當(dāng)前，我國環(huán)境污染形勢嚴(yán)峻，突發(fā)性水污染事件頻發(fā)[1-3]，以復(fù)雜混合泄漏污染物為特征的河流水環(huán)境污染問題日益突出，嚴(yán)重威脅到我國的生態(tài)環(huán)境安全。
準(zhǔn)確地定量評估突發(fā)性水污染事件的生態(tài)環(huán)境損害對遏制環(huán)境污染行為，保障受損的環(huán)境資源得到及時的恢復(fù)補(bǔ)償具有重要意義。歐美等發(fā)達(dá)國家的許多學(xué)者已經(jīng)在這一領(lǐng)域作了大量的研究，創(chuàng)新性地發(fā)展出一系列豐富的適合各國國情的量化方法和理論模型[4-19]。我國也有許多學(xué)者嘗試將國外的經(jīng)驗(yàn)方法引入到中國[20-23]，但生態(tài)環(huán)境損害的價(jià)值評估難度很大，評估結(jié)果的不確定性很高，阻礙了環(huán)境損害評估工作的進(jìn)一步推廣。張紅振等[24]在比較分析美國､歐盟､日本等環(huán)境損害評估國際實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)梳理了各國相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則和評估方法。牛坤玉等[25]總結(jié)了美國自然資源評估相關(guān)的法律法規(guī)和技術(shù)導(dǎo)則，并介紹了目前美國所采用的最主要的自然資源損害評估方法。2014年10月，環(huán)境保護(hù)部公布了《環(huán)境損害鑒定評估推薦方法(第II版)》[26]，2014年12月，又公布了《突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急處置階段環(huán)境損害評估推薦方法》，明確在突發(fā)環(huán)境事件發(fā)生后，可以采用虛擬治理成本法計(jì)算生態(tài)環(huán)境損害，得出的結(jié)果可以作為生態(tài)環(huán)境損害賠償?shù)囊罁?jù)[27]。2014年12月30日，江蘇省高級人民法院成功依據(jù)虛擬治理成本法二審判決江蘇常隆農(nóng)化有限公司等六家公司賠付1.6億元的環(huán)境修復(fù)費(fèi)用[28]。
所謂虛擬治理成本，是指按照現(xiàn)行的治理技術(shù)和水平治理排放到環(huán)境中的污染物所需要的支出。由于水環(huán)境具有流動性強(qiáng)､環(huán)境損害不易表征等特點(diǎn)，當(dāng)損害現(xiàn)場無法復(fù)原､環(huán)境基線難以確定時，按照一定的技術(shù)規(guī)范，可以采用虛擬治理成本法對生態(tài)環(huán)境損害進(jìn)行量化[26]。按照《突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急處置階段環(huán)境損害評估推薦方法》的要求，污染物的虛擬治理成本采用突發(fā)環(huán)境事件發(fā)生地的工業(yè)企業(yè)或污水處理廠單位污染物的治理平均成本，但對于復(fù)雜混合的泄漏污染物，由于其成分復(fù)雜，難以獲取治理平均成本。為此，本文以某減水劑泄漏事件為例，摸索一種利用模擬治理來獲取虛擬治理成本的方法，為準(zhǔn)確量化生態(tài)環(huán)境損害奠定基礎(chǔ)。
1 材料與方法
1.1 主要儀器及試劑
主要儀器:ToxScreen-II毒性分析儀(以色列，CheckLight公司)。
主要試劑:凍干發(fā)光細(xì)菌､存儲緩沖液､重金屬緩沖液､有機(jī)物緩沖液。
1.2 事件概況和泄漏物質(zhì)分析
2014年3月6日某減水劑攪拌站生產(chǎn)廢水收集池的攪拌軸出現(xiàn)故障，無法收集廢水，隨后其攪拌樓的水劑秤出現(xiàn)故障，約100kg的減水劑與生產(chǎn)廢水混合后進(jìn)入沉渣池，由于沉渣池滿容，導(dǎo)致該混合廢水外溢，并通過站外水溝進(jìn)入A江造成水體污染，混合廢水泄漏量約200t。
該事件外泄減水劑為氨基磺酸鹽高效減水劑，是一種單環(huán)芳烴型高效減水劑，主要由對氨基苯磺酸､單環(huán)芳烴衍生物苯酚類化合物和甲醛在酸性或堿性條件下加熱縮合而成。主要配方成分為:苯酚､對氨基苯磺酸､甲醛､氫氧化鈉､葡萄糖酸鈉和丙酮。
1.3 虛擬治理方案設(shè)計(jì)
虛擬治理成本是指假設(shè)污染物在未進(jìn)入外環(huán)境前已經(jīng)得到治理而應(yīng)花費(fèi)的成本，但在該事件中，混合廢水所含污染物成分復(fù)雜，更無法獲取當(dāng)?shù)赝愇廴疚锏膶?shí)際治理成本，故作者采用模擬治理的方式來獲取混合廢水的虛擬治理成本，設(shè)計(jì)方案如下:
采用投加混凝劑(聚合氯化鋁)的方式來模擬處置泄漏的混合廢水，模擬處置過程為:租用攪拌機(jī)1臺，污泥泵1臺､壓濾機(jī)1臺和足夠處理200t混合廢水的場地，并聘用2名勞工，將混凝劑(聚合氯化鋁)一次性投加到該200t混合廢水中，每攪拌2h后關(guān)閉攪拌機(jī)2h(在關(guān)閉攪拌機(jī)期間用污泥泵抽取底部含水污泥壓濾成餅)，預(yù)計(jì)處置時間為1d。
在實(shí)際處置過程中，處置單位根據(jù)原水不同的情況，在投加混凝劑前需通過模擬實(shí)驗(yàn)求得最佳投加量，因此該200t混合廢水的虛擬治理成本主要包括小試模擬費(fèi)用､電費(fèi)､人工費(fèi)､設(shè)備租用費(fèi)､藥劑費(fèi)(混凝劑)､場地租用費(fèi)和污泥處置費(fèi)。
1.4 小試模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/P>
(1)判斷采用投加混凝劑(聚合氯化鋁)的方法能否降低水質(zhì)毒性至可接受水平;
(2)若是處理方法有效，得出混凝劑的最佳投加量。
1.4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
(1)情形1:混合廢水(該混合廢水的原水樣，樣品號1-1)。
(2)情形2:混合廢水+聚合氯化鋁(分別在100mL混合廢水中投加聚合氯化鋁0.1g､0.2g､0.3g……，充分混勻反應(yīng)后靜置24h，分別取上清液，樣品2-1､樣品2-2､樣品2-3……)，比較得出最佳投加量。
(3)情形3:混合廢水+聚合氯化鋁(將情形2中最佳投加量方案離心后所得固體加入100mL純水，充分混勻后靜置24h，取上清液，樣品3-1)。
(4)將上述樣品進(jìn)行發(fā)光菌急性毒性測試，評價(jià)處理效果。
1.4.3 實(shí)驗(yàn)方法
(1)發(fā)光細(xì)菌活化
向凍干發(fā)光細(xì)菌中加入1mL存儲緩沖液，快速搖勻，4℃靜置培養(yǎng)1h，待用。
(2)急性毒性快速判定
取0.8mL待測水樣，加入0.2mL緩沖液(重金屬緩沖液､有機(jī)物緩沖液各做一組實(shí)驗(yàn)，下同)，再加入10μL已活化的菌液，混勻后在20℃下靜置1h后，測量其發(fā)光強(qiáng)度RLU。同上述步驟用實(shí)驗(yàn)室純水做對照實(shí)驗(yàn)，根據(jù)樣品的相對抑光率IC(%)判定其毒性。
IC=(1-RLU樣品/RLU對照)×100%[29，30]
若相對抑光率IC(%)<50，則表示水樣無急性毒性，若IC(%)≥50，則表示水樣具有急性毒性。
(3)急性毒性強(qiáng)度判定方法
將急性毒性快速判定結(jié)果為有毒的樣品做進(jìn)一步的急性毒性強(qiáng)度判定實(shí)驗(yàn)。取0.8mL待測水樣，加入0.2mL緩沖液，混勻后設(shè)定該初始水樣濃度為C，用稀釋緩沖液(按緩沖液與純水按1∶4的體積比配置)分別配置濃度梯度為100%C､50%C､25%C､12.5%C､6.25% C､3.125% C的系列樣品，并以稀釋緩沖液做對照實(shí)驗(yàn)，求得系列樣品的相對抑光率IC(%)，用Excel軟件對系列濃度及其相對抑光率進(jìn)行曲線擬合，并根據(jù)曲線擬合公式求算水樣的IC50(%)(半抑制濃度，即IC(%)為50時所對應(yīng)的樣品濃度)，根據(jù)IC50值判定毒性強(qiáng)度。根據(jù)Bulich等人提出的毒性強(qiáng)度分級標(biāo)準(zhǔn)[31]，IC50值小于25時毒性強(qiáng)度為極毒性;在26~50之間為中毒性;在51~75之間為毒性;在76~100之間為微毒性;大于100為無毒性。具體參見http://m.dongaorq.cn更多相關(guān)技術(shù)文檔。
1.5 生態(tài)環(huán)境損害的量化評估
在獲取該混合廢水的虛擬治理成本后，根據(jù)受污染區(qū)域的環(huán)境功能敏感程度分別乘以相應(yīng)的倍數(shù)作為環(huán)境損害的量化數(shù)額。根據(jù)《突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急處置階段環(huán)境損害評估推薦方法》，對于I類､II類､III類､IV類､V類地表水，分別取>8倍､6~8倍､4.5~6倍､3~4.5倍及1.5~3倍作為量化環(huán)境損害數(shù)額的相應(yīng)倍數(shù)。
