【关键词】石油开发,环境风险,防范措施
1风险事故环境影响分析
石油开发过程中如果发生事故,可引起原油和含油污水泄漏,对周围环境造成不同程度的影响。
1.1对大气环境的影响分析
各种事故导致的伴生气或原油泄漏,都会直接影响大气环境。(1)伴生气泄漏的影响。对大气环境影响较大的伴生气泄漏多发生于井喷事故,井喷时大量伴生气排入大气,使局部大气中的烃类浓度剧增。(2)原油泄漏的影响。原油泄漏时,其中的轻组份逐渐挥发进入大气,造成对大气环境的影响。此时,局部大气中烃类浓度高出正常情况的数倍或更多,但不会超过井喷时因伴生气排放对大气的影响强度,更不会导致大气环境的明显恶化。
1.2对地表水的影响分析。如果发生管线破裂,造成持续溢流或短时间内的急速降水造成的雨水泄流不畅,出现的污水漫溢等事故,均会造成原油污染地表水体。受污染的水体在向油井周围漫流直至散失的过程中,污染物会随之扩散,从而扩大了污染范围,并使沿途土壤和植被受到污染。
1.3对地下水的影响分析。一般来说,油田发生事故泄漏的原油和含油污水对地下水不会造成直接影响,在大量原油泄漏未加以回收的情况下,原油可通过在土壤中的渗透,污染浅层地下水。发生井漏或油水窜层现象,会直接污染地下水,所以在钻井或作业时应严格执行有关操作规程,防止对地下水的污染。
1.4对生态环境的影响分析。事故性原油的大规模泄漏可影响周围生态系统,危害动物与植物生长。其中,对植物的影响尤为显著,原油黏附于枝叶,阻止植物进行光合作用,可使植物枯萎死亡;在土壤中粘附于植物根系,可阻止植物吸收水分和矿物质而死亡。原油泄漏会引起植被退化,改变生态系统各组成成份的生态位,改变群落组成、生态系统结构及对人类的服务功能,对生态系统产生显在与潜在的累积影响。
2环境风险防范措施
2.1钻井、井下作业事故风险预防措施:(1)设计、生产中采取有效预防措施,严格遵守钻井的安全规定,在井口安装防喷器和控制装置,杜绝井喷的发生。(2)使用的泥浆参数必须符合钻井地质技术的规定要求。(3)在钻开油气层前必须加重泥浆的密度,使泥浆的液柱压力大于地层压力约3~5MPa,井场的重泥浆储备量必须为井筒容积的1.5~2倍,并且还应储备足够量的泥浆加重剂。(4)井控操作实行持证上岗,各岗位的钻井人员有明确的分工,并且应经过井控专业培训。(5)井场设置明显的禁止烟火标志;井场钻井设备及电器设备、照明灯具符合防火防爆的安全要求,井场安装探照灯,以备井喷时钻台照明。(6)定时清除柴油机排气管内的积炭,并在排气管上安装防火冷却水管线,以防井喷时排气管迸出火星引起着火,排气管出口与井口相距不少于15m。(7)柴油储罐设置在井场主导风向上风向,与井口的距离不得小于50m,并修筑防火墙。
2.2油气集输事故风险预防措施:(1)集输管线敷设前,应加强对管材和焊接质量的检查,严禁使用不合格产品。(2)在集输管线的敷设线路上应设置永久性标志。(3)管线穿越活动断裂带时,应确定断层走向,使管道与断层有一个理想的交角,使埋地管线在断层错位作用下单纯受拉,从而增强管线抵抗断层位移和保持管身结构完整的能力。(4)按规定进行设备维修、保养,及时更换易损及老化部件,防止油气泄漏事故的发生。(5)加强自动控制系统的管理和控制,严格控制压力平衡。(6)完善各站场的环境保护工程,及时清除、处理各种污染物,保持安全设施的完好,杜绝火灾的发生。(7)定期对管线进行巡视,应加强管线和警戒标志的管理工作。
2.3站场事故风险预防措施:(1)平面布局科学合理:平面布置中尽量将火灾危险性相近的设施集中布置,并保持规定的防火距离;有油气散发的场所布置在有明火或散发火花地点的当地全年最小频率风向的上风侧。(2)在建、构筑物区域内设置接地装置,必要时可加装消雷器。工艺设备、塔、架等设置防静电接地装置;变压器等采用避雷器作为防雷保护。(3)按规定配置齐全各类消防设施,并定期进行检查,保持完好可用。(4)站场内的装置区、泵房等均为爆炸火灾危险区域,区域内的配电设备均应采用防爆型;根据各建筑物的不同防爆等级采取相应的防爆措施。(5)在可能产生易燃易爆介质泄漏的地方,设置可燃气体检测报警器,以便及时发现事故隐患。
3风险事故应急环境监测
3.1应急监测组织管理。应急监测组织由应急指挥部、应急监测组组成。应急指挥部负责向地方政府环境保护管理部门报告突发事件的污染危害程度与处置情况;同时调集、指挥、协调各方面救援力量;负责相关信息工作。应急监测组接到事故报警后,应迅速赶赴现场,开展现场勘查,掌握事故发生的有关证据,全面分析、判断、确定事故发生的真正原因;负责对污染现场的应急监测工作,根据监测数据科学分析污染变化趋势,为指挥部决策提供科学支持;负责对污染实施跟踪监测,为应急工作的终止提供科学依据。
3.2应急监测方案。应急监测方案要围绕科学、有效和周全的目标来确定。方案科学指的就是技术内容要有针对性,获取的监测数据能够反映污染特点和污染面。应急监测方案应根据不同的污染特性设定相应的监测项目。方案有效就是要体现监测数据的快速和高效,作为事故求援现场总指挥,希望在最快的时间内得到最准确、最完整的监测数据,环境应急监测方案既要从技术角度又要从组织角度确保所提供数据的“快”与“准”,且该数据还要在事故善后处理中发挥作用。方案周全就是在确保监测数据及时报出的前提下,保证监测工作在一定的时间内能持续满足要求,有的应急监测可能持续数日,方案不仅要考虑到污染程度和污染范围,布点尽量合理,还要考虑监测人员的人身安全、监测器材和试剂的配备,必要时可请求其他部门的支持与配合。
3.3应急监测装备。根据石油开发过程中环境突发事件的特点,环境应急监测需配备气体测定仪便携式仪器或专用气体检测管,便携式气相色谱;需配备的水质测定仪有石油类、化学耗氧量和溶解氧分析仪等或水质检测管,流动水质实验室;需配备监测人员防护设施,如空气呼吸器、防护服(靴)等;为适应有关安全紧急求援中心的要求,配备专用环境应急监测车。
一场重大劫难后,事故应急处置往往需持续数日,尤其是后续土壤修复,甚至经年。
水环境风险尚可控
化学品爆炸事故造成的污水必须优先处置,否则一旦下雨防堵不及,会造成污染扩散。在探讨处置方案时,天津港事故现场专家组曾对周边几家污水处理厂进行比选,最后选定距爆炸现场最近的保税区扩展区污水处理厂,处理雨污管网内的废水与消防废水。
现场指挥部还确定了一个废水处置途径,即通过专用的罐装运输车,将废水转运至40余公里之外的天津合佳威立雅危废处置中心,主要承担现场隔离区的明渠、水坑、水塘等低洼汇水区内的高浓度废水。
传统的市政污水处理厂通常采用生物法处理废水,含危化品的高浓度废水要依赖物理、化学等方法特殊处理,两者技术路线不同。“只要不计成本,技术上不是难题。”北控水务集团有限公司技术中心副总经理薛晓飞分析,处理每吨危化品废水的成本几十元,处理同量的市政污水仅需几角钱,甚至几分钱。
最棘手的是废水量太大,处理时间长。现场区的排海口、市政管网全部被封堵,防止污染源外泄,这导致大量高浓度含氰化物废水淤积。据《中国环境报》报道,事故现场存有约6万吨废水。
数十辆运输车、抽水车与挖掘机被调往封闭区紧急作业。至8月21日,天津市政府副市长王宏江称,封闭区内的污水已处理了3060吨。
令专家组不安的还有,爆炸发生后,在原点形成一个直径约100米、积满水的大坑,看上去像一只睁大的巨眼望向天空。以水坑为中心的警戒区内,氰化物超标严重。
根据环保应急工作组的测定,大水坑中废水的氰化物平均超标40多倍,另外,PH值也出现超标,在10-11之间,碱性很强。
云南省环境监测中心站站长助理王立前对《财经》记者分析,碱性废水比酸性废水危害小,因为氰化钠不能遇酸,遇酸会变成剧毒的氢氰酸,在碱性环境下,氰化物比较稳定。
污水处置还增设了一道破氰专项装置,由前去支援的清华大学等机构专家制定。核心区内高浓度污水的破氰处理将原地进行,然后转运。所谓破氰处理,就是利用化学反应,将氰根离子中的碳原子和氮原子拆散,从而将氰化物分解成低毒物或无毒物,如氮气和碳酸盐等。到现场之前,专家已做过破氰效果与效率的紧急实验。
经过破氰处理的废水,再通过污水处理厂、危废处置中心,经多个无害化处理环节,水质达标后再排放入海。一位在现场的环保部专家说:“上级有两点要求,一是不能只满足达标值,要执行更高级别,达到污染前的背景值再外排;二是确保一滴未经处理的水都不能外漏。”
截至8月26日,大坑周边积水点内废水,已经用罐车运出。然而,由于大坑附近土壤松软、不能承载罐车重量,运出废水方案不适用大坑内废水。据媒体报道,大坑中6万吨污水量,需要预备出10倍的储水能力,也就是达到60万吨水的储水能力。
一套破氰设备日处理污水5000吨左右。一位天津市环保系统官员说:“现场计划增加设备进行积水清理,要彻底处理完毕预计可能三个月。”
相比地表水的封闭式控制,目前对地下水的监测略显不足。地表水环境监测点位共42个,海水环境监测点6个,而地下水监测点仅有8月22日设置的一个。根据当天的监测数据,地下水中检出氰化物,未超标。
一位曾去过现场的环保系统专家对《财经》记者说:“一个监测点是不够的,要想掌握全面情况,应布设更多的地下水监测点。”
地下水一旦被污染,修复的难度将远远超过地表水治理,且修复周期长。北京师范大学水科学学院教授王红旗说,此次事故幸好有地域特殊性,即使发生了地下渗漏,主要污染对象也是海洋,而不会对水源地造成威胁。
天津港是填海造地项目,事故发生地靠近渤海海域,海水与地下水互通,污染浓度会受到海水稀释;另一方面,相比地表水的径流速度,地下水的污染物扩散速度会相对缓慢。
土壤修复方案待定
由于爆炸事发地邻近住宅区,土壤污染的治理成为社会各界尤其是附近居民关注的核心问题之一。一位在现场的环保部固废中心人士告诉《财经》记者,在应急处置结束之后,后续要修复土壤。这项内容已被列入事故指挥部的工作范畴,但具体修复方案尚未确定,目前处于准备启动的状态。
与常规项目相比,天津爆炸事故的遗留场地复杂得多。
中国环境科学院固体废物污染控制技术研究所所长王琪表示,常规污染场地是多年积累的污染造成,污染源相对容易确定,污染物迁移途径与范围可根据扩散模型测算出大致规律,而天津事故麻烦之处是,污染物的污染规律不易掌握。
比如,事故现场是多种危化品仓储库,遗留污染物不明,而且爆炸过程中不排除发生二次化学反应生成新污染物;污染扩散途径多,爆炸过后除了空气和水、土层等自然条件以外,还可以通过喷溅、挥发、沉积以及自然散落等途径造成环境污染。
在清华大学环境学院教授刘建国看来,突发环境事故在各界高度关注之下,现场应对处置的紧迫性更强,制定修复方案时不可能做到常规污染场地项目的长时间论证、比较。并且,客观限制因素较多,还要在敏感事故中严防可能发生的次生事故。
据官方公布的数据,事故场地曾存包括硝酸铵、硝酸钾在内的氧化物1300吨左右,金属钠、金属镁等易燃物约500吨。这些危险品基本上在参与大爆炸后分解了。
中国科学院生态环境研究中心副主任杨敏研究员告诉《财经》记者,一般情况下,硝酸铵、硝酸钾并不具有特别的危害,只是当有大的外力,如撞击、高温时才会发生爆炸。而且,爆炸后形成的是比较简单的物质如氮气、水等,总体上危害不会很大。
需要关注的是氰化物的污染。爆炸前现场存有700吨氰化钠,后期工作人员在核心区已清理收集近200吨,并将它们安全运出。也就是说,可能有500吨氰化钠被散播遗留在环境中。
氰化物是冶金、化工、制药、纤维制造等工业排放的主要污染物,国内有治理的成熟方法。通过处理受氰化物污染的土壤,可以使氰化物分解成低毒物或无毒物。因此,与重金属和有机物的污染土壤相比,氰化物的处理难度相对较低。杨敏认为,现场危险品的处理工作要尽快掌握污染物的种类和含量,然后进行污染物的截留和妥当处理。
按轻重缓急进行分期治理,也是国外处理突发环境事故污染场地的原则。位于美国新泽西州的ChemicalControlCorporation场地,曾长期作为危废储存、处理场地,接收过不同类型的化学品。这块场地在1980年发生了一起火灾及爆炸事故,引发了土壤、水污染等严重后果。
该场地彻底治理,分三个步骤:首先,是历时一年的应急处置,主要是清理所有雨水管网、打捞周边地表水污染物,以及移除场地周边的所有容器,并完成有针对性的初步场地调查;之后,是全面调查和评估,经多轮论证,七年后,美国国家环保局才确定最终修复方案,选择了固化稳定化技术。最终,直到1993年12月修复工程竣工。
竣工并不代表修复工程结束了。按美国国家环保局规定,该场地每五年要进行一次评估,经三次评估来验证是否达到修复决策目标。因此,直到2009年,整个修复工作才彻底完成,最终的评估结果显示该地块能满足对人体健康和环保的要求。
在天津港事故现场,危化品清理和废水治理工作进行的如火如荼,加之邻近住宅区,因此,污染土采取了转运、在别处存放的异位修复法。其实,在常规的污染场地项目中,更受业界推崇的是原位修复法,此法可以减少外运污土带来的环境风险。
自8月20日起,中铁十八局五公司,开始在天津港海铁一号路,建设高1.2米的存放池,该池有防渗结构,能存放2.4万方污土。
上述环保部专家告诉《财经》记者,该存放池只是短期封存污土,最终还要原地或再转运出去修复,最终的修复方案尚未确定。第一步要对现场含危废物质的土壤进行简单洗消处理,下一步就会转运到临时存放池中,应急处置结束后再进行彻底修复。
全面评估还须时日
大水坑内的水处理完后,坑内底泥该如何处理?这给现场环保专家组出了一道难题。污染场地的治理对象通常还包括含高危、有害物质的渣和屑,以及附有大量有毒物质的底泥等。
2005年11月13日中石油吉林石化公司双苯厂爆炸,事故污染场地涉及约3公里长的地下排水涵管,其中沉积物的清除属于地下密闭空间作业,且其中积水较多,是修复工程的难点。
“当时一个有利条件是正处于冬天,零下20摄氏度的低温把管网中的底泥给冻住了。我们采取机械和人工结合的方法,一点点抠出来,再送到危废处置焚烧炉中处理掉。”刘建国参与了该事故应急处置和场地调查修复,他回忆,方案确定后,整个处置过程耗时四个多月才完成。针对不同污染物,上述爆炸后的善后处置采取了安全填埋、高温焚烧以及生化处理等技术结合应用。
污染场地修复技术虽有多种可供选用,天津港事故后场地的修复方案尚未敲定。《财经》记者获悉,原因主要有:应急阶段远未结束,后续更漫长的治理还无暇顾及;事故现场的后续土地利用方向尚未明确,还无法确定最终的修复目标值,进而无法拿出最终的技术路线。更为关键的是,决定修复方案的基本前提――全面的污染风险评估报告尚未完成。
自8月16日起,天津市环境监测站在事故区5公里内,布设73个土壤环境监测点。8月22日,官方公布,测出16个土样有氰化物,但均不超标,大致方位是事故点南侧和东部偏北。借此事故,应该建立一套突发环境事故善后处置长期监控和评估机制,实行分级管理、及时公布。如此才能让民众放心
天津港“遗毒”清理持久战
本刊记者高胜科贺涛孙爱民/文
距离天津港“8・12”事故现场2公里的天津港保税区扩展区污水处理厂,在爆炸中部分设施损坏,紧急抢修。爆炸发生翌日下午,这家市政污水处理厂临危受命,负责处理事故区内废水。
一场重大劫难后,事故应急处置往往需持续数日,尤其是后续土壤修复,甚至经年。
水环境风险尚可控
化学品爆炸事故造成的污水必须优先处置,否则一旦下雨防堵不及,会造成污染扩散。在探讨处置方案时,天津港事故现场专家组曾对周边几家污水处理厂进行比选,最后选定距爆炸现场最近的保税区扩展区污水处理厂,处理雨污管网内的废水与消防废水。
现场指挥部还确定了一个废水处置途径,即通过专用的罐装运输车,将废水转运至40余公里之外的天津合佳威立雅危废处置中心,主要承担现场隔离区的明渠、水坑、水塘等低洼汇水区内的高浓度废水。
传统的市政污水处理厂通常采用生物法处理废水,含危化品的高浓度废水要依赖物理、化学等方法特殊处理,两者技术路线不同。“只要不计成本,技术上不是难题。”北控水务集团有限公司技术中心副总经理薛晓飞分析,处理每吨危化品废水的成本几十元,处理同量的市政污水仅需几角钱,甚至几分钱。
最棘手的是废水量太大,处理时间长。现场区的排海口、市政管网全部被封堵,防止污染源外泄,这导致大量高浓度含氰化物废水淤积。据《中国环境报》报道,事故现场存有约6万吨废水。
数十辆运输车、抽水车与挖掘机被调往封闭区紧急作业。至8月21日,天津市政府副市长王宏江称,封闭区内的污水已处理了3060吨。
令专家组不安的还有,爆炸发生后,在原点形成一个直径约100米、积满水的大坑,看上去像一只睁大的巨眼望向天空。以水坑为中心的警戒区内,氰化物超标严重。
根据环保应急工作组的测定,大水坑中废水的氰化物平均超标40多倍,另外,PH值也出现超标,在10-11之间,碱性很强。
云南省环境监测中心站站长助理王立前对《财经》记者分析,碱性废水比酸性废水危害小,因为氰化钠不能遇酸,遇酸会变成剧毒的氢氰酸,在碱性环境下,氰化物比较稳定。
污水处置还增设了一道破氰专项装置,由前去支援的清华大学等机构专家制定。核心区内高浓度污水的破氰处理将原地进行,然后转运。所谓破氰处理,就是利用化学反应,将氰根离子中的碳原子和氮原子拆散,从而将氰化物分解成低毒物或无毒物,如氮气和碳酸盐等。到现场之前,专家已做过破氰效果与效率的紧急实验。
经过破氰处理的废水,再通过污水处理厂、危废处置中心,经多个无害化处理环节,水质达标后再排放入海。一位在现场的环保部专家说:“上级有两点要求,一是不能只满足达标值,要执行更高级别,达到污染前的背景值再外排;二是确保一滴未经处理的水都不能外漏。”
截至8月26日,大坑周边积水点内废水,已经用罐车运出。然而,由于大坑附近土壤松软、不能承载罐车重量,运出废水方案不适用大坑内废水。据媒体报道,大坑中6万吨污水量,需要预备出10倍的储水能力,也就是达到60万吨水的储水能力。
一套破氰设备日处理污水5000吨左右。一位天津市环保系统官员说:“现场计划增加设备进行积水清理,要彻底处理完毕预计可能三个月。”
相比地表水的封闭式控制,目前对地下水的监测略显不足。地表水环境监测点位共42个,海水环境监测点6个,而地下水监测点仅有8月22日设置的一个。根据当天的监测数据,地下水中检出氰化物,未超标。
一位曾去过现场的环保系统专家对《财经》记者说:“一个监测点是不够的,要想掌握全面情况,应布设更多的地下水监测点。”
地下水一旦被污染,修复的难度将远远超过地表水治理,且修复周期长。北京师范大学水科学学院教授王红旗说,此次事故幸好有地域特殊性,即使发生了地下渗漏,主要污染对象也是海洋,而不会对水源地造成威胁。
天津港是填海造地项目,事故发生地靠近渤海海域,海水与地下水互通,污染浓度会受到海水稀释;另一方面,相比地表水的径流速度,地下水的污染物扩散速度会相对缓慢。
土壤修复方案待定
由于爆炸事发地邻近住宅区,土壤污染的治理成为社会各界尤其是附近居民关注的核心问题之一。一位在现场的环保部固废中心人士告诉《财经》记者,在应急处置结束之后,后续要修复土壤。这项内容已被列入事故指挥部的工作范畴,但具体修复方案尚未确定,目前处于准备启动的状态。
与常规项目相比,天津爆炸事故的遗留场地复杂得多。
中国环境科学院固体废物污染控制技术研究所所长王琪表示,常规污染场地是多年积累的污染造成,污染源相对容易确定,污染物迁移途径与范围可根据扩散模型测算出大致规律,而天津事故麻烦之处是,污染物的污染规律不易掌握。
比如,事故现场是多种危化品仓储库,遗留污染物不明,而且爆炸过程中不排除发生二次化学反应生成新污染物;污染扩散途径多,爆炸过后除了空气和水、土层等自然条件以外,还可以通过喷溅、挥发、沉积以及自然散落等途径造成环境污染。
在清华大学环境学院教授刘建国看来,突发环境事故在各界高度关注之下,现场应对处置的紧迫性更强,制定修复方案时不可能做到常规污染场地项目的长时间论证、比较。并且,客观限制因素较多,还要在敏感事故中严防可能发生的次生事故。
据官方公布的数据,事故场地曾存包括硝酸铵、硝酸钾在内的氧化物1300吨左右,金属钠、金属镁等易燃物约500吨。这些危险品基本上在参与大爆炸后分解了。
中国科学院生态环境研究中心副主任杨敏研究员告诉《财经》记者,一般情况下,硝酸铵、硝酸钾并不具有特别的危害,只是当有大的外力,如撞击、高温时才会发生爆炸。而且,爆炸后形成的是比较简单的物质如氮气、水等,总体上危害不会很大。
需要关注的是氰化物的污染。爆炸前现场存有700吨氰化钠,后期工作人员在核心区已清理收集近200吨,并将它们安全运出。也就是说,可能有500吨氰化钠被散播遗留在环境中。
氰化物是冶金、化工、制药、纤维制造等工业排放的主要污染物,国内有治理的成熟方法。通过处理受氰化物污染的土壤,可以使氰化物分解成低毒物或无毒物。因此,与重金属和有机物的污染土壤相比,氰化物的处理难度相对较低。杨敏认为,现场危险品的处理工作要尽快掌握污染物的种类和含量,然后进行污染物的截留和妥当处理。
按轻重缓急进行分期治理,也是国外处理突发环境事故污染场地的原则。位于美国新泽西州的ChemicalControlCorporation场地,曾长期作为危废储存、处理场地,接收过不同类型的化学品。这块场地在1980年发生了一起火灾及爆炸事故,引发了土壤、水污染等严重后果。
该场地彻底治理,分三个步骤:首先,是历时一年的应急处置,主要是清理所有雨水管网、打捞周边地表水污染物,以及移除场地周边的所有容器,并完成有针对性的初步场地调查;之后,是全面调查和评估,经多轮论证,七年后,美国国家环保局才确定最终修复方案,选择了固化稳定化技术。最终,直到1993年12月修复工程竣工。
竣工并不代表修复工程结束了。按美国国家环保局规定,该场地每五年要进行一次评估,经三次评估来验证是否达到修复决策目标。因此,直到2009年,整个修复工作才彻底完成,最终的评估结果显示该地块能满足对人体健康和环保的要求。
在天津港事故现场,危化品清理和废水治理工作进行的如火如荼,加之邻近住宅区,因此,污染土采取了转运、在别处存放的异位修复法。其实,在常规的污染场地项目中,更受业界推崇的是原位修复法,此法可以减少外运污土带来的环境风险。
自8月20日起,中铁十八局五公司,开始在天津港海铁一号路,建设高1.2米的存放池,该池有防渗结构,能存放2.4万方污土。
上述环保部专家告诉《财经》记者,该存放池只是短期封存污土,最终还要原地或再转运出去修复,最终的修复方案尚未确定。第一步要对现场含危废物质的土壤进行简单洗消处理,下一步就会转运到临时存放池中,应急处置结束后再进行彻底修复。
全面评估还须时日
大水坑内的水处理完后,坑内底泥该如何处理?这给现场环保专家组出了一道难题。污染场地的治理对象通常还包括含高危、有害物质的渣和屑,以及附有大量有毒物质的底泥等。
2005年11月13日中石油吉林石化公司双苯厂爆炸,事故污染场地涉及约3公里长的地下排水涵管,其中沉积物的清除属于地下密闭空间作业,且其中积水较多,是修复工程的难点。
“当时一个有利条件是正处于冬天,零下20摄氏度的低温把管网中的底泥给冻住了。我们采取机械和人工结合的方法,一点点抠出来,再送到危废处置焚烧炉中处理掉。”刘建国参与了该事故应急处置和场地调查修复,他回忆,方案确定后,整个处置过程耗时四个多月才完成。针对不同污染物,上述爆炸后的善后处置采取了安全填埋、高温焚烧以及生化处理等技术结合应用。
污染场地修复技术虽有多种可供选用,天津港事故后场地的修复方案尚未敲定。《财经》记者获悉,原因主要有:应急阶段远未结束,后续更漫长的治理还无暇顾及;事故现场的后续土地利用方向尚未明确,还无法确定最终的修复目标值,进而无法拿出最终的技术路线。更为关键的是,决定修复方案的基本前提――全面的污染风险评估报告尚未完成。
自8月16日起,天津市环境监测站在事故区5公里内,布设73个土壤环境监测点。8月22日,官方公布,测出16个土样有氰化物,但均不超标,大致方位是事故点南侧和东部偏北。
多位受访土壤修复专家指出,5公里范围内布设73个土壤点位远远不够,无法全面、系统掌握场地污染实情。何况,深层土壤采样分析仍在进行中。
一位中科院土壤修复专家对《财经》记者分析,“按规范要求,这块场地应网格状布设上万个点位,考虑到场地类型单一、事故刚发生土壤污染迁移慢,至少也得布设上千个点位。73个点位只能做到大概的摸底。”
现场工作人员的难处是,上述建议受现场客观条件限制很难实施,现场周边并非空地,而是建成的住宅区。一位现场专家诉苦说,“如按采样规范,采样目标只能是土壤,但网格点位恰好可能是一栋房子,无法采集。”
环保部环境风险与损害鉴定评估研究中心已派驻专家进入现场,对土壤、地下水等环境影响全面评估。《财经》记者获悉,由于现场工作量庞大,且要在统一调度下协助应急处置和监测决策,要得出一个初步的评估结果仍需多日。
针对突发灾难善后,刘建国建议,长期治理千万不能留下隐患,应借此事故,建立一套突发环境事故善后处置长期监控、评估机制,实行分级管理、及时公布。如此,才能让民众放心。
本刊实习生毛嘉辰对此文亦有贡献
多位受访土壤修复专家指出,5公里范围内布设73个土壤点位远远不够,无法全面、系统掌握场地污染实情。何况,深层土壤采样分析仍在进行中。
一位中科院土壤修复专家对《财经》记者分析,“按规范要求,这块场地应网格状布设上万个点位,考虑到场地类型单一、事故刚发生土壤污染迁移慢,至少也得布设上千个点位。73个点位只能做到大概的摸底。”
现场工作人员的难处是,上述建议受现场客观条件限制很难实施,现场周边并非空地,而是建成的住宅区。一位现场专家诉苦说,“如按采样规范,采样目标只能是土壤,但网格点位恰好可能是一栋房子,无法采集。”
环保部环境风险与损害鉴定评估研究中心已派驻专家进入现场,对土壤、地下水等环境影响全面评估。《财经》记者获悉,由于现场工作量庞大,且要在统一调度下协助应急处置和监测决策,要得出一个初步的评估结果仍需多日。
关键词:草甘膦;土壤环境;水体生物;牲畜;人体;影响
中图分类号S154文献标识码A文章编号1007-7731(2017)08-0071-05
Abstract:Withthedevelopmentofmodernagriculture,thedemandforpesticideisincreasing.Glyphosateiswidelyusedtoincreasetheyieldperunitareainfarmland,fruittrees,asaherbicide,butthewidespreaduseofglyphosatealsoposesapotentialrisktotheenvironment.Inthispaper,theeffectsofglyphosateontheenvironmentwerediscussedfromtheaspectsofsoilenvironment,aquaticorganisms,livestockandhumanbody.Throughcomprehensiveanalysis,glyphosatehasthetendencyofsalinizationofsoil,glyphosatehaslowtoxicitytosoilmicrobeandwaterbodygenerally,andtheunreasonableuseofglyphosatecancauselivestockandhumanstopoisonorevendie.Onthebasisofthis,itisnecessarytostandardizetheuseofglyphosate,andthispaperalsoprospectedthefutureresearchofrestoringcontaminatedsoils.Theanalysisofthispapercanprovidereferencefortherationalselectionofglyphosate.
Keywords:Glyphosate;Soilenvironment;Waterbody;Livestock;Human;Influence
草甘膦是一种常用的除草剂,因其毒性低、低残留、效率高、对环境影响较小[1]等特点被广泛使用,被应用于橡胶林、桑树林、茶树园、果园、大豆田、棉花田等。草甘膦能够在土壤中吸附、迁移,并通过扩散转移到水体,对环境和生物产生影响,并且能够通过生物富集对人体产生影响。
2014年,全球草甘膦产量为8.43×105t,我国草甘膦产量为6×105t[2],占全世界草甘膦产量的70%以上。由于2014年产能过量,2015年草甘膦销售价格较2014年有所降低。百草枯和草甘膦一样为除草剂,由于毒性高,百草枯水剂于2016年7月1日停止在国内出售[3],这又刺激了草甘膦市场,目前草甘膦销量仍然很高,草甘膦的高使用量使越来越多的人关注其对环境的影响。
1草甘膦简介
草甘膦纯品为白色固体且不易挥发,在水中略溶,其理化性质如表1所示。市面上常见的草甘膦剂型有水剂和粉剂,常见的草甘膦制剂品名见表2。常见的农药有草甘膦、莠去津、百草枯等,研究草甘膦时往往把草甘膦和其他农药对比研究,草甘膦和几种常见农药作用机制如表3所示。
2草甘膦对土壤环境的影响
草甘膦进入土壤有多种途径:田间施药时直接进入土壤;附着在农作物上随雨水或被风吹进入土壤;进入大气中沉降或随降雨进入土壤。草甘膦会使土壤微生物、土壤动物、土壤理化性质发生改变。
2.1草甘膦对土壤微生物的影响土壤中的微生物对土壤结构的形成,土壤矿物质、有机质的分解等都有一定的影响。土壤微生物能够把空气中的氮气转化为固态氮,为土壤植物提供氮肥[4]。草甘膦的施用不仅会影响微生物的生长,也会间接的影响微生物对土壤的分解、转化,最终影响土壤的肥力以及植物的生长。土壤微生物最普遍和传统的研究项目主要是微生物的数量、土壤的活性和土壤呼吸。一般采用平板稀释法[5]计数计算微生物的数量。土壤酶活性一般采用紫外分光光度法、铜盐比色法、靛酚蓝比色法、对硝基苯磷酸二钠比色法等方法测定[6]。土壤呼吸以二氧化碳释放量作为呼吸强度的指标[7]。
2.1.1草甘膦对微生物数量的影响草甘膦喷洒后土壤微生物的数量可以反映草甘膦对微生物的影响。土壤中的微生物以细菌为主,此外还有放线菌、真菌[1]。大豆根瘤菌及大豆根腐镰刀菌是大豆土壤中常见的微生物,大豆根瘤菌可以通过固氮作用增加土壤肥力,为大豆生长提供肥料,大豆根镰刀菌则有可能引起大豆根腐病。目前关于草甘膦对细菌、放线菌和真菌的影响较多,而关于草甘膦对大豆根瘤菌和镰刀菌影响的研究较少,草甘膦对土壤中其他特定微生物影响的研究更少。有研究表明,以海南的耕作层土壤为研究材料,用混菌法稀释培养真菌、细菌、放线菌,配制5种浓度的草甘膦溶液加入微生物中,结果发现草甘膦对这几种微生物数量的抑制性随着加入的浓度的升高而增强[8]。以东北黑土地为研究材料,用采用混土法培养细菌、真菌、放线菌、大豆根瘤菌及大豆根腐镰刀菌,配制7种浓度的草甘膦溶液加入微生物中,结果发现草甘膦的浓度越高对细菌、真菌、大豆根瘤菌数量的抑制性越强。当草甘膦的浓度为10mg・kg-1,20mg・kg-1的低浓度情况时,土壤放线菌、大豆根腐镰刀菌的数量有轻微的增长[1]。以紫色土壤为研究材料,用紫色土壤种植小麦盆栽,培养盆栽土壤中的细菌、放线菌、真菌,结果表明,草甘膦浓度越高对小麦盆栽中的细菌数量的抑制性越强。草甘膦对小麦盆栽中的放线菌的抑制作用随着其浓度的增加而降低。低浓度的草甘膦和高浓度的草甘膦对真菌的抑制作用出现的时间不同,低浓度的出现时间较早,高浓度的出现时间较晚[9]。以油茶林土壤作为研究材料,研究加入草甘膦后土壤真菌、放线菌、细菌的数量变化。结果表明,在喷洒草甘膦60d后,3种微生物的活性都收到抑制,喷洒草甘膦120d后,放线菌和真菌的数量仍然被抑制,但是细菌的数量正在逐渐恢复[10]。综上,当使用高浓度的草甘膦处理常见微生物后,微生物数量普遍会降低,微生物活性被抑制,草甘膦浓度越高,微生物的活性恢复越慢,甚至不能恢复。
缢蛏、可口革囊星x和大弹涂鱼是常见滩涂生物,大型惺呛泊和河水中常见的生物,鱼类、福寿螺和刺身等水生生物是人类常食用的水产,草甘膦进入水体中,对这些水生生物也会产生一定的影响。以鲫鱼为研究对象,草甘膦对鲫鱼的24h急性毒性LC50值为1.228mg・L-1。在加入了不同浓度的草甘膦水中放入鲫鱼,经过一定时间后,取出鲫鱼的肝脏,对肝脏细胞进行电镜切片,发现鲫鱼肝细胞出线空泡等受损现象,草甘膦对鲫鱼的肝脏造成了损伤,鲫鱼表现为中毒[27]。以青鱼为实验的研究动物,研究草甘膦对清鱼的影响情况。把青鱼鱼苗养在加入不同浓度的草甘膦的水中,经过35d,取鱼的性腺、肝脏进行研究。发现草甘膦有一定的雌激素效应,对雌鱼卵黄蛋白原基因的诱导能力大于对雄鱼的诱导能力[28]。研究草甘膦对草鱼、鲫鱼和鲢鱼的急性毒性,把几种鱼的鱼苗放在加入草甘膦的水中培养,发现96hLC50分别为0.2518、0.2599和0.2588mg・L-1,草甘膦对3种鱼表现为高毒[29]。研究草甘膦对刺身的急性毒性,发现48hLC50值为132.99mg・L-1,96hLC50值为97.92mg・L-1为低毒,草甘膦还会影响到刺身的生理结构[30]。大型惺枪际上标准的测试水体,研究草甘膦对大型泻透J俾莸募毙远拘裕48h对大型泻透J俾LC50值分别为6.07、175.00mg・L-1[31]。通过实验研究草甘膦对缢蛏、可口革囊星虫和大弹涂鱼3种常见滩涂生物的急性毒性,发现急性毒性为低毒,毒性顺序为可口革囊星虫
4草甘膦对牲畜和人体的影响
如果严格按照规范使用,草甘膦与牲畜和人体的接触较少,对牲畜和人体的影响较小,但是在实际生活中,会有很多情况使草甘膦与牲畜和人体接触,这种情况下牲畜的死亡率较高,草甘膦是否会使人致癌尚无定论。
4.1草甘膦对牲畜的影响家禽和牛等牲畜往往会误饮被草甘膦污染的水或者误食被草甘膦食物。有报道鸭、鹅误饮被草甘膦污染的水中毒死亡,主要症状为肝脏肿胀变脆,肠道出血[33]。在贵州省大方县马场镇畜牧站,耕牛在耕地后死亡的有20例,原因是这些耕地喷洒过草甘膦,牛接触后呼吸困难死亡[34]。在马场畜牧站,也有猪和牛因吃过喷洒过草甘膦的草死亡的案例[34]。草甘膦的正常使用剂量为1~2mg・kg-1,而研究发现对牛未观察到损害的剂量为400mg・kg-1[35],如果正常使用草甘膦,不会出现这么高的浓度,对牲畜的影响也会减少,很多牲畜死亡的原因都是因为不按照规范使用草甘膦。
4.2草甘膦对人体的影响农药有可能在喷洒时直接与人体接触,又或者污染的河水、食物进入人体。农药对人体的毒性有几种:迟发性神经毒性;致癌、致畸、致突变。(1)直接服用草甘膦会有致死的可能性。在马场镇畜牧站,有两位村民直接服用草甘膦20mL以上自杀,送医后死亡[34]。研究5起医院救治的儿童服用草甘膦案例,服用50~150mL40%浓度的草甘膦后,儿童肝、肾、肺功能都严重损害[36]。总结众多案例后发现,服用草甘膦中毒后被成功救治的案例中最大的服用量为200mL[35]。(2)喷洒接触或通过食用被草甘膦污染的食物都会对人的身体产生影响。目前很多研究都是基于对老鼠等哺乳动物的实验基础上。用41%草甘膦对老鼠进行灌胃染毒,发现24hLC50值为4640mg・kg-1[37]。哺乳动物口食草甘膦的LD50(半数致死量)在0.7~11g・kg-1[35]。总结草甘膦对人体的毒性影响,草甘膦对人体的肝、内分泌系统、生殖细胞都会产生危害,吸入草甘膦喷雾也会导致呼吸系统不适,眼睛接触喷雾会引起结膜炎,皮肤接触会引发皮肤炎症[38]。因此在喷洒草甘膦时要避免与草甘膦的接触,减小喷雾雾滴,不逆风喷洒。学者对草甘膦是否能致癌说法不一,有学者发现草甘膦能够导致皮肤癌[38]。国际癌症研究机构(IARC)于2015年3月20日草甘膦“可能致癌”,而美国环保署(EPA)的白皮书表明,草甘膦并不会增加人类患癌风险[39]。
5结论与展望
草甘膦的使用减少了杂草的产生,方便了田间管理,提高了产量。草甘膦对土壤生物、水生生物的急性毒性一般为低毒,毒性较轻。但是如果不按照规范使用草甘膦,其对环境的影响也是不容忽视的,会污染土壤、水体,使牲畜中毒死亡,甚至危害人类健康。在使用过程中,农民会错误的加大剂量和使用次数、混用多种除草剂,这都加大了草甘膦对环境的影响,因此,要大力提倡规范使用草甘膦。
由于草甘膦毒性较低,目前关于草甘膦对环境的影响的研究并不多。很多关于土壤方面的研究局限于实验室研究,而实地田间的研究很少,因而会忽略草甘膦和多种因素一起对土壤环境的影响。有研究发现草甘膦可减少重金属对环境的污染[40],但这方面的研究较少,且多少剂量的草甘膦能够修复重金属污染尚无定论,修复重金属污染的剂量是否会对环境产生二次污染也是需要考虑的。一些微生物对草甘膦有降解作用[41],通过微生物修复草甘膦污染也是很多学者研究的方向,这也是以后可以研究的重点。
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