环保公益项目建议书地下水铬污染风险评估与防控技术研究.doc
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1、公益性行业科研专项经费项目建议书项目编号:(不填)项目名称:地下水铬污染风险评估与防控技术研究行业主管部门:项目建议单位:联 系 人:联系电话:E-mail:二O一三年 四月三日填 写 说 明1本建议书为申请国家公益性行业科研专项项目的主要文件。各项内容必须认真填写,表内栏目不能空缺,无此项内容时填“/”。2项目编号说明编号位数14位57位810位编号含义年度行业主管部门编号流水号示例2008332001释义2008水利流水号为1行业主管部门编号:332水利部 361卫生部 326农业部 432国家林业局418国家海洋局 416中国气象局468国家中医药管理局 419中国地震局467国家环境保
2、护总局 334国土资源部424国家质量监督检验检疫总局3“项目名称”要简洁、明确,字数不超过20个汉字。4“项目基本信息表”的“内容摘要”包括项目的目标、工作内容及预期成果。5建议书总篇幅建议控制在5000字以内。6书面申报材料一式五份,A4纸打印。项目基本信息表项目编号项目名称地下水铬污染风险评估与防控技术研究所属行业环境保护部经费概算598.58万元实施周期 3 年所属领域能源R环境 农业 材料制造业交通运输信息产业与现代服务业 人口与健康 城镇化与城市发展公共安全与其他社会事业项目与纲要的衔接性R明确列入纲要 环境 领域 综合治污与废弃物循环利用 优先主题基本属于纲要 领域 优先主题的范
3、畴其他(请说明)项目定位应急性R培育性基础性创新类型原始创新R集成创新引进消化吸收再创新项目完成时的应用类型形成自主研发能力形成规模生产能力R局部试点示范较大范围推广应用内容摘要(500字以内)针对地下水中铬具有迁移性能强、易扩散、高致癌性,缺乏有效的防控技术与方法等问题,选取铬污染行业(如铬盐厂、皮革厂等)所造成的典型地下水铬污染区域,研究分析地下水铬污染赋存状态与扩散模式,筛选铬在地下水中的迁移转化的特征参数与模型;综合所筛选的关键特征参数,提出地下水铬污染风险评估方法。基于国内外地下水铬污染防控技术信息分析,筛选适宜于我国地下水铬污染防控的关键技术,构建地下水铬污染防控关键技术框架,研发
4、经济适用型地下水铬污染防控关键技术,提出典型区域地下水铬污染防控模式,且针对典型地下水铬污染场地特性,形成特异的防控技术方案,并申请相关专利4-5项。开展地下水铬污染防控技术条件分析,提出地下水铬污染防控技术筛选方法;选取项目组前期已参与过的国内典型铬污染场地(青海海北铬盐厂、湖南湘乡铁合金厂等)做为示范研究对象,通过示范性研究,制订地下水铬污染风险评估技术导则,形成防控技术方案,为区域地下水铬污染防控提供技术支撑。项目承担单位的建议牵头承担单位建议:中国环境科学研究院 其他承担单位建议:环境保护部南京环境科学研究所、北京师范大学、中国科学院过程工程研究所一、项目立项的必要性及需求分析1项目立
5、项的必要性(一)重金属铬污染物产生和排放量大铬是重要的战略金属资源,铬盐作为重要的化工原料,在冶金、颜料、鞣革、电镀、医药、有机合成、染料、玻璃、石油开采等工业部门具有广泛的应用,涉及国民经济约15%的商品品种,具有不可替代性。我国铬污染物产生和排放主要集中在铬盐行业和皮革行业。其中,铬盐行业主要以毒性更大的六价铬排放为主,环境风险非常大。皮革行业主要以三价铬为主,三价铬的活性和毒性比六价铬小很多。建国以来,我国先后有63家铬盐生产企业,由于污染严重,这些企业纷纷关停转产。截至2012年底,国内还有铬盐生产企业14家,年生产铬盐30多万吨。每年新产生83.5万吨铬渣,铬渣中含有约1%的六价铬,
6、由此估算,年排放六价铬近1万吨,由此可见,铬污染物的产生和排放量非常大。皮革行业对地下水的影响主要是通过排放的含铬废水和含铬污泥间接对地下水造成影响,我国由于受工艺限制,制革业用水量较大且循环利用率低,一般为60-80 m3/t盐湿皮,约为发达国家的2倍。按照1t原料皮估计,就会产生5-6kg的铬,经估算,我国制革业年产生废水1.4亿t,年排放总铬(以三价格计)为1000 t左右,铬污染物排放量非常大。(二)地下水环境中重金属铬污染严重自然条件下,铬主要以六价铬(Cr(VI)和三价铬(Cr()两种氧化状态存在。其中,Cr(VI)具有很强的致癌作用,水溶性强,在土壤团粒上吸附能力差,具有很高的迁
7、移性;而Cr()是人体必需的微量元素,只有在很高浓度下才表现出生物毒性。在pH 5.5-11.5范围内,Cr()可以形成稳定的氢氧化物,并以沉淀析出的形式包裹在土壤团粒上,极大地降低了其迁移性。由于过去人们环保意识薄弱,铬渣乱堆乱放现象非常普遍,以及铬盐生产工艺环保措施不够,导致铬渣堆放场地和原铬盐生产厂区的土壤和地下水受到了严重的污染。根据项目组前期对全国部分区域地下水铬污染状况的调查的结果显示(见表1,我国铬污染区域的地下水污染非常严重,浓度高达数百mg/L,超过地下水质量标准(GB/T14848-93)3类水质要求的0.05 mg/L上万倍。表1典型铬污染区域地下水污染状况场地名称地下水
8、污染浓度(mg/L)地下水埋深(m)包头韩庆坝铬污染场地176.243.1青海海北铬盐厂 417.8 15 青岛红星化工厂718 10湖南湘乡铁合金厂731.51.7河南义马铬盐厂 209.5 (三)重金属铬污染危害影响突出Cr()毒性是Cr()的100倍,具有致癌、致畸及致突变作用,对免疫系统有一定影响,会引起铬疮、鼻中隔靡烂、血铬、肺癌等多种疾病,易引发慢性中毒;同时会使幼苗发育受阻,产量降低,植株死亡,并对种子发芽、细胞分裂具有抑制和毒害作用,被美国 EPA 认定的19种环境优先污染物。铬渣中含有大量水溶性六价铬及致癌物铬酸钙,铬渣的长期堆存过程中经雨水刷洗,导致六价铬会随雨水渗入地下,
9、造成地下水污染,对当地居民的健康造成严重威胁。近年来,铬盐行业发生的污染事件频发,主要污染事件归纳如下:1)2003年重庆某厂因污染嘉陵江列为环保部当年重大污染事件之首。 2)2006年山东某厂和青海某厂同时列为环保部当年十大污染事件。 3)2007年甘肃某厂铬酐在运输过程中起火,造成甘肃民乐某地大面积民田污染。4)2007年广州某化学品仓库起火,其原因是某厂铬酐包装作假,铬酐自燃。5)2009年湖南某厂发生违法倾倒铬渣导致水污染事件。 6)2010年甘肃某厂、陕西某厂同时列入环保部当年十大污染事件。7)2011年云南某厂发生违法倾倒铬渣污染水库事件。 2课题实施能够产生的经济、社会效益分析目
10、前我国地下水铬污染的趋势日益严重,已经给工农业生产和饮水安全造成了极大的威胁。据不完全统计,现有地下水铬污染区域100多处,分布在全国24个省,如青海海北铬盐厂导致下游东大摊水库铬污染,该水库原为西宁市饮用水源地,因污染改变用途;湖南湘乡铁合金厂因铬的迁移导致湘乡市的地下水被严重污染。因此在我国全面开展的地下水铬污染风险评估与防控技术研究,提出地下水铬污染风险评估方法,制定基于风险的地下水铬污染防控技术方案,指导和促进全国地下水铬污染的风险防控工作的推进。这对于改善我国地下水质量,维持水资源平衡,促进我国社会的可持续发展,维护社会稳定,社会意义和环境意义非常重大。课题的设立针对国家可持续发展战
11、略的重大环境需求,符合国家重大环境与资源优先保护政策,属于国家环境领域的重点研究内容。研发适于我国地下水铬污染风险评估与防控管理方法,可为有效评估和防控我国地下水铬污染、降低环境风险、以及保障饮用水安全提供技术支持,促进各地地下水铬污染风险评估和防控技术的推进,改善当地的环境质量,同时显著提升当地的投资环境,所产生的经济效益显著。二、项目目标及主要任务1主要目标(一)总体目标针对地下水中铬具有迁移性能强、易扩散、高致癌性和缺乏有效的防控技术与方法等问题,研究揭示地下水中铬的化学形态与迁移过程,建立铬在地下水中迁移特征参数与模型,提出地下水铬污染风险评估方法,研发地下水铬污染防控关键技术,提出地
12、下水铬污染防控技术框架,建立系统的地下水铬污染防控技术筛选与评估方法,形成基于风险评估的地下水铬污染控制技术方案,编制地下水铬污染风险评估技术导则,为地下水铬污染防控提供技术支撑。(二)年度目标本项目拟在3年内完成。(1) 2014年1月2014年12月 全面开展典型场地地下水铬污染污染现状调查,分析其污染特征及污染过程,诊断地下水铬污染主要成因和趋势,编制典型场地地下水铬污染调查报告,建立铬在地下水中迁移特征参数与模型;收集、归纳、整理国内外成熟的地下水铬污染防控技术,形成地下水铬污染防控关键技术框架。(2) 2015年1月2015年12月 建立地下水铬污染风险评估指标体系及方法,并对典型场
13、地地下水铬污染进行风险评估;基于关键技术框架及风险评估结果,研发经济适用的地下水铬污染控制技术,构建地下水铬污染防控技术筛选和技术有效性综合评估方法;研发地下水铬污染防控关键技术,以青海海北铬盐厂、湖南湘乡铁合金厂为示范研究点,选择适宜的监测、阻控、修复技术,开展示范研究点的前期准备工作。申请相关发明专利12项。(3)2016年1月2016年12月 进一步进行示范性研究,评估不同技术的适用条件与经济可行性,编制地下水铬污染风险评估技术导则,形成防控技术方案。申请相关发明专利23项。2研究与开发任务与内容2.1研究重点与开发内容(一)地下水铬污染化学形态与迁移转化特征调研典型涉铬行业企业地下水污
14、染状况,对含铬污染物进行特征分析和分类,提出优控地下水铬污染源清单;对铬污染场地进行分类。结合对地表特征、气候、土壤介质特征、包气带地层特征等指标的评价研究,解析地下水铬污染与污染源特征、土壤包气带特征的关系,研究地下水铬污染的化学形态与迁移转化规律。(二)地下水铬污染风险评估方法初步提出了基于定量评价(数值模拟)的两阶段铬污染地下水风险评估方法。自上而下对铬污染地下水的环节进行评估,通过对上一环节的风险判定,判断是否需要进行下阶段的风险评估;通过对风险大小的界定,确定风险状况;通过敏感性分析,识别关键控制环节。最终,编制铬污染地下水风险评估技术导则。(三)基于风险评估的地下水铬污染防控技术优
15、化组合方案对现有地下水铬污染防控技术进行归类,筛选比较适宜于我国地下水铬污染防控的关键技术,提出地下水铬污染防控关键技术框架。构建地下水铬污染综合评价指标体系和防控技术筛选方法,提出地下水污染防控技术有效性评估方法,并对地下水铬污染防控关键技术进行技术优化与集成,形成基于风险评估的地下水铬污染防控技术优化组合方案。(四)地下水铬污染防控关键技术研发研究地下水铬污染预防措施,研究开发基于污染羽扩散控制的原位药剂稳定过程强化+渗透反应墙被动控制技术。特别针对受铬渣污染严重、pH值和有机质含量较高的地下水系统,研制原位稳定化高效药剂,提出系统的原位稳定过程强化技术;针对目前国外渗透反应墙中常用的铁系
16、材料普遍存在的反应效率低、易板结堵塞等问题,结合前期工作基础,研制新型渗透反应墙高效改性材料;同时,计划实验研究与评估以上研制的高效还原剂还原六价铬所生成的还原产物-三价铬在复杂现场条件下的修复风险;最后,总结工程应用设计参数,并通过场景模拟研究对工程设计参数进行验证。(五)铬污染地下水污染防控示范研究分析与防控技术方案编制选取项目组前期已参与过的国内典型铬污染场地(青海海北铬盐厂、湖南湘乡铁合金厂等)做为示范研究对象,对项目组前期已经完成的抽出-处理示范工程进行补充实验,补充完善包括包气带入渗阻隔控制技术和污染羽扩散控制的原位药剂稳定过程强化+渗透反应墙被动控制技术在内的示范工程,对示范工程
17、进行针对性的运行状况调试和研究,并结合上述研究建立的风险评估方法评估上述四项技术对地下水铬污染控制的效果。最后,对铬污染地下水风险评估方法进行修订和验证,完善地下水铬污染风险评估技术导则,最终编制地下水铬污染防控技术方案。2.2研究方法(一)地下水铬污染化学形态与迁移转化特征在室内开展典型因子的土柱迁移实验、静态吸附实验、土样背景值含量测定等实验,结合土壤中的理化参数和水分特征曲线参数测定结果,研究地下水铬污染的化学形态。拟以内蒙古黄河铬盐股份有限公司、湖北振华化学股份有限公司和中蓝义马铬化学有限公司等三家铬盐生产企业所在区域的地下水为研究对象,利用同位素示踪源解析技术、GIS技术以及数理统计
18、(相关性分析)的方法,开展地下水铬的化学形态与迁移过程分析研究,构建地下水铬污染的特征参数体系。图1 地下水镉污染化学形态与迁移转化特征研究第二个阶段:详细风险评估(二)地下水铬污染风险评估方法建立多种定量评价模型,考虑将地下水污染风险评估分为两个阶段,即筛选性风险评估和详细风险评估,根据风险评价结果,判定是否需要采取污染控制和修复措施。对模拟结果的不确定性和参数的敏感性进行分析,识别关键控制环节和指导修复方案的筛选。最终研究编制地下水铬污染风险评估技术导则。(三)基于风险评估的地下水铬污染防控技术优化组合方案调研国内外典型地下水铬污染防控技术及修复技术工艺,并形成地下水铬污染防控关键技术框架
19、,总结各种技术在修复能力,施工工艺,技术条件与参数,修复成本等方面的优势与不足,结合地下水铬污染特征,评估地下水铬污染修复技术的特点、适用条件和范围、防控效果、经济效益,构建地下水铬污染防控技术筛选方法和优化组合方案。根据上述综合评价指标体系和筛选方法,筛选出适宜特定场地的地下水铬污染防控技术,对已有防控技术的缺陷进行补充,并在实验室验证关键技术问题的基础上,对地下水铬污染防控关键技术进行技术优化与集成,研发出地下水铬污染防控关键技术。图3 基于风险评估的地下水铬污染防控技术优化组合方案(四)地下水铬污染防控关键技术研发研究不同防渗材料对包气带中六价铬的阻隔效果,建立包气带入渗阻隔控制模拟预测
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- 关 键 词:
- 环保 公益 项目 建议书 地下水 污染 风险 评估 技术研究

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