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海外动向世界如何应对石油烃?

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Section 1

1. 前言——什么是石油烃

石油烃(PHs)对土壤和水域的污染被视为全球性的严重问题。石油烃指由碳和氢构成的石油类物质,可按图-1分类。

图-1
图-1

各国因石油烃的毒性、致突变性、致癌性等将其作为污染物质处理,而在日本的环境相关法律中,石油烃中受管制的仅有苯。日本国内关于“石油污染”的研究和专业书籍非常少。本文介绍从海外书籍、实际项目等获得的见解。

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2. 石油烃的影响

石油烃可通过植被和食物链在人体内积累,可能引起潜在的健康风险。源自原油馏分的柴油、汽油、润滑油等由数百种PHs组成的总石油烃(TPHs)中含有毒性、致突变性、致癌性高的物质,其毒性随分子量增大而增高。(1)

石油烃对人体的影响(1)

人暴露于石油产品或石油烃时,可能出现以下健康危害。

  • 造血、肝脏、肾脏、肺的异常
  • 认知功能的变化
  • 心理问题
  • 生殖系统和呼吸系统的障碍
  • 癌症

苯已被确定为人类白血病的致病物质。此外,美国EPA(环境保护局)将苯并(a)蒽、苯并(a)芘、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、䓛、二苯并(a,h)蒽、茚并(1,2,3-cd)芘这7种PAHs归类为可能对人类致癌的物质。

石油烃对生态系统的影响(1)

造成污染的成分有矿物油、多环芳烃(PAHs)、挥发性芳烃(BTEX;苯、甲苯、乙苯、二甲苯),所有这些化合物都被认为可能带来破坏生态系统的后果。

对生物的毒性源于“物质在水中的溶解度”和“生物可利用率”。

亲水性石油烃比疏水性石油烃或结合态石油烃的生物可利用性更高,更容易与生物接触。被生物吸附/吸收后,与生物体内特定部位或受体相互作用,引起亚致死(不致死亡的影响、病变发生、发育障碍、分子功能变化、摄食和繁殖行为变化等)以及致死。

另一方面,即使是不具生物可利用性的石油烃或疏水性石油烃,一旦被微粒或沉积物吸附,对底栖生物(无脊椎动物、鱼、孵化的鱼卵等)而言也会变得具有生物可利用性。

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3. 各国关于石油烃的管制

各国对源自石油产品的物质进行管制,不仅TPH(总石油烃),连BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)和PAHs(多环芳烃)也设有标准值。然而在日本,虽然制定了《石油污染对策指南》,但其内容主要针对油味和油膜、面向人的生活环境,并未设定TPH和PAHs的标准值。(苯受《土壤污染对策法》管制,但甲苯、乙苯、二甲苯不在其列。)

美国、加拿大、新西兰、荷兰、澳大利亚等国将石油烃污染场地的适当评价和管理视为重要问题,并按表-1进行管制。

3. 各国关于石油烃的管制

表-1

在Springer出版的《Total Petroleum Hydrocarbons:Environmental Fate, Toxicity, and Remediation》中,作者们指出:“基于美国、英国、新西兰、澳大利亚、荷兰的管制框架,可以为中国、印度、日本、韩国等发展中国家的TPHs污染场地制定新的政策和管制框架”(1)

然而,中国已于2019年1月施行《土壤污染防治法》,如表-1所示,建立了不逊于欧美各国的管制框架。

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4. 中国、科威特的案例

本公司此前在中国、台湾等海外地区也与当地企业合作开展了石油烃造成的土壤、地下水及海洋污染的净化,本文以来自中国、科威特的咨询为案例进行介绍。

中国

这是与吉林省农业科学院农业资源与环境研究所探讨共同研究时的事。

东北地区的黑土带是世界三大黑土带之一,有机质含量高,土壤肥沃,非常适合植物生长。吉林省位于黑土带的核心区域,是中国重要的粮食生产基地。黑土带的粮食产量约占全国的四分之一,为保护黑土这一稀缺的自然资源、保障国家粮食安全,中国在第十四个五年规划和2035年远景目标纲要中明确提出实施东北黑土地保护工程,加强保护与修复——黑土地被称为“耕地中的大熊猫”。

同时,作为世界第六大产油国,中国拥有大庆油田、胜利油田、辽河油田等油田,油田周边有大量农田,存在许多石油污染土壤。规模虽小的吉林油田也是如此,随着石油资源的开发,土壤污染问题日益突出。油田开采过程中产生的落地原油、油泥、采油废弃物堆积,对周边黑土构成严重威胁,严重影响可持续农业的发展。

设定的TPH净化标准值为800(826)mg/kg,这是取自《建设用地土壤污染风险管控标准》的数值,而农用地的标准值为500mg/kg。净化标准值的设定由人体健康和生态系统等的风险评价决定。

而且,日本的土壤污染对象物质为26项,中国则为85项;分析方法上,日本主要为溶出量,中国则为含量。

科威特

1990~1991年的海湾危机中油井遭到破坏,受灾面积达114km2。原油从受损油井喷出,形成了巨大的油湖。

2005年,联合国赔偿委员会(UNCC)为制定监督环境修复工程技术和财务进展的后续计划提供了资金作为指南。在科威特环境修复计划(KERP)下,UNCC批准了约2,600万m3石油污染土壤的修复。

海湾战争30年后的2021年,世界最大规模的净化项目终于发包,即南北科威特5个项目共1,300万m3石油污染土壤的净化项目。此外,今后还计划发包南科威特3个项目共835万m3石油污染土壤的净化项目。

值得特别指出的有以下3点。

  1. 1. 根据正己烷提取物的总石油烃(TPH)浓度选择净化技术
    1%~≦5%:生物修复
    5%~≦7%:生物修复+其他技术(土壤洗涤、化学、溶剂提取等)
    7%~≦10%:其他技术(土壤洗涤、化学、溶剂提取等)
    10%<:不处理(稳定化、回收、再利用、填埋)
  2. 2. 与绿化及生态系统环境修复项目配套实施
    目的是在南北科威特的油田移植灌木、草、树木的本地物种,恢复到海湾战争前的状态。所选物种在生态上最为重要,主导着科威特的自然生态系统。种植期为每年9月~3月,计划3年内种植860万株以上。
  3. 3. 净化标准值从5%改为TPH1.0%
    环境管制当局科威特环境公共局(KEPA)最初出于预防将石油污染土壤的净化标准值(RTC)设定为TPH0.5%,但考虑到该地为沙漠中的油田地带,仍实施了考虑对人体健康和生态系统影响的风险评价,并追加实施了对油田现存生态系统(动植物)的风险评价,最终得出TPH1.0%的净化标准值。将净化标准值修订为TPH1.0%,使对象土壤量减少约145万m3,缩短了净化周期、降低了成本,并为采用更高效达成净化目标的附加技术提供了余地。
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5. 结语

土壤不仅属于土地的所有者,而是全球共有的资源。土壤给予生物水和食物。据说一勺约1g的土壤中存在约10~100亿个微生物,这些微生物承担着碳、氮、磷等主要元素的循环,支撑着地球上的生物。

各国以同等保护人体健康和生态系统为目的进行了立法。日本是否也应当认真思考石油烃对人体健康和生态系统的影响,致力于保护生态系统和土壤呢?

参考文献

Saranya Kuppusamy, Naga Raju Maddela, Mallavarapu Megharaj, Kadiyala Venkateswarlu(2020) Total Petroleum Hydrocarbons:Environmental Fate, Toxicity, and Remediation. Springer