劉嬌 (華東石油局泰州采油廠，江蘇 泰州 225300)

0 引言

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，人類活動(dòng)對(duì)土壤環(huán)境的污染也越來越嚴(yán)重。在過去的十多年里，有關(guān)部門已經(jīng)對(duì)開展工業(yè)活動(dòng)的周圍地區(qū)重金屬進(jìn)行了大量的調(diào)查。結(jié)果顯示，這一類地區(qū)的重金屬含量較高，而且環(huán)境、生態(tài)等在一定程度上受到了一定的污染，并且在一定的范圍內(nèi)，非殘余狀態(tài)的重金屬含量也隨之上升，影響了周圍的環(huán)境和食品生態(tài)安全。針對(duì)這一問題，下述將以某石化基地為例，對(duì)其周邊環(huán)境潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建進(jìn)行研究[1]。依托的石化基地所屬某特大型石化聯(lián)合企業(yè)，該企業(yè)成立于1990年，經(jīng)過多年的發(fā)展，目前該企業(yè)每年煉油規(guī)?？梢赃_(dá)到1.25×107t以上，生產(chǎn)乙烯規(guī)模超過2.00×105t，是該企業(yè)所在地區(qū)最大的石油化工企業(yè)[2]。相關(guān)人員對(duì)該企業(yè)石化基地周圍農(nóng)田土壤重金屬的空間分布以及重金屬的生物有效性進(jìn)行了研究，但缺乏對(duì)該區(qū)域潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的相關(guān)資料。因此，有必要開展對(duì)該區(qū)域及周邊環(huán)境潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的研究，并構(gòu)建評(píng)價(jià)模型，以此為該區(qū)域以及其他石化基地農(nóng)田土壤合理利用與管理提供基礎(chǔ)信息。

1 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型函數(shù)表述

對(duì)石化基地周圍環(huán)境的潛在生態(tài)危險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，采用基于熵原理的證據(jù)加權(quán)WoE準(zhǔn)則，即可用污染指數(shù)表示。同時(shí)，綜合分析了石油化工基地中重金屬對(duì)人體的毒害作用，將其作為權(quán)重判定依據(jù)[3]。根據(jù)上述論述，將各要素潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子用表示，則潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型函數(shù)可表述為：

式中：為石化基地中重金屬元素對(duì)生物毒性的貢獻(xiàn)系數(shù)；為污染指數(shù)。再將不同類型的重金屬的潛在生態(tài)危險(xiǎn)指標(biāo)用RI表示，得到下述數(shù)學(xué)模型表達(dá)函數(shù)：

2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子分級(jí)與潛在生態(tài)危害指數(shù)分級(jí)

根據(jù)上述論述，確定潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，并用函數(shù)形式對(duì)其進(jìn)行表述。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)以上的生態(tài)危險(xiǎn)因素和潛在的生態(tài)危險(xiǎn)系數(shù)，對(duì)可能的生態(tài)危險(xiǎn)因素進(jìn)行分類，并得到圖1所示的分級(jí)結(jié)果。

圖1 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子與潛在生態(tài)危害指數(shù)分級(jí)

從圖1分級(jí)結(jié)果可以看出，潛在生態(tài)危害指數(shù)與風(fēng)險(xiǎn)因子程度分級(jí)一一對(duì)應(yīng)，均分為從A等級(jí)～E等級(jí)，共五個(gè)級(jí)別，并分別對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的程度。同時(shí)，兩個(gè)分級(jí)中各個(gè)分區(qū)也均對(duì)應(yīng)不同的閾值區(qū)間，當(dāng)<40，RI<20時(shí)，屬于A等級(jí)；當(dāng)在40～80區(qū)間，RI在20～40區(qū)間時(shí)，屬于B等級(jí)；當(dāng)在80～160區(qū)間，RI在40～60區(qū)間時(shí)，屬于C等級(jí)；當(dāng)在160～320區(qū)間，RI在60～120區(qū)間時(shí)，屬于D等級(jí)；當(dāng)大于或等于320，RI大于或等于120時(shí)，屬于E等級(jí)。根據(jù)分級(jí)結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)對(duì)石化基地周邊環(huán)境潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)評(píng)價(jià)，以此使得到的結(jié)果更加直觀。

3 基于總量的石化基地周邊環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

在構(gòu)建潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型并完成對(duì)各項(xiàng)因子、指數(shù)的分級(jí)后，結(jié)合石化基地周邊環(huán)境潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果總量，分別從生物可利用態(tài)、原生硫化態(tài)以及潛在生物可利用態(tài)，三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)[5]。

其中生物可利用態(tài)可用下述公式描述：

原生硫化態(tài)可用下述公式描述：

潛在生物可利用態(tài)可用下述公式描述：

綜合上述三個(gè)方面得出的評(píng)價(jià)結(jié)果，確定被評(píng)價(jià)樣本的污染等級(jí)[6]。污染等級(jí)按照從低到高依次劃分為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)。其中，A級(jí)表示輕度污染；B級(jí)表示中度污染；C級(jí)表示重度污染[7]。在確定污染等級(jí)時(shí)，按照下述規(guī)則確定：三個(gè)方面得出的評(píng)價(jià)結(jié)果分別為，假設(shè)三個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果的重要程度相同，對(duì)樣本最終的污染等級(jí)取三者中污染程度最高的等級(jí)，例如，結(jié)果對(duì)應(yīng)等級(jí)為A，結(jié)果對(duì)應(yīng)等級(jí)為A，結(jié)果對(duì)應(yīng)等級(jí)為B，則最終樣本的污染程度等級(jí)為B級(jí)。根據(jù)這一規(guī)則在實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)后，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)樣本污染情況的綜合評(píng)價(jià)。

4 實(shí)例分析

根據(jù)上述論述，在完成對(duì)石化基地周邊環(huán)境潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建后，針對(duì)上述依托的石化企業(yè)，對(duì)其石化基地周邊環(huán)境進(jìn)行潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。該石化基地周圍是一片剝蝕的中低山坡地，脊嶺的走向約320°，長(zhǎng)10 km，寬2～3 km，總體地形呈南北向西的變化。主要道路和次干道范圍介于860～1 180 m之間，相對(duì)高差210 m，位于脊嶺北邊流沙河右岸，總體坡度為60～70°，坡度一般在10～20°之間，前緣坡度30～50°，坡面植被發(fā)育不良，多為巖石裸露或淺埋，部分坡地已開墾為農(nóng)田。該石化基地區(qū)域內(nèi)包含礦山，采礦歷史達(dá)30年以上，礦區(qū)面積為0.8 592 km2，礦石量為69.41萬t。其中鉛金屬量為15 853 t，新金屬量為48 526 t。鉛金屬的平均品位為2.42%，鋅金屬的平均品位為6.28%。礦床規(guī)模為中型，礦物主要以閃鋅礦、方鉛礦等。選擇該石化基地中的五個(gè)土壤樣本為研究對(duì)象，其基本信息記錄如表1所示。

表1 土壤樣本基本信息記錄表

針對(duì)上述獲取的五個(gè)土壤樣本，利用本文上述構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。首先對(duì)土壤樣本進(jìn)行生物可利用態(tài)評(píng)價(jià)，得到如表2所示的評(píng)價(jià)結(jié)果。

表2 土壤樣本生物可利用態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果

表2中Ei表示生物可利用性風(fēng)險(xiǎn)因子；RI表示生態(tài)危險(xiǎn)指數(shù)。從五個(gè)土壤樣本的生物可利用態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，該石化基地周邊環(huán)境土壤受到較為嚴(yán)重的鉛金屬污染，其Ei指數(shù)范圍在105.23～163.25范圍內(nèi)，都屬于B級(jí)污染以上，嚴(yán)重甚至達(dá)到C級(jí)，綜合而言屬于B級(jí)污染。由于其與部分采樣點(diǎn)的污染程度較低，因此總體屬于A級(jí)范圍。

再對(duì)五個(gè)土壤樣本的原生硫化態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到如表3所示的評(píng)價(jià)結(jié)果。

表3 土壤樣本原生硫化態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果

表3得到的評(píng)價(jià)結(jié)果與上述土壤樣本生物可利用態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)基本相同，但將原生硫化態(tài)納入有效濃度使得潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子與潛在生態(tài)危害指數(shù)都有所上升。鋅的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)仍處于較低水平。這主要是因?yàn)?，鋅是一種重要的微量元素，它的毒性系數(shù)很低，因此，盡管土壤中的鋅元素含量很高，但是對(duì)環(huán)境的影響并不大。而石化企業(yè)對(duì)資源的開發(fā)并沒有導(dǎo)致土壤中的其他金屬污染，這一結(jié)果與該石化基地實(shí)際情況相符。

最后，對(duì)土壤樣本的潛在生物可利用態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到如表4所示的評(píng)價(jià)結(jié)果。

表4 土壤樣本潛在生物可利用態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果

通過表4中的數(shù)據(jù)可以分析得出，整個(gè)石化基地周邊環(huán)境受到了不同程度的重金屬污染，其RI指數(shù)范圍在18.25～32.36范圍內(nèi)，污染等級(jí)為A級(jí)和B級(jí)。主要生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子來源重金屬鉛。

通過上述從三個(gè)方面得出的該石化基地周邊環(huán)境潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果得出，該區(qū)域內(nèi)整體污染評(píng)價(jià)等級(jí)為B級(jí)，屬于中度污染，鉛金屬和鋅金屬的潛在風(fēng)險(xiǎn)因子平均值較高。因此，在后續(xù)石化企業(yè)發(fā)展中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)石化基地周圍環(huán)境的治理，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)從鉛金屬和鋅金屬治理方面入手，開展對(duì)相關(guān)治理策略的研究與實(shí)踐應(yīng)用。

5 結(jié)語

概而言之，本文上述研究以某石化企業(yè)為依托，針對(duì)其石化基地周邊環(huán)境的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，提出了一種新的評(píng)價(jià)模型，并通過實(shí)際應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)該模型應(yīng)用可行性的驗(yàn)證。同時(shí)，通過模型給出的評(píng)價(jià)結(jié)果可以進(jìn)一步分析得出，該石化基地周圍環(huán)境中存在嚴(yán)重的鉛鋅金屬污染，若不加以治理，會(huì)對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成破壞，嚴(yán)重影響石化基地的可持續(xù)發(fā)展。