废弃矿山固废环境风险评价方法与分级监管建议.pdf
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1、d o i:j i s s n 收稿日期:基金项目:国家重点研发计划项目(Y F C );黄河流域生态保护和高质量发展联合研究项目(Y R U C )作者简介:韩伟(),男,博士,高级工程师;通信作者:王玉晶(),女,硕士,正高级工程师废弃矿山固废环境风险评价方法与分级监管建议韩伟,陆子熠,童立志,王玉晶,刘婉蓉,赵瑞锋,聂晶磊(生态环境部固体废物与化学品管理技术中心,北京 生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心,北京 生态环境部华南环境科学研究所,广州 )摘要:中国是矿业大国,矿种丰富,造成历史遗留矿山众多.因矿种类型复杂、不同地区气候差异大、水文地质条件不同以及周边环境敏感度迥异,致
2、使其环境风险不明,环境污染底数不清,目前仍缺乏针对历史遗留矿山环境风险的评价方法体系.本研究尝试建立了一种基于层次分析法的历史遗留矿山环境风险评估方法,选择具有主导作用、代表性的 项指标构建了基于评价目标层、评价准则层与评价因子层的历史遗留矿山固废环境风险评价三级指标体系,包括矿种类别、固废属性、自然条件、管理措施、保护目标与环境质量等,构建了判断矩阵并通过一致性检验,明确了各影响要素的权重.根据实际赋分情况,将历史遗留矿山环境风险等级分为一般、较大和严重三个等级.在此基础上提出了针对不同风险等级应采取的管理措施:自然衰减、风险管控与修复治理.最后将建立的评价方法应用于某地区的 个历史遗留矿山
3、的环境风险评价,结果显示该地区一般、较大和严重风险的矿山数量分别为、和,评价结果可为历史遗留矿山的差异性环境监管工作提供参考.关键词:历史遗留矿山;环境风险;层次分析法;分级;环境监管中图分类号:X ;X 文献标志码:A文章编号:()E n v i r o n m e n t a lR i s kA s s e s s m e n tM e t h o da n dC l a s s i f i c a t i o nM a n a g e m e n tS u g g e s t i o no fS o l i dW a s t e s f r o mA b a n d o n e dM i
4、 n e sHAN W e i,L UZ h i y i,T ONGL i z h i,WANGY u j i n g,L I U W a n r o n g,Z HAOR u i f e n g,N I EJ i n g l e i(S o l i dW a s t ea n dC h e m i c a l sM a n a g e m e n tC e n t e r,M i n i s t r yo fE c o l o g ya n dE n v i r o n m e n t,B e i j i n g ,C h i n a;T e c h n i c a lC e n t r e
5、 f o rS o i l,A g r i c u l t u r ea n dR u r a lE c o l o g ya n dE n v i r o n m e n t,M i n i s t r yo fE c o l o g ya n dE n v i r o n m e n t,B e i j i n g ,C h i n a;S o u t hC h i n a I n s t i t u t eo fE n v i r o n m e n t a lS c i e n c e s,M i n i s t r yo fE c o l o g ya n dE n v i r o
6、n m e n t,G u a n g z h o u ,C h i n a)A b s t r a c t:C h i n a i sa l a r g em i n i n gc o u n t r yw i t ha b u n d a n tm i n e r a l ss p e c i e s C h i n aa l s oh a sm a n ya b a n d o n e dm i n e s l e f to v e r f r o mh i s t o r y D u e t o t h e c o m p l e x t y p e so fm i n e r a l
7、 s,l a r g ed i f f e r e n c e s i nc l i m a t e i nd i f f e r e n tr e g i o n s,d i f f e r e n tg e o h y d r o l o g yc o n d i t i o n sa n d d i f f e r e n ts e n s i t i v i t yo fs u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t,t h ee n v i r o n m e n t a l r i s ki su n k n o w na n dt h eb
8、a s i cs i t u a t i o no fe n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o ni su n c l e a r A tp r e s e n t,t h e r el a c k sa ne v a l u a t i o n m e t h o ds y s t e mf o re n v i r o n m e n t a lr i s k so fh i s t o r i c a l l ya b a n d o n e d m i n e s T h i ss t u d ya t t e m p t st oe s t a
9、 b l i s ha ne n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n tm e t h o df o rh i s t o r i c a lm i n e sb a s e do nt h ea n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s At h r e e l e v e l i n d e xs y s t e mf o re n v i r o n m e n t a l r i s ka s s e s s m e n to fs o l i dw a s t e i n 年第期有色
10、金属(冶炼部分)(h t t p:y s y l b g r i mm c n)h i s t o r i c a lm i n e sb a s e do ne v a l u a t i o nt a r g e t l a y e r,e v a l u a t i o nc r i t e r i o nl a y e ra n de v a l u a t i o nf a c t o r l a y e r i sc o n s t r u c t e db ys e l e c t i n g l e a d i n ga n dr e p r e s e n t a t i v
11、 ei n d i c a t o r s,i n c l u d i n gm i n e r a ls p e c i e s,s o l i dw a s t ea t t r i b u t e s,n a t u r a l c o n d i t i o n s,m a n a g e m e n t m e a s u r e s,p r o t e c t i o n o b j e c t i v e s a n d e n v i r o n m e n t a lq u a l i t y T h ej u d g m e n tm a t r i x w a sc o
12、n s t r u c t e da n dt h e w e i g h to fe a c hi n f l u e n c i n gf a c t o r w a sc l a r i f i e dt h r o u g hc o n s i s t e n c yt e s t A c c o r d i n gt ot h ea c t u a ls c o r i n gs i t u a t i o n,t h ee n v i r o n m e n t a lr i s kl e v e lo fh i s t o r i c a lm i n e sw a sd i v
13、 i d e d i n t ot h r e el e v e l s:g e n e r a l l e v e l,l a r g el e v e la n ds e r i o u sl e v e l O nt h i sb a s i s,t h em a n a g e m e n t m e a s u r e st h a ts h o u l d b et a k e nf o rd i f f e r e n tr i s kl e v e l s w e r ep u tf o r w a r d:n a t u r a la t t e n u a t i o n,
14、r i s kc o n t r o la n dr e m e d i a t i o n m a n a g e m e n t F i n a l l y,t h ee s t a b l i s h e de v a l u a t i o n m e t h o d w a sa p p l i e dt ot h ee n v i r o n m e n t a lr i s ka s s e s s m e n to f h i s t o r i c a l l ya b a n d o n e d m i n e si nac e r t a i na r e ao fN o
15、 r t h w e s tC h i n a T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h en u m b e ro fm i n e sw i t hg e n e r a l,l a r g ea n ds e r i o u s r i s k s i s,a n d,r e s p e c t i v e l y,w h i c hc a np r o v i d er e f e r e n c ef o rt h ed i f f e r e n t i a le n v i r o n m e n t a ls u p e r v i s i
16、o no fl o c a lh i s t o r i c a l l ya b a n d o n e dm i n e s K e y w o r d s:h i s t o r i c a la b a n d o n e d m i n e s;e n v i r o n m e n t a lr i s k;a n a l y t i ch i e r a r c h y p r o c e s s;r i s kl e v e l;e n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n t矿产资源是我国工业的主要原材料,是确保经济持续发展的重要战略保
17、障.根据 年中国自然资源统计公报,截至 年底,我国已发现 种矿产,包括 种能源矿产,种金属矿产,种非金属矿产.截至 年底,我国共有各类废弃矿山约 万座,其中非金属矿、金属矿山与能源矿山分别为约 万座、万座和 万座,大中型、小型废弃矿山分别共有 万座和 万座,开采方式以露天开采为主.随着产业能源结构调整,我国废弃矿山数量将会逐年增加.全国废弃矿山的主要特征为空间分布不均,小型矿多、大中型矿少,非金属矿多、能源与金属矿少.历史遗留矿山多为开采无序、分布零星的中小矿山,相应地产生的矿山固废存在占地、破坏生态植被等问题 .因责任主体灭失,废弃矿山的主要生态环境问题包括矿山地质灾害、矿区土地资源毁损等,
18、.因矿种繁多,由采选冶等生产过程造成的矿山固废组分极其复杂.除了生态问题,因伴生组分和酸性废水等原因 ,历史遗留矿山及周边常常存在环境污染问题,包括土壤、地表水以及地下污染等 .与其他工业类型用地相比,涉重矿区周边的土壤重金属污染更为严重 .我国历史遗留矿山矿种有砂石矿、黏土矿、铝土矿、煤矿、铁矿、硫化矿、铜矿等金属矿等,不同矿种固废的化学组分有较大差异,其环境风险不一.其中硫化矿、金属矿等因产生酸性废水、释放有毒有害重金属等因素致使潜在环境风险较高 .通常砂石矿、黏土矿等固废环境风险较小,但是伴生组分复杂的此类矿山固废环境风险仍不能忽视.历史遗留矿山往往缺乏环境污染防范设施,环境风险隐患突出
19、,常见的包括重金属超标、酸性废水淋滤、尾矿库渗漏等,造成周边土壤与地下水污染.尽管历史遗留矿山一般地处偏远,但部分周边矿山也会涉及一些环境敏感点,例如村庄、农用地、饮用水水源地、自然保护区等,不同矿山周边环境敏感程度有差异.因我国气候条件、水文地质条件南北差异较大,对于地下水水位较浅、下垫面渗透好、降雨量充沛,以及存在裂隙岩溶的地区,更容易造成污染物的扩散,历史遗留矿山环境风险更为突出.总体上,我国废弃矿山的生态环境问题具有影响因素多、类型多样、成因复杂、数量多、区域差异大等特点,历史遗留矿山环境污染底数不清,环境风险不明.自然资源部门针对部分历史遗留矿山的生态修复工作多是边坡修复、场地平整、
20、覆土绿化等土方复绿工程等单一的治理模式,忽略了矿山固废的环境风险的评估,废石废渣的潜在环境风险可能并未消除.目前我国仍缺乏涉矿污染的环境风险评估规范,还没有制定相应的污染风险等级划分方法.综上,我国历史遗留矿山具有数量多、固废体量大且种类复杂、污染总体状况不清,环境风险不明等特点,同时考虑财政压力实情,需抓重点优先解决环境风险高的历史遗留矿山污染问题,对矿山固废污染环境风险分类分级的现实需求迫在眉睫.因此,宜结合我国矿山固废特点与实情,及时建立环境风险评价方法体系,开展环境风险评估,按照环境风险大小次序,结合矿种属性、区域地貌特征、自然条件及周边环境敏感程度等要素,遵循科学、经济技术可行原则,
21、落实分类分级治理要求,确定修复模式,科有色金属(冶炼部分)(h t t p:y s y l b g r i mm c n)年第期学实施矿山固废环境污染治理.研究方法 层次分析法(A H P)本研究采用层次分析法(AH P),建立评价指标体系,对 历史遗留矿 山环境污染 状况进行 评价.AH P是 世纪 年代学者S a a t y提出的,目前已应用于工业废水处理、地质灾害、矿山地质 等领域的质量和风险评价.该方法首先由专家对每个层级的评价指标进行两两比较其重要度,根据重要性比例标度取,其中:标度表示两个因素具有同等重要性;标度、分别表示前一因素比后一因素稍重要、明显重要、强烈重要、极端重要;标度
22、、表示上述相邻判断的中间值.为了使权重更具有科学性,本研究邀请了位专家填写AH P调查表,对评价指标权重进行判断.构建判断正交矩阵A(式),式()中ai j表示第i个因素相对于第j个因素的标度.A(ai j)nna a ana a anananan()利用方根法对已构建的正交矩阵的各行向量进行几何平均(式),归一化处理后计算出评价指标的权重和特征向量(式):WiWiniWi()WWWWn()式中Wi为各行向量几何平均值,Wi为评价指标权重,W为特征向量.建立层次结构模型本文从污染源特性、自然条件、管理措施、保护目标、污染特征等方面明确了评价指标,建立了历史遗留矿山环境污染状况评价指标体系.该指
23、标体系共分为个层次:评价目标层、评价要素层和评价因子层.环境风险评价值计算环境风险评价值计算公式为:PmiwiDi()式中,P为所研究的历史遗留矿山环境风险评价值;i为评价指标序号;wi为评价指标权重;Di为评价标准化值;m为评价指标数量(个).历史遗留矿山环境风险评价 评价指标体系参考国内外的污染场地风险评价方法 、地下水污染风险评价 、矿山生态评价体系,针对我国历史遗留矿山的地域特征、数据的易获取性、现有技术水平、经济可操作性,在相关性较强的指标中选择具有主导作用、代表性的 项指标构建了历史遗留矿山固废环境风险评价三级指标体系(表),评价因子涉及个方面合计 个.其中:一级指标包括矿种类别与
24、固废属性、自然条件、环保管理措施、环境敏感目标及环境质量状况;二级指标为一级指标的关键子类别,例如固废规模、当地年降雨量、环境管理制度、环境敏感点距离等;三级指标为可量化的末端指标,为二级指标的子类别.根据层次分析法的要求,分析不同层次要素间的关系,确定各要素内部组成指标间的相对权重,根据最后赋分值划分风险等级.各级评价指标见表,通过诸多因素多维度综合考虑其环境风险,开展环境风险评价.构建判断矩阵及一致性检验通过两两比较评价指标,得出指标重要性标度.通过对判断矩阵进行一致性检验,分析指标权重的合理性.一致性比例计算公式如下:C RC IR I()式中,C R为一致性比例;C I为偏离完全一致性
25、指标;R I为平均随机一致性指标.当C R 时,表示需要优化判断矩阵,直至通过一致性检验;当C R 时,表示判断矩阵的一致性满足要求.年第期有色金属(冶炼部分)(h t t p:y s y l b g r i mm c n)表历史遗留矿山固废环境风险评价指标体系T a b l eT h ea s s e s s m e n t i n d e xs y s t e mo f t h e e n v i r o n m e n t a l r i s kf o ra b a n d o n e dm i n e s评价目标层准则层准则层权重指标层指标层权重归一化权重类别划分赋分历史遗留矿山环境风
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