土壤环境影响评价研究——以新余市某矿山为例

封林波

（江西省地质调查勘查院基础地质调查所，江西 南昌 330030）

根据《土壤污染防治行动计划》的总体要求，我国土壤环境保护将长期坚持“预防为主、保护优先、风险管控”的基本原则，环境影响评价作为落实污染预防的有效制度和手段，将肩负严防新增污地产生的重任。为落实《中华人民共和国环境影响评价法》，规范和指导土壤环境影响评价工作，防止或减缓土壤环境退化，保护土壤环境，生态环境部于2018年9月13日发布了《环境影响评价技术导则 土壤环境（试行）》（HJ 964—2018）。随着我国环境保护制度的完善，土壤污染防治方面的法律、法规和政策性文件逐渐发布，我国逐步建立起一套完整的土壤环境保护标准体系，使建设项目土壤环境影响评价工作的开展更加科学和规范。

土壤环境影响评价应对建设项目建设期、运营期和服务期（可根据项目情况选择）对土壤环境理化特征可能造成的影响进行分析、预测和评估，提出预防或者减轻不良影响的措施，为建设项目土壤环境保护提供科学依据。本文以新余市某矿山为例，采一维非饱和溶质运移模型，对污染物以点源形式垂直进入土壤环境的影响进行预测，分析污染物运移趋势及可能影响的深度，为当地土壤污染防治提供科学 依据。

1 研究区概况

新余市位于江西省中部偏西，地处赣江支流中下游，距省会南昌约160 km。研究区位于新余市渝水区九龙山乡花桥村境内，与新余市的直线距离约为35 km，区内有简易公路直达九龙山乡，其与G45 武吉高速公路相连，靠近G60 沪昆高速公路、浙赣铁路，交通便利。区内地貌单元的形成与地质构造有着密切的关系，地貌形态、山岭水系的分布均严格受构造及地层岩性控制。根据江西省地貌图划分，研究区隶属于赣西中低山与丘陵区的萍乡-高安侵蚀丘陵盆地和赣抚中游河谷阶地与丘陵区中段，南北高，中部低平，东部敞开，袁河横贯中部的鞍形地貌。研究区地处亚热带湿润性气候区，新余市多年平均气温为17.8 ℃，7-8月为全年最热月，平均气温为29.8 ℃。1-2月为全年最冷月，月平均气温介于3.5 ～5.6 ℃，全年无霜期为276 d。区内年均降雨量为1 640.9 mm，年蒸发量为1 379.6 mm，每年4-9月为雨季，24 h 最大降雨量为168.4 mm，10年一遇1 h 降雨量为76.4 mm，年降雨日为189 d。

2 土壤环境影响分析

2.1 环境影响识别

根据《环境影响评价技术导则 土壤环境（试行）》（HJ 964—2018）附表A.1 的土壤环境影响评价项目类别，本项目属于采矿业中的金属矿、石油、页岩油开采类，项目类别为Ⅰ类。拟建项目施工期主要为土方施工、厂房建设及设备安装，主要污染物为施工期扬尘，不涉及土壤污染影响。营运期破碎筛分粉尘涉及微量金属元素（Fe、Mn）外排，对土壤有大气沉降垂直入渗影响，尾矿库溢流水在事故泄漏工况下将会对土壤造成垂直入渗影响。本项目废水部分回用，部分经处理后通过排水管网排入小溪，不会造成废水地面漫流影响。拟建项目不涉及酸、碱、盐类物质，不会造成土壤酸化、碱化、盐化。

综上所述，拟建项目影响途径主要为运营期大气沉降污染和垂直入渗污染，因此土壤环境影响类型为污染影响型。根据本项目的建设内容，通过初步的工程分析和环境影响识别，结合选址所在区域的环境质量状况，确定拟建项目土壤环境影响源及影响因子识别结果，如表1 所示。

表1 土壤环境影响源及影响因子识别

2.2 评价等级及评价范围

本工程属于Ⅰ类建设项目。建设项目周边无风景名胜、自然保护区、文物保护单位、饮用水水源保护区、生态敏感点或其他需要特别保护的对象，无环境制约因素。场地内主要建有露采场、矿井工业场地、破碎站、选矿厂、废石堆场、生活办公区、堆料场、尾矿库和矿区道路等设施。建设项目占地类型以林地（经济林）和工矿用地为主，但由于尾矿库下游150 m 即为农田，因此建设项目所在区域属于敏感地区。矿山为露采转坑采项目，地表工业场地占地19.781 3 hm，面积中等（＜50 hm）。根据土壤环境影响评价项目类别、占地规模与敏感程度划分评价工作等级，确定本建设项目土壤环境影响评价工作等级为一级。因其为污染型建设项目，土壤评价范围为项目占地范围外扩0.2 km 范围内的区域以及矿山下风向1 km 范围内的区域。

3 土壤环境现状与评价

3.1 土壤环境现状调查

根据《环境影响评价技术导则 土壤环境（试行）》（HJ 964—2018）和《农用地土壤环境质量类别划分技术指南（试行）》，确定尾矿库大气沉降影响范围为1.0 km，破碎站、风井及选矿厂的大气沉降影响范围为0.5 km，共计3.4 km。研究区土壤保护敏感目标主要为项目附近的沙坑村、塘尾村、向家村居民点及周边耕地。

调查结果显示，评价区内土地利用类型以林地、道路以及耕地为主，存在少量工矿用地与居住用地，其中，林地、道路占地面积为272 hm，耕地面积为50 hm，工矿用地面积为10 hm，居住用地面积为 8 hm。

研究区周边以铁矿为主，污染源与本矿区基本相同。根据调查范围内土壤类型分布情况，选取具有代表性的一处土壤样品（主井工业场地内）进行理化特性调查和理化性质测试，现场调查显示，岩性为普通红壤，呈黄褐色和团粒结构，质地为杂填土，从砂砾含量来看，0.25 ～0.075 mm 约占36.3%，0.075 ～0.005 mm 约占42.2%，0.005 mm 约占21.5%；经实验室测定，pH 为5.82，氧化还原电位为586 mV，饱和导水率为8.12×10cm/s（垂直）、9.65×10cm/s（水平），土壤容重为1.18 kg/m；孔隙度为0.684%。

3.2 土壤环境现状监测与评价

为了解矿区土壤环境质量现状，在项目占地范围内布设7 个表层样点及5 个柱状样点，占地范围外布设2 个表层样点。监测频率如下：一期监测，监测1 d。

采用单因子指数法进行评价，结果表明，研究区占地范围内的土壤中，除Fe、Mn 因子超标外，其余各项基本因子的现状监测值均能满足《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600—2018）的二类用地筛选值标准，评价区周围土壤环境质量良好。经分析，采样点Fe、Mn 因子超标，原因可能是矿山背景值偏高。研究区占地范围外的土壤中，Zn、Cd、As、Hg、Cr、Pb、Cu、Ni 的现状监测值均小于《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）的其他类风险筛选值，评价区周围土壤环境质量良好。

4 土壤环境影响预测分析与评价

4.1 土壤环境影响预测分析

4.1.1 大气沉降土壤环境影响预测分析

根据建设项目工程分析，拟建项目营运期破碎站产生的粉尘大气沉降对评价范围内土壤造成污染影响。由于破碎环节产生的颗粒物基本为矿物成分，不涉及土壤污染重点污染物（Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、总石油烃），因此按照《环境影响评价技术导则 土壤环境（试行）》（HJ 964—2018），土壤环境影响以定性和类比分析为主。由于本项目为改扩建工程，矿山已生产多年，根据矿山周边土壤环境质量现状监测结果，各监测点土壤环境质量均满足相关标准要求，因此可判断破碎粉尘的排放不会对土壤产生明显的污染，不会显著改变土壤的环境质量，在采取保护措施后，环境影响可控。

4.1.2 垂直入渗土壤环境影响预测分析

拟建工程实施后，将严格按照要求采取防渗措施，在正常工况下不会发生渗滤液泄漏而进入土壤的现象。因此，垂直入渗造成土壤污染的主要表现为事故工况下，渗滤液垂直入渗进入土壤，渗滤液中的Fe、Mn 等污染因子对土壤环境造成影响。

4.2 污染预测方法

根据《环境影响评价技术导则 土壤环境（试行）》（HJ 964—2018）附录E 推荐的预测方法，选用一维非饱和溶质运移模型，预测拟建项目垂直入渗对区域土壤环境的影响。

4.3 模型概化

4.3.1 土壤概化

由于研究区占地范围基本以黏土为主，结合矿区岩土工程勘察及水文地质勘察成果，将土壤概化为一种类型，0 ～3.0 m 均为黏土，饱和导水率为6.53×10cm/s，孔隙度为0.473，阳离子交换量按 7.57 cmol/kg 计，则土壤相关参数如表2、表3 所示。

表2 土壤水力参数

表3 溶质运移及反应参数

4.3.2 模型建立

为了防止尾矿库回水池发生泄漏，对典型污染物Fe、Mn 在包气带中的运移进行模拟。根据现场钻探数据，参照调查地层资料，模型选择地表向下 3.0 m 范围进行模拟，自地表向下至3.0 m 处概化为1层，剖分节点为101 个。在预测目标层布置3 个观测点，从上到下依次为N～N，距模型顶端的距离分别为100 cm、150 cm、300 cm，预测时间设定为10年。

4.3.3 边界条件

考虑降雨，包气带中水量随降雨增加，水流模型的上边界定为大气边界（可积水），下边界为潜水含水层自由水面，选择自由排水边界溶质运移模型。溶质运移模型上边界选择浓度通量边界，下边界选择自由排泄边界。

4.3.4 预测参数

单位面积渗漏量可根据式（1）计算。

式中：为单位面积渗漏量；为厂区包气带的垂向等效渗透系数；为水力梯度。

研究区土质类型为黏土，根据原位渗透试验结果，黏土渗透系数平均为6.53×10cm/s。包气带中水力梯度I 由包气带厚度除以水深计算得出，为0.28。因此，尾矿库回水池单位面积渗漏量为1.98 cm/d，由此得出污染物Fe 的浓度为0.11 mg/L，Mn 的浓度为1.54 mg/L。

4.4 预测结果

由图1 分析可知，整个预测时间段，溶质在土壤水中受到动力弥散等作用，向下迁移扩散，浓度被稀释。因此，60 d 时0 cm 处土壤Fe 最大浓度为 0.11 mg/L（0.013 5 mg/kg）；100 d 时-15 cm处土壤Fe最大浓度为0.030 65 mg/L（3.77×10mg/kg）；500 d 时-54 cm 处土壤Fe 最大浓度为0.006 39 mg/L（7.87×10mg/kg）；1 000 d 时-93 cm 处土壤Fe 最大浓度为3.83×10mg/L（4.72×10mg/kg）；3 650 d 时-300 cm 处土壤Fe 最大浓度为1.78×10mg/L（2.19×10mg/kg）。由于土壤标准中无Fe 标准值，因此本次参照《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）中土壤包气带的Ⅲ类标准限值。据比对， 10年内下渗包气带中Fe 浓度均满足Ⅲ类标准限值（≤0.3 mg/L）的要求。随着时间推移和深度增加，浓度呈递减趋势，对土壤和地下水环境的影响逐渐 减小。

图1 回水池底部土壤中Fe 浓度变化曲线

由图2 分析可知，整个预测时间段，溶质在土壤水中受到动力弥散等作用，向下迁移扩散，浓度被稀释。因此，60 d 时0 cm 处土壤Mn 最大浓度为 1.54 mg/L（0.19 0 mg/kg）；100 d 时-15 cm 处土壤Mn最大浓度为0.569 5 mg/L（0.070 1 mg/kg）；500 d时-54 cm 处土壤Mn 最大浓度为0.089 47 mg/L（1.10× 10mg/kg）；1 000 d 时-93 cm 处土壤Mn 最大浓度为0.053 63 mg/L（6.60×10mg/kg）；3 650 d 时-300 cm 处土壤Mn 最大浓度为0.024 91 mg/L（3.07×10mg/kg）。 由于土壤标准中无Mn 标准值，因此本次参照《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）中土壤包气带的Ⅲ类标准限值。据比对，10年内下渗包气带中Mn 浓度逐渐减小，最终低于0.1 mg/L，满足Ⅲ类标准限值 （≤0.1 mg/L）的要求，随着时间推移和深度增加，对土壤和地下水环境的影响逐渐减小。

图2 回水池底部土壤中Mn 浓度变化曲线

由图3 分析可知，整个预测时间段，各观测点Fe 浓度变化如下：N观测点685 d 时最大浓度为4.513×10mg/L（5.56×10mg/kg）；N观测点 1 525 d时最大浓度为2.692×10mg/L（3.31×10mg/kg）； N观测点3 515 d时最大浓度为1.783×10mg/L（2.19× 10mg/kg）。各观测点Fe 最大浓度均小于《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）的Ⅲ类标准限值，对浅层地下水的影响较小。随着时间推移，在最大预测时段以后，N、N、N观测点浓度呈递减趋势，对土壤和地下水环境的影响逐渐减小。

图3 各观测点Fe 浓度变化曲线

由图4 分析可知，整个预测时间段，各观测点Mn 浓度变化如下：N观测点685 d 时最大浓度为 0.063 18 mg/L（7.78×10mg/kg）；N观测点1 525 d时最大浓度为0.037 69 mg/L（4.64×10mg/kg）；N观测点3 515 d 时最大浓度为0.024 96 mg/L（3.07× 10mg/kg）。各观测点Mn 最大浓度均小于《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）的Ⅲ类标准限值，对浅层地下水的影响较小。随着时间推移，在最大预测时段以后，N、N、N观测点浓度呈递减趋势，对土壤和地下水环境的影响逐渐减小。

图4 各观测点Mn 浓度变化曲线

5 评价结论与防治措施

5.1 评价结论

5.1.1 大气沉降

正常工况下，含Fe、Mn 颗粒物经大气沉降途径进入周边表层土壤后，浓度叠加值满足《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600—2018）的二类用地筛选值标准，对周边土壤环境的影响较小。

5.1.2 垂直入渗

非正常工况下，尾矿库回水池含Fe、Mn 污染物泄漏后，池底3.0 m 深度内各层次土壤水中Fe、Mn 浓度均满足《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）的Ⅲ类标准限值要求，对土壤和浅层地下水的影响较小。

5.2 防治措施

拟建项目为改扩建工程，土壤的主要污染防护措施包括源头控制措施及过程防控措施。

5.2.1 源头控制措施

研究区土壤环境影响类型为大气沉降影响、垂直入渗影响，因此源头控制措施分别针对大气沉降与垂直入渗展开。

一是大气沉降源头控制措施。施工期严格执行施工现场扬尘污染控制的相关规定，确保施工现场100%标准化封闭、工地砂土100%覆盖、工地路面100%硬化、拆除工程100%洒水降尘，以最大程度降低扬尘对周边环境的影响，使其厂界扬尘排放浓度满足相关规定要求；施工场地定期洒水抑尘，运载建筑材料和建筑垃圾的车辆加盖篷布减少散落，车辆应按照规定路线行驶；堆放、装卸、运输易产生扬尘的物料时，应当采取遮盖、封闭、洒水等措施，防止扬尘污染；材料仓库和临时堆料场地应防止物料散漏污染；仓库四周应设置疏水沟，防止雨水浸湿物料而引起污染物下渗污染；运营期对各产尘点产生的颗粒物集中收集，并通过旋风除尘器和袋式除尘器串联集中处理，处理后的废气经15 m 高的排气筒排放。

二是垂直入渗源头控制措施。设置截排水设施及沉淀池，减小径流面积，实现雨污分流。主要场地进行硬化处理和防渗处理。

5.2.2 过程防控措施

一是对影响源可能影响的过程采取防控和截断措施，在影响源产生的情况下仍可中途阻断、削减污染，从而进行有效控制。在占地范围内应采取绿化措施，可种植伴矿景天等易于生长且富集能力较强、生物量较大的植物。对于涉及污染途径影响的，应根据相关规范要求，采用环保设施进行减排处理，防止土壤污染。

二是沉淀池、回水池应严格按照《危险废物贮存污染控制标准》（GB 18597—2001）、《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》（GB 18599—2020）等相关规范的要求进行防渗处理。同时，开展跟踪监测，加强日常泄漏监测。在厂区外敏感点破碎站布置一个土壤跟踪监测点，监测频率为2 次/年，监测因子为Fe、Mn。在厂区外垂直入渗区尾矿库布置一个土壤跟踪监测点，监测频率为2次/年，监测因子有悬浮物（SS）、COD、NH-N、SO、F、Fe、Mn。