丁贞玉：磷石膏库污染调查及风险评估技术要点与案例分析

前言

经过几十年的快速发展，我国已发展成为全球最大的磷酸盐生产国、消费国。截止到2018年我国磷化工企业有400家以上，磷酸盐总生产能力（以P2O5计）约600万t/a，产量约350万t/a，已经实现了由磷肥进口大国向磷肥制造大国的变革。但是随着磷酸盐总生产能力的快速发展，磷石膏排放量急剧增加，2018年我国磷石膏的年排放量高达7800万t，目前累计堆存量超过5亿t。

然而，磷石膏产排及堆存已经给环境、企业等造成严重的负担，且磷石膏自身带有一定的重金属和伴生金属，不合理的堆放处置会使其中的迁移能力较强的重金属（Zn、Pb）和类金属（As）释放到土壤和地下水环境中。因此磷石膏综合整治成为当下关注的热点，2019年开始，国家全面启动“三磷”排查整治。

2019年，丁博士带领团队共开展了12座磷石膏渣库的调查评估工作，探索了磷石膏渣库排查调查及评估的工作思路，提出了开展工作的技术要点，可为后续相关工作提供建议参考。

01 长江磷污染现状

1、长江流域磷污染呈现出明显的时空分布差异。

2、在空间分布上，上下游污染较为严重，中游污染较轻。从总磷浓度来看，上游区域河流各断面总磷浓度在0.001~4.680 mg/L之间，中游区域在0.003~1.680 mg/L之间，下游区域在0.004~2.450 mg/L。从断面来看，长江流域总磷污染最为严重的30个断面中，上游占21个，主要集中在四川省的沱江、岷江及涪江水系。

3、2016年开始，总磷成为长江的首要污染物。2018年上半年，长江经济带国控断面中，有总磷指标超标的断面占全部超标断面的56%。

02  长江“三磷”专项排查整治行动工作要求

1、长江保护修复攻坚战行动计划

推进“三磷”综合整治。组织湖北、四川、贵州、云南、湖南、重庆等省市开展“三磷” 专项排查整治行动，磷矿重点排查矿井水等污水处理回用和监测监管。2019年上半年，相关省市完成排查，制定限期整改方案，并实施整改。2020年底前，对排查整治情况进行监督检查和评估。

2、专项排查整治行动工作方案

对于磷矿，存在外排矿井水的，应重点排查是否建成矿井水处理设施并达标排放。不符合要求的，应限期整治。应重点排查是否有效控制矿区扬尘，是否按规定实施矿山生态恢复措施。

3、工作任务时间节点要求

2019年年底前--磷矿建成外排矿井水处理设施并达标排放。

2020年6月底前--磷矿企业完成整治任务。

03  “三磷”工作的意义

按照长江保护修复攻坚战行动计划的整体部署，开展“三磷”专项行动，用两年左右时间，全面摸清“三磷”行业底数，解决“三磷”造成的水环境隐患，实现“三个一批”整治目标。

1、关停取缔一批。消除“三磷”行业中大环境风险。

2、整治规范一批。提高全行业环境管理水平。

3、改造提升一批。促进行业转型升级。

04  磷石膏库分类

1、按工艺流程分类，磷石膏堆存处理的方式主要有湿排湿堆和干排干堆，其中，湿排湿堆方式包括废水回收利用、磷回收利用、环保节能、操作方便、运行费用低等。干排干堆方式堆筑的磷石膏库安全性相对更高，环保压力更小。

2、按堆坝法分类，分为上游式堆坝法、下游式堆坝法、中线式堆坝法等，我国90%以上磷石膏库都采用上游式堆坝法。

3、按地形分类，磷石膏库可以分为山谷型、山坡型和平地型。

05  磷石膏库存在的主要问题

1、渗滤液浓度高

大量的磷石膏堆场依江河沿岸布局，水污染风险大。据调查，部分磷石膏堆场渗滤液总磷浓度高达4000~8000毫克/升。若无法做到规范堆存和回收利用，不仅大量浪费磷矿资源，还极易造成周边水体总磷含量超标、富营养化。

2、历史遗留问题

磷石膏堆场规范化建设整体水平偏低，老旧磷石膏堆场问题尤为突出，特别是2011年之前的磷石膏堆场，因环保要求低，造成磷石膏库未铺设防渗膜，渗滤液无序外排。

3、规范应用问题

磷石膏堆场建设运行管理规范出台较晚。原环境保护部曾组织制定《磷石膏堆场污染防治技术指南》，但并未出台专门的磷石膏堆场污染管控要求。原国家安全生产监督管理总局曾发布《磷石膏库安全技术规程》（AQ2059-2016），填补了磷石膏堆场建设标准的空白。

4、建设落实问题

现存渣库实际情况与磷石膏渣库管理要求相距甚远，规范化建设水平偏低。新建渣库虽然有能力按照规范标准建设，但存在建设期防渗防雨工程建设不到位、堆存过程不规范、闭库后防渗防雨处理不严格等问题与隐患。上世纪八九十年代无序开发遗留的大量堆场，从防渗防雨基础设施建设到堆场运行维护管理均存在较大问题，一些老旧堆场缺乏责任主体，后期主要由当地政府承担了整治管理责任。

5、监测力度不够

利用监测井开展磷石膏库地下水监测工作力度不足。《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》对地下水质监控井的建设位置提出要求：“堆场周边至少应设置3口地下水质监控井，一口对照井沿地下水流向设在贮存处置场上游，一口污染监视监测井沿地下水流向设在贮存处置场下游，一口污染扩散监测井设在最可能出现扩散影响的贮存处置场周边”。

6、监测记录不完善

处理后渗滤液监测水质需按行业排放标准或地方标准执行。而目前针对大部分磷石膏堆场，多未开展规范化的监测和记录，且利用地下水监测井开展监测的时间、频次均不规范，多数企业对堆场地下水监测情况掌握不清、重视不够。

调查工作方案

01  工作内容

1、资料收集

根据《长江“三磷”排查整治技术指南》中对磷石膏库的相关要求，全面收集企业生产、渣库建设、环评、整改措施等相关文件。

2、风险排查

利用无人机航拍、XRF、废水、总磷速测以及pH速测等，多角度、多手段，对照《指南》要求，无死角，360度全方位的排查。

3、调查取样

参照《长江“三磷”排查整治技术指南》、《建设用地土壤环境调查评估技术指南》、《场地环境调查技术导则》，对渣库地下水、地表水、渗滤液、下游土壤进行取样分析。

4、模拟建议

利用模拟软件建立地下水污染风险预测评估模型预测对地下水产生的污染风险，根据调查结果、风险排查情况以及预测结果，提出三磷整治对策及建议 “一库一策” 。

02  工作安排

1、文件解读。工作方案讨论，《指南》解读。

2、现场调研。资料收集、现场定位，无人机航拍。

3、布点取样。现场工作开展，总磷、pH比对，取样，抽水试验。

4、报告评审。报告函审，督促企业整改。

03  重难点分析

1、时间紧、任务重。调研事项较多，渣库面积大，工作繁重。

2、专业性强。与相关单位合作，发挥专长进行排查、地下水模拟等。

3、调查布点。结合现场资料污染识别分析，另分析周边敏感目标进行布点。

4、污染区分。结合现场资料分析、污染调查结果、风险排查污染途径分析。

5、整改建议。精准调查、参照《指南》要求，结合专家函审和评审会。

污染来源与识别

01  磷肥的主要品种和工艺

我国的磷肥的品种主要有磷酸一铵、磷酸二铵、过磷酸钙、钙镁磷肥、重过磷酸钙、硝酸磷肥。

据上图2018年中国磷肥产品结构数据分析显示，主要产品为磷酸二胺（占比46%）、磷酸一铵（占比39%）。其主要合成原料均为磷酸。