辽宁省危险废物污染的环境影响与预警系统研究

论文摘要

人们对水污染、空气污染及噪声污染认识比较深刻,因为其影响直观,包括儿童在内的不同人群都可直接感觉和认知。如黑水、黑烟、粉尘等。所以提起治理大气污染、水污染、噪声污染都受到普遍的欢迎和支持,也能够引起各方的重视。但危险废物对环境的污染和对人体健康的危害却没有引起足够的重视。往往是在引起污染事故或灾害时才被发现,这时已是很难治理。从这个意义上讲,危险废物对环境的污染更重于水污染和大气污染。如辽宁某铁合金厂自20世纪50年代投产后一直露天堆放铬渣,形成近40万吨铬渣,大范围的地下水被六价铬污染,面积达20Kmm2之多,下游7个自然村屯的1800多眼水井变黄,六价铬浓度超过国家标准200多倍,无法饮用,造成居民上访等。从宏观上讲,危险废物污染的环节较多,废水、废气等大多是来自固定的污染源并排向移动的接受体(空气、水体等),而固体废物特别是危险废物其产生、收集、贮存、运输、利用、处置等多个环节都是污染源。有人认为危险废物、核战争、人口增长、贫穷和滥用能源是人类面临的五大威胁。美国称危险废物为政治废物,英国、德国、法国等国称危险废物为特殊废物。国内外有关危险废物污染环境报道屡见不鲜。我国政府尤为重视突发性公共事件的应急处置,总结预防SARS经验教训,制定发布了突发公共事件应急预案框架指南,把重大环境污染和生态破坏事故纳入到突发公共事件分类范围内。由于其特殊危害性,危险废物污染事故预警系统理所当然是国家突发性公共事件应急系统的重要组成部分。危险废物同时也是放错位置的资源,要首先加强研究对其综合利用的措施,技术暂时不能解决的,应先对其安全贮存,待技术成熟后再加以利用。可设置监测井等对其环境影响进行监控和预警。辽宁地理位置是一个沿边、沿海开放的省份,有多条河流与国际界河、国际海域相关,作为国家重要的重化工和原材料基地,在各行业的生产过程中涉及成百上千种化工产品、原料,由此导致大量的危险废物排放、大量的危险化学品运输、贮存等,国内国外大量事实证明,绝大多数污染事故都是由危险化学品或称危险废物引起的,因此,辽宁省境内极易发生严重的危险废物污染事故。加入WTO后,与环境有关的非关税壁垒日渐突出,国际环境履约压力不断增大,它不仅影响到出口贸易,危险废物极易造成突发性污染事故,直接影响到我省的环境安全甚至社会稳定。因此,为提高环境安全保障程度,根据国家危险废物名录,开展全省危险废物污染预警系统研究,制订全省及省界区域的污染事故信息反馈、处置预案,把可能发生的污染事故带来的损失降低到最小程度,具有重要意义。针对辽宁老工业基地的产业特点,地理位置,以控制和减少危险废物污染事故发生的频率,把可能发生的危险废物污染事故带来的损失降低到最小程度为目标,构建省级危险废物污染事故预警体系,建立完备的省级危险废物污染事故应急反应机制,提出污染事故应急响应程序、组织机构、通讯系统、防护和救援措施、应急监测系统及应急预案等,为全省危险废物污染事故应急处置提供技术支持。(1)根据国家危险废物名录中,研究省级危险废物信息系统,实现对全省危险废物从产生到最终处置的全过程监控。(2)研究长期堆存的危险废物如铬渣山、碱渣山、硼泥等危险废物及重要的危险废物集中处置设施事故对周围地下水、河流和土壤的污染的预防和应急反应系统。(3)对重点危险化学品和危险废物运输转移过程的污染事故风险管理和应急反应系统。(4)建立危险废物污染事故模型数据库(5)建立危险废物突发事故专家库。(6)建立危险废物污染事故应急救援系统通过上述研究,利用危险废物信息系统数据,建立事故危险废物事故风险源的调查识别、评价、预测、预防、应急处理方法以及计算机软件系统。在某一危险废物污染事故发生时,预测污染事态,计算给定气象、水文条件下污染物在不同时间内的扩散浓度、扩散范围、影响人群和敏感单位,提供报警信息,现场监测方法、救援措施,处置方法等,为应急指挥奠定基础。一旦发生事故,迅速及时启动予警系统,就可获得相关专业信息,确定最短路径救援方案,把损失降到最低程度。在充分调查国内外研究现状的基础上,结合辽宁省危险废物排放动态和环境管理的重点,应用卫星遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)3S技术,对全省重大危险废物污染源进行全过程监控和污染事故预警。本研究对全省涉及危险废物污染事故的生产、使用、贮存、运输有毒有害危险化学品和危险废物运输、利用、处理和处置的单位及设施、污灌区等进行系统管理,设立监控断面、监测井等,建立危险废物污染源信息系统,通过重大危险源识别,对确认为重大危险源的污染源,运用3S技术对其实施动态管理并进行风险预警。运用全球定位系统(GPs)系统对所有的重大危险源、监控点位进行准确定位,运用卫星遥遥感技术(RS)对危险源周围的环境地貌情况进行动态跟踪,实时监控周围环境变化,运用地理信息系统(GIS)建立危险源周围人文社会基本情况信息数据库、水文数据库、气象数据库、模型数据库、监控断面及监测井数据库、基础图库,以及对危险废物污染事故进行紧急救援和防治的专家库系统等。对于危险废物的突发性危害(既事故),采取相关的数学模型对发生事故时可能的危害范围及程度进行预测,并建立应急机制。事故预警系统采用现代遥感技术和地理信息系统技术,在辽宁省危险废物申报登记成果基础上建立危险废物预警系统。该系统内容包括基础信息、危险源分布、危险物特性与安全防护措施、应急措施等方面的大量数据和图件,以及一些预测模型、预测参数,环境功能指标,系统将图形库、数据库连接,形成·个人机对话的、界面友好、操作简便、具有查询、放大、检索、更新、分类和拓扑处理、综合分析等功能的计算机信息系统。其中包括：基础信息系统系列图件收集和数字化；图形的属性数据库建立和规范化；数据库结构、库文件、库功能设计：实现图形库、数据库相连；编制系统各层界面,建立辽宁省危险废物预警系统。本研究得出以下重要成果：本研究提出建立国家级、省级、市级和县级四个级别的危险废物污染事故监控系统,并应用3S技术管理各级监控系统。建立危险废物跨界断面水质监控标准体系,开展农业土壤危险废物污染风险管理。国家级监控系统主要是对跨省界、入海及跨国突发性污染事故的应急监控,对省级应急监控进行指导；省级监控系统主要对跨市界突发性污染事故的应急监控,并指导市级污染事故应急监控;市级监控系统主要负责跨县突发性污染事故的应急监控并指导县级污染事故应急监控；县级监控系统主要负责本行政区域内突发性污染事故的应急监控。通过四级监控系统建设,使各级环境监测部门更加集中精力、突出重点解决本行政区域内的突发性危险废物污染事故的应急监测和监控,做到层次清楚、责任明确、指挥有效,为各级政府指挥紧急救援提供技术支持。优化各级监控系统的监控断面布点。目前大多数地表水监测断面的选取考虑到交通、采样等条件的限制,往往就近交通要道、桥梁或水文站等设置,尤其是跨界断面的选择还有重复现象,个别的还没有实现对监控的区域完全监控。以监控各行政区流域危险废物污染事故转移为目的,监测断而的确定主要以各级行政区界为依据,不以支流入河口等为依据,同时兼顾交通、采样条件等确定四级应急监控断面。跨界断面不重复设立,即一条河上下游相临行政区仅设一个跨界断面,不设所谓的出省(市、县)和入省(市、县)断面,避免上下游监测数据不一致引起污染纠纷和管理上的困难。各级监控系统的监控断面分级建设、分级管理。除常规监测项目外,应增加流速等水文参数。各级监控断面应根据实际需要按计划进行建设,建设相应的道路、采样设施,配备必须的分析仪器设备,数据传输设备等,树立明显的断面标志。国家级监控断面由国家负责监测控制,省级监控断面由省负责监测控制,市级监控断面由市负责监测控制,县级监控断面由县负责监测控制。国家、省、市、县四级危险废物污染事故监控断面建设应是国家突发公共事件应急体系建设的重要组成部分,同样也是国家环境监测基础能力建设的重中之重。考虑到与例行水质监测相兼顾,应制定跨界水质断面标准,方便监控考核需要。通过对跨界水质的例行监测,及时反映水质变化动态,发现超标立即进行分析,并注意可能的扩散范围,根据流速等参数沿河布设临时监控断面,监控实际扩散情况,以供决策部门采取应急措施时参考。运用3S技术管理各级监控系统。运用卫星遥感技术(RS)对监控断面上下游最临近监控断面范围内的地形地貌进行监控,以此提供大面积、宏观图象。运用地理信息系统(GIS)提供监控断面周围人文、社会、交通等自然概况和水文数据以及相关的模型数据库等。运用全球定位系统(GPS)对监控断面进行精确定位,以便应急时快速到达监控地本研究根据环境风险原理,提出农业土壤危险废物污染的风险管理方法内容,重点探讨了其污染风险预警问题,提出相关的预警模型和相关的污染因子。土壤危险废物污染风险预警是与土壤的地理位置、其上的植物种类相关的,同一土壤环境质量状态种植不同的植物其环境风险预警限值是不同的。由于土壤环境质量标准规定的污染因子较少,土壤环境监测数据有限,特别是像美国环保局列为优先控制的16种多环芳烃类物质等因国内还缺少相应的标准和例行监测数据,还没有纳入到预警指标中,这将随着研究工作进的步开展,及时补充新的污染因子。应利用地理信息系统等技术手段建立农业土壤危险废物污染预警系统。另外,被危险废物污染的土壤本身也是一个危险污染源,对周边环境特别是水环境构成严重威胁,形成环境风险,这都需要进一步开展研究工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第—章 总论
• 1.1 研究的背景、意义
• 1.2 研究目的
• 1.3 国内研究概况
• 1.4 国外研究概况
• 1.5 研究内容
• 1.6 研究的技术路线
• 第二章 危险废物特性和危害
• 2.1 危险废物定义
• 2.2 危险废物特性
• 2.2.1 危险废物的基本特性
• 2.2.2 危险废物的危害特性
• 2.3 危险废物的危害
• 2.3.1 危险废物的长期积累危害
• 2.3.2 危险废物的突发性危害
• 2.3.3 部分危险废物组分的特殊危害
• 2.4 危险废物产生源
• 2.5 危险废物的识别分类
• 2.5.1 危险废物需要进行鉴别确定
• 2.5.2 危险废物的分类
• 第三章 危险废物对环境的长期积累危害分析
• 3.1 危险废物危害性产生途径
• 3.1.1 大气途径
• 3.1.2 地表水途径
• 3.1.3 土壤和地下水途径
• 3.2 危险废物危害性产生过程的关键途径环节分析
• 3.3 危险废物处置方式分类及危害特点
• 3.3.1 堆放
• 3.3.2 填埋
• 3.3.3 水体排放
• 3.3.4 焚烧
• 第四章 辽宁省危险废物排放动态
• 4.1 危险废物产生源
• 4.2 危险废物种类和产生量
• 4.3 危险废物综合利用
• 4.4 积存的危险废物
• 4.5 铬渣处置现状调查
• 4.5.1 辽宁省铬渣产生和处置现状
• 4.5.2 铬渣的危害
• 4.5.3 铬渣的处理
• 4.5.4 综合利用
• 4.6 硼泥的产生和处置现状
• 4.6.1 硼泥的产生及数量
• 4.6.2 硼泥的组成及性质
• 4.6.3 硼泥的化学分析
• 4.6.4 硼泥堆放区河流水质分析
• 4.6.5 硼泥的污染现状
• 4.6.6 硼泥的综合利用
• 4.7 危险废物处置设施
• 第五章 危险废物污染的风险管理
• 5.1 危险废物污染风险评价
• 5.2 危险废物污染的风险管理
• 5.2.1 建立国家级、省级、市级和县级四个级别的污染事故预警系统
• 5.2.2 建立省界（入海、出境）、市界和县界三级监控断面水质标准
• 5.3 危险废物污染预警
• 5.4 危险废物污染预警系统技术支持
• 5.4.1 专家决策支持系统
• 5.4.2 GIS系统
• 5.4.3 RS和GPS系统
• 第六章 危险废物污染风险评价模型概述
• 6.1 可比式健康评价模型
• 6.2 危险废物释放模型
• 6.2.1 有毒有害物质析出机制分析
• 6.2.2 有毒有害物质释放数学模型
• 6.3 危险废物迁移模型
• 6.3.1 大气介质中的迁移转化
• 6.3.2 地表水中的迁移转化
• 6.3.3 地下水中的迁移转化
• 6.3.4 污染物生态食物链中的积累
• 6.4 污染物人体毒性效应模型
• 6.4.1 呼吸作用吸入有毒有害物质
• 6.4.2 经饮水摄入的有毒有害物质
• 6.4.3 经食物摄入的有毒有害物质
• 6.5 单风险源健康风险评价
• 6.6 区域健康风险评价模型
• 6.7 泄漏及扩散预测模型
• 6.8 爆炸预测模型
• 第七章 突发性污染事故应急救援研究
• 7.1 应急响应
• 7.2 应急救援组织系统
• 7.2.1 突发性环境污染应急救援组织系统结构
• 7.2.2 危险废物环境污染事故应急救援总指挥部及成员
• 7.2.3 现场救援专业组的建立及职责
• 7.3 突发环境污染事故处置措施
• 7.3.1 危险废物泄漏事故及处置措施
• 7.3.2 危险废物火灾事故及处置措施
• 7.3.3 压缩气体和液化气体火灾事故及处置措施
• 7.3.4 易燃液体火灾事故及处置措施
• 7.3.5 化学品事故应急与安全防护措施
• 第八章 辽宁省危险废物污染预警系统方案
• 8.1 总体设想
• 8.2 危险废物污染风险源识别
• 8.3 辽河突发性水污染事故预警系统方案
• 8.3.1 辽宁省辽河省、市、县三级预警系统的确定
• 8.3.2 辽河跨界危险废物污染监控断面水质标准与管理
• 8.3.3 辽宁省农业危险废物污染土壤的预警系统
• 8.4 系统构成
• 8.5. 系统主要信息源
• 8.6. 系统功能设计
• 8.7 系统使用说明
• 8.8 辽宁省危险废物污染预警系统演示（以辽河为例）
• 结论
• 一、结论
• 二、创新点
• 参考文献
• 致谢
• 研究生期间发表的论文和获奖情况
• 附录