市布設應急輸水管道和I水廠工藝改造等爭取了寶貴時間。G省H市城區下游5個縣區的30個鄉鎮、266處集中供水工程均在C江沿線取水,涉及供水人口29.6×104人。為保障下游群眾供水安全,自12月7日起,3次調度G1水電站增加下泄流量,以稀釋污染水體。自12月24日8時起,C江H市I水廠取水點上游斷面開始達標,調水稀釋處置措施隨即停止。

      2.6 供水保障

      E省及F省采取了以下供水保障措施:告知E省及F省沿線群眾停止從A河、B河取水,停用A河、B河沿河附近的井水、泉水;對A河、B河流域的集中式飲用水源和居民自備井開展監測,對超標的自備井全部進行了封堵或拆除;針對飲用水不達標的區域,通過引入山泉水或者接城市管網的應急供水管線。

      G省主要從2個方面開展供水保障:一是啟用備用水源;二是對開展水廠除銻工藝改造。除銻工藝采用酸性條件下硫酸聚鐵沉降法,除銻工藝效果詳見圖4。I水廠除銻工藝從12月7日7時開始運行,至12月29日結束,共運行22 d,處理的原水銻濃度zui高達0.016 7 mg·L?1(超標2.34倍),出廠濃度穩定在0.004 mg·L?1以下。

      圖4水廠除銻工藝效果圖

      3. 銻污染物遷移及超標河道應急處置效果

      污染物銻從E省尾礦庫噴出后進入A河,然后匯入B河;進入F省并匯入C江后,進入G省H市。在E、F、G三省各斷面污染物銻的遷移過程見表3。

      3.1 E省境內銻遷移過程及應急處置效果

      根據E省環境應急監測數據及模擬計算結果,污染物銻在E省重點斷面的遷移過程為:11月24日5時即距事發7.5 h后,污染團前峰到達A河與B河交匯口;11月25日19時即事發46 h后,污染團前峰到達出E省斷面;11月26日2時即事發53 h后,污染團前峰到達E、F省交界處。E省境內污染團峰值出現在事發點處,峰值濃度為2.8 mg·L?1,超標倍數為559。2016年1月25日20時即事發63 d后,A河與B河交匯口斷面、出E省斷面持續穩定達標;1月28日20時即事發67 d后,E、F省交界處斷面持續穩定達標。

      3.2 F省境內銻遷移過程及應急處置效果

      根據對F省環境應急監測數據的分析,污染物銻在F省重點斷面的遷移過程為:11月27日4時即事發79 h后,污染團前峰到達F1水庫壩首;11月28日12時即事發112 h后,污染團前峰到達B河匯入C江下游1 km處;12月1日22時即事發194 h后,污染團前峰到達F2水庫庫首;12月4日6時即事發250 h后,污染團前峰到達出F省斷面。F省境內污染團峰值出現在E省入F省2 km監測斷面處,峰值濃度為0.614 3 mg·L?1,超標倍數為121.9。

      12月26日12時即事發33 d后,出F省斷面持續穩定達標;2016年1月4日10時即事發44 d后,B河匯入C江下游1 km處斷面持續穩定達標;1月28日20時即事發67 d后,E省入F省2 km監測斷面持續穩定達標。

      3 3 G省境內銻遷移過程及應急處置效果

      根據對G省環境應急監測數據的分析,污染物銻在G省重點斷面的遷移過程為:12月4日18時即事發267 h后,污染團前峰到達F、G省交界處;12月7日2時即事發317h后,污染團前峰到達H市飲用水源地上游2 km。G省境內污染團峰值出現在F、G省交界處監測斷面,峰值濃度為0.028 6 mg·L?1,超標倍數為4.72;H市飲用水源地上游2 km斷面處,峰值濃度為0.020 9 mg·L?1,超標倍數為3.2。2015年12月24日8時即距事發31 d后,H市飲用水源地上游2 km斷面持續穩定達標;12月26日0時即距事發33 d后,F、G省交界斷面持續穩定達標。

      4. 結語

      根據轄區內銻質量濃度達標情況,E、F、G三省分別解除應急狀態:2015年12月31日,H市人民政府宣布解除應急狀態,2016年1月29日,E省人民政府宣布解除應急狀態,2016年2月1日,F省人民政府宣布解除應急狀態。截至2016年2月1日,該事件應急處置工作全線解除。

      此次E省某尾礦庫泄漏次生突發環境事件的污染物排放量大、水體污染物濃度高、污染物擴散跨三省、應急處置難度大。本次突發環境事件的處置過程中,采用了斷污染源、筑壩攔截、投藥降污、河底清淤、飲用水廠應急除銻等應急處置措施,延緩了污染團到H市I水廠的時間、有效降低了河道銻濃度,保障了受影響地區的供水,減小了突發事件的影響程度與范圍。通過現場試驗,研究確定了低溫(0~2 ℃)條件下應對銻污染的河道應急除銻技術,實施了3省11個斷面的投藥處置。該環境應急技術的開發可為我國冬季河流或湖庫水環境突發重金屬污染事件提供參考。

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