川東地區(qū)天然氣開采場(chǎng)站廢氣污染物的賦存特征和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

汪波 馮小波 袁增 程偉 郭勁松 吳建勇 高俊敏 楊穎

DOI：?10.11835/j.issn.2096-6717.2023.144

收稿日期：2023?09?04

基金項(xiàng)目：中國(guó)石油西南油氣田公司重慶氣礦科技計(jì)劃項(xiàng)目（K23-37）

作者簡(jiǎn)介：汪波（1978-?），男，高級(jí)工程師，主要從事石油天然氣行業(yè)QHSE管理研究，E-mail：wang.bo@petrochina. com.cn.

通信作者：高俊敏（通信作者），女，博士，教授，E-mail：gao-junmin@cqu.edu.cn.

Received： 2023?09?04

Foundation items： The Science and Technology Plan Project of Chongqing Gas Field of PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company （No. K23-37）

Author brief： WANG Bo （1978-?）， senior engineer， main research interest： QHSE management in oil and gas industry， E-mail： wang.bo@petrochina.com.cn.

corresponding author：GAO Junmin （corresponding author），?PhD，?professor，?E-mail：?gao-junmin@cqu.edu.cn.

摘要：針對(duì)天然氣開采過程中的有/無組織廢氣排放，調(diào)研和分析川東地區(qū)16個(gè)天然氣開采場(chǎng)站廢氣污染物的賦存特征，評(píng)估各場(chǎng)站檢出的廢氣污染物對(duì)作業(yè)人員和周邊群眾的健康風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明：2020年13個(gè)單井井站氣田水池?zé)o運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)檢出的硫化氫、二氧化硫和氮氧化物的濃度范圍分別為0.001～0.016、0.007～0.023、0.012～0.047 mg/m³，與2017—2019年連續(xù)3 a對(duì)JZZ井和TD71井檢出的濃度相當(dāng)，反映了川東氣田近年來固定源排放廢氣濃度水平。硫化氫、二硫化碳和氨是無組織排放的主要惡臭氣體，但排放濃度較低，均達(dá)到了《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554—93）中限定的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，氣田水池運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，硫化氫和氮氧化物在氣田水池和轉(zhuǎn)水池處的非瘤癥危害商（HQ）值均大于0.1，可能會(huì)對(duì)作業(yè)人員的健康產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)；氣田水池未運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，硫化氫、二氧化硫和氮氧化物在除TD62外的其他井站氣田水池處和居民處的HQ均低于0.1，基本不會(huì)對(duì)作業(yè)人員和居民的健康產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：天然氣開采場(chǎng)站；氣田水池；廢氣污染物；無組織排放；健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：X831 ????文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ????文章編號(hào)：2096-6717（2024）02-0236-10

Occurrence and health risk assessment of exhaust pollutants from natural gas extraction stations in the eastern Sichuan region

WANG Bo¹，?FENG Xiaobo¹，?YUAN Zeng^1，2a，?CHENG Wei¹，?GUO Jinsong^2b，?WU Jianyong^2b，?GAO Junmin^2b，?YANG Ying^2b

（1. Chongqing Gas Field of Petro China Southwest Oil and Gas Field Company， Chongqing 400707， P. R. China；?2a. College of Materials Science and Engineering；?2b. College of Environment and Ecology， Chongqing University， Chongqing 400045， P. R. China）

Abstract： In light of the emissions of organized/unorganized waste gases during natural gas extraction， this study conducted an investigation of the occurrence of exhaust pollutants at 16 natural gas extraction stations in the eastern Sichuan region. Subsequently， an evaluation of the health risks posed by the detected waste gas pollutants to both operational personnel and the surrounding population was carried out. The results indicated that， in 2020， the concentrations of H₂S， SO₂and NO_xdetected during the non-operational state of 13 individual well sites ranged from 0.001 to 0.016， 0.007 to 0.023 and 0.012 to 0.047 mg/m³， respectively. These concentrations were comparable to those detected at the JZZ and TD71 wells over a continuous 3-year period from 2017 to 2019， reflecting the consistent emission levels of fixed-source waste gases in the East Sichuan gas field in recent years. Additionally， H₂S， CS₂and NH₃were identified as the primary malodorous gases emitted from unorganized sources， but their concentrations remained low and met the secondary standard requirements stipulated in theEmission Standards for Odor Pollutants（GB 14554—93）. Furthermore， the health risk assessment results revealed that when the operation of Gas Field Water Tank （GFWT）， the Hazard Quotient （HQ） values for H₂S and NO_xat the GFWT and Transfer Water Tank exceeded 0.1， which potentially posing health risks to operational personnel. However， when GFWT was not in operation， the HQ values for H₂S， SO₂and NO_xat all well sites except TD62， and residential areas were all below 0.1， which indicating minimal health risks for both operational personnel and residents.

Keywords： natural gas extraction sites；?gas field water pond；?waste gas pollutants；?unorganized emissions；?health risk assessment

隨著能源需求的日益增加和能源結(jié)構(gòu)清潔化持續(xù)推進(jìn)，天然氣作為重要的清潔能源之一，在中國(guó)的產(chǎn)量呈逐年持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，2021年已增長(zhǎng)到2.08×10¹¹m³，約為2014年的1.6倍；天然氣占一次能源消費(fèi)總量的比重也從2014年的5.7%增長(zhǎng)到2021年的8.9%^[1-2]。然而，天然氣開采涉及的鉆井、完井、采集、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)裙に嚵鞒潭紩?huì)伴隨不等量的廢氣產(chǎn)生^[3-6]，其排放源包括將生產(chǎn)的氣體帶到地面或達(dá)到管道壓力的井口壓縮機(jī)或泵、井場(chǎng)設(shè)備放氣和泄漏、火炬排放、維護(hù)排放和壓氣站排放等^[7]。

中國(guó)川渝地區(qū)開采的天然氣成分復(fù)雜并含有大量的硫化物，80%以上氣田含硫^[8]，而這些硫化物通常會(huì)與環(huán)境硫酸鹽等化合物反應(yīng)生成H₂S氣體^[9]。含硫天然氣在開采過程中常伴有硫化氫、二氧化硫和氮氧化物等氣體排放^[8-9]，如不加以控制，可能對(duì)健康、基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生直接的不利影響。例如，短期暴露于硫化氫、二氧化硫和氮氧化物等污染物與不良呼吸影響有關(guān)，其可刺激眼睛、鼻子和喉嚨，引起嘔吐、頭痛、暈眩、昏迷等癥狀，長(zhǎng)期接觸后還可能引起呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等的損傷^[10-11]。氮氧化物還是大氣光化學(xué)反應(yīng)的重要參與物質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致光化學(xué)煙霧等環(huán)境問題^[12]。此外，在開采、處理、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，天然氣還存在不經(jīng)過特定排氣口無組織排放的三甲胺、甲硫醇、甲硫醚和/或硫化氫等惡臭氣體^[13-14]，也可能會(huì)給作業(yè)人員和周邊群眾的生產(chǎn)生活帶來不利影響。

中國(guó)西南某油氣田企業(yè)所轄川東氣田地跨川渝兩省市24個(gè)縣（區(qū)、市），其銷售規(guī)模占重慶市場(chǎng)的70%左右，是重慶市天然氣主要供給單位。然而，高產(chǎn)量的天然氣意味著其在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)可能會(huì)有高濃度的廢氣產(chǎn)生。2016年，趙宏等^[15]指出，川東地區(qū)的TD71井、SJB增壓站的污水池蓋下檢出硫化氫、臭氣和甲醇的濃度均嚴(yán)重超標(biāo)，TD12井、TD19井和G6井等9個(gè)井站內(nèi)“氣田水池處及其附近”的硫化氫濃度也全部超標(biāo)，在井站外圍100 m內(nèi)敏感點(diǎn)的硫化氫超標(biāo)率高達(dá)55.6%，表明這些廢氣有向外擴(kuò)散的可能，對(duì)周邊環(huán)境和群眾健康產(chǎn)生較大的潛在風(fēng)險(xiǎn)。為此，川東地區(qū)某天然氣生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)各井站的特性和除臭要求，不斷升級(jí)和優(yōu)化工藝流程，采用燃燒-吸附、洗滌-吸附或化學(xué)氧化-吸附等聯(lián)合除臭技術(shù)，降低有害氣體的排放水平。為全面了解工藝改造后川東氣田各井站排放廢氣的污染特征，科學(xué)評(píng)估廢氣可能引起的人體健康風(fēng)險(xiǎn)，筆者通過采樣分析探究硫化氫、二氧化硫和氮氧化物3種典型污染物在川東地區(qū)天然氣開采場(chǎng)站的時(shí)空分布特征，分析比較功能井和單井井站中無組織排放三甲胺、甲硫醇和甲硫醚等8種惡臭氣體情況；采用美國(guó)環(huán)境保護(hù)局（USEPA）推薦的劑量-反應(yīng)評(píng)價(jià)法^[16]綜合評(píng)估檢出的有害氣體對(duì)作業(yè)人員和周邊居民的健康風(fēng)險(xiǎn)。

1 研究材料與方法

1.1 研究區(qū)域及采樣概況

以周邊有環(huán)境敏感點(diǎn)（如周邊居民）的四川達(dá)州和重慶開州兩地井站為研究對(duì)象，所選的16個(gè)井站均含有氣田水中轉(zhuǎn)處——?dú)馓锼?。針?duì)硫化氫、二氧化硫和氮氧化物可能會(huì)在各井站中長(zhǎng)期存在進(jìn)而對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響的問題，選取四川達(dá)州的JZZ功能井（如脫水區(qū)、集輸區(qū)）和重慶開州的TD71單井兩類井站，連續(xù)3年（2017—2019年）監(jiān)測(cè)硫化氫、二氧化硫和氮氧化物3種特征污染物的賦存狀況。其中，四川達(dá)州JZZ井監(jiān)測(cè)點(diǎn)位為污染源點(diǎn)位的氣田水池處（JZZ井-1）、井站內(nèi)的脫水區(qū)（JZZ井-2）、集輸區(qū)（JZZ井-3）和井站大門處（JZZ井-4）（如圖1（a）所示）；重慶開州TD71井的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分別為氣田水池（TD71井-1）、生活用氣旁（TD71井-2）、固化池處（TD71井-3）和井站大門外（TD71井-4）（如圖1（b）所示）。并于2020年5—6月對(duì)四川達(dá)州G22井、G10井、QL45井、QL47井、QL17井、C35井和YH12井，以及重慶開州TD62、64、16、65、60、52和76井，包括1個(gè)功能井（G10井）和13個(gè)單井井站及周邊環(huán)境敏感點(diǎn)（如居民處、井站大門處）共57個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行環(huán)境空氣樣本采集。

在樣品采集時(shí)，因G10井的氣田水池處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此，將G10井的氣田水池、轉(zhuǎn)水池視為兩處污染源，另外，在氣田水池旁、上風(fēng)向和轉(zhuǎn)水池的上風(fēng)向各布控1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，對(duì)這5個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行為期3 d、每天6次連續(xù)采樣。除G10井有5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位外，其余13個(gè)單井均有4個(gè)點(diǎn)位，包含氣田水池（污染源處）及周邊環(huán)境敏感點(diǎn)（居民處、井站大門外和安全門處），且在采樣期間氣田水池均無運(yùn)轉(zhuǎn)、拉運(yùn)等作業(yè)活動(dòng)。考慮到天然氣開采環(huán)節(jié)可能存在的無組織排放惡臭氣體，還于2020年9月對(duì)四川達(dá)州的JZZ井和重慶開州的TD71井進(jìn)行樣品采集，監(jiān)測(cè)了硫化氫、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、氨和苯乙烯8種惡臭氣體。其中，JZZ井樣品采集點(diǎn)為井站外圍的上（JZZ井-E1）、下（JZZ井-E2）風(fēng)向處，TD71井的點(diǎn)位為氣田水池蓋下（TD71井-E1）、氣田水池下風(fēng)向1 m處（TD71井-E2）、氣體水池上風(fēng)向3 m處（TD71井-E3）、氣田水池下風(fēng)向5 m處（TD71井-E4）和氣田水池下風(fēng)向8 m處（TD71井-E5）。布控的每個(gè)點(diǎn)位于上午（約9：00—11：30）、中午（約11：30—14：00）和下午（14：00—16：00）各采集樣品2次（對(duì)于測(cè)硫化氫、二氧化硫和氮氧化物）或1次（對(duì)于測(cè)惡臭氣體），每個(gè)時(shí)段避光采集45 min。在樣品采集的同時(shí)，對(duì)原位場(chǎng)地的風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度和大氣壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。風(fēng)向主要為東北和東南，風(fēng)速、溫度、濕度和大氣壓力的范圍值分別為0.12～0.41 m/s、15.2～29.8 ℃、47.3%～81.4%和95.2～96.2 kPa。

1.2 檢測(cè)方法和主要儀器

采用《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析法（第四版）》（2003）中的亞甲基藍(lán)分光光度法測(cè)定硫化氫濃度；采用甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度計(jì)法（GB/T 15262—2009）測(cè)定二氧化硫濃度；采用鹽酸萘乙二胺分光光度法（JH 479—2009）測(cè)定氮氧化物濃度；采用溶液吸收-頂空氣相色譜法（HJ 1042—2019）測(cè)定三甲胺濃度；采用氣相色譜法（GB/T 14678—1993）測(cè)定甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫濃度；采用二乙胺分光光度法（GB/T 14680—1993）測(cè)定二硫化碳濃度；采用納氏試劑分光光度法（HJ 533—2009）測(cè)定氨濃度；采用活性炭吸附/二硫化碳解吸-氣相色譜法（HJ 584—2010）測(cè)定苯乙烯濃度。空氣樣品采集儀器為環(huán)境空氣顆粒物綜合采樣器ZR-3922。分析測(cè)定的主要儀器為氣相色譜儀8860、紫外可見光分光光度計(jì)（UV-7504）等。

1.3 質(zhì)量控制

監(jiān)測(cè)過程采用空白值測(cè)定、平行樣測(cè)定、自控樣質(zhì)量控制措施，其精密度、準(zhǔn)確度合格率均為100%，滿足質(zhì)量控制要求。

1.4 環(huán)境空氣污染物濃度限值

為評(píng)估各井站及周邊敏感區(qū)域廢氣濃度是否達(dá)標(biāo)，對(duì)井站檢出的二氧化硫、氮氧化物和硫化氫，分別對(duì)標(biāo)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）和《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（TJ 36—79）的濃度限值，無組織排放的惡臭氣體對(duì)標(biāo)《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554—1993）中惡臭污染物廠界二級(jí)新擴(kuò)改建標(biāo)準(zhǔn)限值。

1.5 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

由于硫化氫、二氧化硫、氮氧化物、二硫化氫和氨5種氣體均為非致癌有害氣體，因此，采用EPA推薦的非癌癥健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型（式（1）～式（3）），計(jì)算這5種廢氣對(duì)場(chǎng)站作業(yè)人員或周邊居民的非癌癥危害商（hazard quotient，HQ），確定人體健康風(fēng)險(xiǎn)^[16]。

式中：HQ為非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害商值，表征單種污染物的非致癌風(fēng)險(xiǎn)；RfC為參考濃度，表示通過吸入途徑長(zhǎng)期暴露于人體不會(huì)引起人體不良反應(yīng)的污染物最大量，硫化氫、二氧化硫、氮氧化物、二硫化碳和氨的RfC值分別為0.02、0.08、0.1、0.7、0.5 mg/m³；EC為暴露濃度；CA大氣中污染物的含量；ET暴露時(shí)間8 h/d；EF暴露頻率250 d/a；ED暴露年限25 a；平均暴露時(shí)間AT為ED×365×24^[16]。當(dāng)HQ≥1時(shí)，存在非癌癥類健康高風(fēng)險(xiǎn)，且HQ值越大風(fēng)險(xiǎn)越高；當(dāng)0.1≤HQ<1時(shí)為潛在低風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)HQ<0.1時(shí)，無風(fēng)險(xiǎn)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019和Origin 2021b進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、單因素方差分析和分析圖的繪制。

2 結(jié)果與討論

2.1 時(shí)間尺度下硫化氫、二氧化硫和氮氧化物的分布特征

圖2為川東地區(qū)達(dá)州JZZ井和開州TD71井特征污染物硫化氫、二氧化硫和氮氧化物的時(shí)間分布情況。JZZ井-1在2017年檢出硫化氫的濃度為（0.014±0.003）mg/m³，略高于2019年的（0.013±0.001）mg/m³，顯著高于2018年的（0.002±0.000 4）mg/m³。類似的，TD71井-1在2017年檢出的硫化氫濃度（0.012±0.003）mg/m³也高于2019年的（0.009 7±0.001）mg/m³，顯著高于2018年的（0.002±0.000 4）mg/m³（圖2（a））?？梢?，不同時(shí)間尺度下JZZ井或TD71井污染源處所排放的硫化氫濃度不同，但變化幅度相似，一定程度反映了川東地區(qū)井站工藝改造升級(jí)后各污染源排放硫化氫的濃度水平，顯著低于趙宏等^[15]于2016年報(bào)道的川東地區(qū)TD71井水池蓋下（19.8 mg/m³）和SJB污水池蓋下（17.6～20.3 mg/m³）的檢出濃度。在同一年中，除2018年JZZ井-1的硫化氫濃度低于該年的JZZ井-2外，其余年份JZZ井或TD71井的污染源（氣田水池）處所檢出的硫化氫濃度均高于其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，且距污染源越遠(yuǎn)的點(diǎn)位，其檢出硫化氫的濃度水平越低，表現(xiàn)出明顯的固定源硫化氫廢氣排放特征。這是因?yàn)榇|地區(qū)氣田主要以含硫天然氣為主^[17]，其在開采過程中通常會(huì)伴有大量的含硫氣田水產(chǎn)出，而氣田水池作為氣田水儲(chǔ)存處，會(huì)在氣田水運(yùn)輸和回注處理等過程逸出大量的硫化氫氣體^[18-19]。

2017年，JZZ井和TD71井的所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中均檢出了二氧化硫，濃度范圍分別為0.001～0.005 mg/m³和0.012～0.015 mg/m³，且監(jiān)測(cè)點(diǎn)位離氣田水池越遠(yuǎn)濃度越低；2018年，僅有JZZ井-1和TD71井-1（污染源處）檢出二氧化硫，其濃度分別為（0.011±0.000 5）mg/m³和（0.009±0.000 5）mg/m³；2019年，這兩個(gè)站井檢出二氧化硫的點(diǎn)位分別為JZZ井-1、3和TD71井-1、3，且均以氣田水池處檢出的濃度較高（圖2（b））?？梢姡趸蚺c硫化氫類似，也具有明顯的固定點(diǎn)源（氣田水池）排放特征。這也可能與川東氣田以含硫天然氣為主有關(guān)，產(chǎn)二氧化硫的可能機(jī)理有硫化氫氧化反應(yīng)、含硫化合物的燃燒反應(yīng)和有機(jī)硫化合物的熱解反應(yīng)等^[20-21]。此外，2018年和2019年井站大門外的二氧化硫濃度均低于檢出限，表明不會(huì)影響周邊居民。

與硫化氫和二氧化硫相比，氮氧化物僅在2019年JZZ井-1和TD71井-4未檢出，表現(xiàn)出更高的檢出率（>85%）。JZZ井、TD71井檢出的氮氧化物濃度最高都見于2018年，分別為（0.093±0.054）、（0.043±0.039）mg/m³，其次為2017年的（0.048±0.045）、（0.019±0.005 6）mg/m³，以及2019年的（0.019±0.041）、（0.015±0.003 8）mg/m³（圖2（c））。在同一年中，氮氧化物濃度水平與監(jiān)測(cè)點(diǎn)位之間的距離相關(guān)性不顯著（p>0.05）。如，2017年的JZZ井-3、TD71井-3以及2018年的JZZ井-2和2019年的JZZ井-2～JZZ井-4等所檢出的氮氧化物濃度均顯著高于其對(duì)應(yīng)的污染源（氣田水池），說明氮氧化物可能存在除污染源外的多點(diǎn)源排放特征。這可能與場(chǎng)站中的灼燒爐、加熱爐或增壓機(jī)等設(shè)備在高溫下燃燒燃料時(shí)也會(huì)排放氮氧化物廢氣有關(guān)^[22]。

2.2 空間尺度下硫化氫、二氧化硫和氮氧化物的分布特征

JZZ井和TD71井在不同年份或同一年份不同點(diǎn)位中的廢氣檢出率及檢出濃度變化幅度較大。為全面了解川東地區(qū)各井站廢氣的整體賦存特征，于2020年5—6月監(jiān)測(cè)了川東氣田14個(gè)井站（共57個(gè)點(diǎn)位）的硫化氫、二氧化硫和氮氧化物的濃度水平，結(jié)果如表1所示。從表1可知，氮氧化物的檢出率最高，為68.4%，其次為28.1%的硫化氫和17.5%的二氧化硫，與JZZ井和TD71井在2017—2019年的廢氣檢出率類似，即氮氧化物>硫化氫>二氧化硫。除G10井有氣田水池和轉(zhuǎn)水池兩處污染源外，其余13井都只有一處污染源（氣田水池）。在這15個(gè)污染源點(diǎn)位中，硫化氫、二氧化硫和氮氧化物的檢出率分別為66.6%、33.3%和93.3%，顯著高于井站安全門處（9.5%、4.8%和50%）和站外居民處（14.3%、21.4%和58.3%）?？梢姡趸锸谴|地區(qū)各井站及周邊敏感處最為常見的廢氣污染物。

就排放濃度而言，硫化氫的最高檢出濃度位于G10井的轉(zhuǎn)水池處，為（1.428±2.166）mg/m³，其次為該井站另一處污染源——?dú)馓锼靥帲ǎ?.19±2.003）mg/m³），高于川中地區(qū)含硫氣田水經(jīng)脫硫除臭后尾氣中的H₂S濃度（0.14 mg/m³）^[19]。這可能是因?yàn)镚10井的氣田水池和轉(zhuǎn)水池在監(jiān)測(cè)時(shí)正處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。一般地，長(zhǎng)期處于厭氧狀態(tài)的氣田水池中，硫酸鹽還原菌會(huì)利用廢水中的高濃度有機(jī)物質(zhì)作為電子供體，一方面通過一系列酶催化反應(yīng)將有機(jī)物分解為二氧化碳和水；另一方面電子傳遞到硫酸鹽上將硫酸鹽還原為硫化物，同時(shí)產(chǎn)生氫離子和電子，進(jìn)而釋放出大量的硫化氫^[22]，即SO₄^2-+8H⁺+8e^-→H₂S+4H₂O^[23]，而氣田水池/轉(zhuǎn)水池的運(yùn)轉(zhuǎn)促進(jìn)了硫化氫廢氣向外擴(kuò)散。相比之下，無運(yùn)轉(zhuǎn)、拉運(yùn)等作業(yè)活動(dòng)的其余13個(gè)井站的硫化氫平均濃度都低于0.007 mg/m³，均在?《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（TJ 36—79）規(guī)定的居住區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最高容許濃度（0.01 mg/m³）以下。表明近年來隨著除硫技術(shù)的改進(jìn)和升級(jí)^[24-25]，硫化氫得到較好的去除和控制。

所有檢測(cè)點(diǎn)位的二氧化硫濃度變化范圍為0.007～0.030 mg/m³，以G10井、TD62井氣田水池處檢出的平均濃度最高，均為0.016 mg/m³，低于鄂爾多斯盆地長(zhǎng)慶油田硫磺回收尾氣焚燒后二氧化硫最大落地濃度（0.049 mg/m³）^[26]。TD62井站外居民處是居民區(qū)唯一檢出二氧化硫的點(diǎn)位，平均濃度僅為（0.008±0.001）mg/m³，與2017—2019年檢出二氧化硫的濃度水平相當(dāng)，均低于0.15 mg/m³，達(dá)到了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。較低的二氧化硫排放濃度可能是因?yàn)闅馓锼卮蠖嗵幱谌毖鯛顟B(tài)，即便水池中可能含有較高濃度的H₂S，但仍難以進(jìn)行硫化氫氧化反應(yīng)^[20]。此外，檢出氮氧化物的39個(gè)點(diǎn)位中的濃度水平范圍為0.012～0.094 mg/m³，其中檢出氮氧化物的居民點(diǎn)位分別來自開州區(qū)域的TD62井、64井、16井、60井和達(dá)州區(qū)域的QL17井、C35井，并以TD62井周邊居民處檢出濃度最高，為（0.031±0.005）mg/m³?？梢?，氮氧化物雖然是川東地區(qū)各井站及周邊敏感處最為常見的廢氣污染物，但因排放濃度較低，均達(dá)到了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求（<0.25 mg/m³）。綜上所述，與二氧化硫和氮氧化物相比，硫化氫廢氣更應(yīng)加以關(guān)注，特別是在氣田水池運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所排放的硫化氫廢氣。

2.3 無組織排放惡臭氣體的賦存特征

圖3為JZZ井和TD71井及周邊外圍的惡臭氣體檢出情況。從圖3可以看出，JZZ井外圍上下風(fēng)向處均只檢出二硫化碳、氨和硫化氫3種惡臭氣體，濃度分別為（0.237±0.098）、（0.034±0.004）、（0.012±0.075）mg/m³（圖3（a）），均未超過《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554—1993）中惡臭污染物廠界二級(jí)新擴(kuò)改建標(biāo)準(zhǔn)限值。而對(duì)于TD71井站，在氣田水池蓋下（TD71井-E1）檢出的惡臭氣體種類最多，包括二硫化碳（（14.06±4.18）mg/m³）、氨（（0.140±0.006）mg/m³）、硫化氫（（86.53±0.83）mg/m³）、甲硫醇（（4.790±1.002）mg/m³）、甲硫醚（（5.39±0.75）mg/m³）和二甲二硫（（88.10±2.03）mg/m³）6種，其次為氣田水池附近1 m處（TD71井-E2）檢出二硫化碳（（0.199±0.058）mg/m³）、氨（（0.042±0.020）mg/m³）和硫化氫（（0.007±0.001）mg/m³）3種。其余3個(gè)點(diǎn)位（TD71井-E3～TD71井-E5）均只檢出二硫化碳和氨，濃度范圍分別為0.11～0.14、0.068～0.084 mg/m³（圖3（b））。這表明二硫化碳、氨和硫化氫是JZZ井站大氣環(huán)境中的常見惡臭氣體，而TD71井站大氣環(huán)境中常見的惡臭氣體為二硫化碳和氨。在這兩個(gè)井站環(huán)境中檢出相似的常見惡臭氣體可能是因?yàn)槎蚧己桶本哂懈鼜?qiáng)的揮發(fā)性和擴(kuò)散能力^[27]；存在輕微的差異可能是因?yàn)镴ZZ井站中的脫水區(qū)、集輸區(qū)和污水池區(qū)的無組織排放貢獻(xiàn)了硫化氫，而TD71井作為單井僅有一處污染源（氣田水池），且該井站氣田水池長(zhǎng)期處于封蓋狀態(tài)，能較好阻止水池中的惡臭氣體逸出。參照《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554—1993）中惡臭污染物廠界二級(jí)新擴(kuò)改建標(biāo)準(zhǔn)限值計(jì)算，雖然TD71井-E1的二硫化碳、二甲二硫、甲硫醇、甲硫醚和硫化氫均超標(biāo)（4.7～1 468倍），但其余點(diǎn)位檢出的惡臭氣體均未超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)限值，總體可控。此外，三甲胺和苯乙烯在兩個(gè)井站均未檢出，說明它們可能不是川東氣田的特征污染物。

2.4 天然氣開采場(chǎng)站廢氣污染物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

由于2017—2019年在JZZ井和TD71井檢出的硫化氫、二氧化硫和氮氧化物濃度水平與2020年各井站的總體水平相當(dāng)，因此，僅評(píng)估2020年各井站大氣環(huán)境中（TD71井-E1除外）有害氣體的非癌癥危害商。結(jié)果顯示，硫化氫在G10井3個(gè)位點(diǎn)的HQ值均大于1，表明硫化氫會(huì)對(duì)該站井作業(yè)人員的健康構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)，特別是在氣田水池（G10井*1）和轉(zhuǎn)水池（G10井*2）處的HQ值均大于10，說明存在非癌癥類健康風(fēng)險(xiǎn)較高，這與該井的氣田水池和轉(zhuǎn)水池正在運(yùn)轉(zhuǎn)有關(guān)。同時(shí)，該井氣田水池上風(fēng)向處的HQ值（2.09）也大于1，同樣存在較高的健康風(fēng)險(xiǎn)（圖4（a））。氣田水池主要是用來集中生產(chǎn)廢水，待池中的廢水快滿時(shí)才運(yùn)轉(zhuǎn)將廢水進(jìn)行回注，氣田水池并非連續(xù)運(yùn)行，因此，基于連續(xù)暴露求得的硫化氫在G10井HQ值可能高于實(shí)際值。盡管如此，在氣田水池運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，建議在加強(qiáng)通風(fēng)換氣的同時(shí)，作業(yè)人員可佩戴專業(yè)防護(hù)口罩以減少對(duì)硫化氫的吸入。

氮氧化物在G10井的氣田水池、轉(zhuǎn)水池處和在TD60井氣田水池處的HQ值分別為0.13、0.15和0.12，均略高于0.1，可能會(huì)對(duì)作業(yè)人員健康產(chǎn)生低風(fēng)險(xiǎn)。盡管其他井站氮氧化物的HQ值均低于0.1，不會(huì)直接引起人體健康風(fēng)險(xiǎn)，但其可通過一系列復(fù)雜的反應(yīng)，以二級(jí)有機(jī)和無機(jī)氣溶膠的形式形成臭氧（O₃）和細(xì)顆粒物（PM2.5）等其他空氣污染物^[28-29]。此外，Shaw等^[30]指出，低濃度氮氧化物暴露（0.01～0.07 mg/m³）與消極的身心健康表現(xiàn)之間存在顯著的正相關(guān)性，可能引起睡眠困難、焦慮和抑郁等有關(guān)的心理問題。因此，有必要對(duì)各井站排放氮氧化物的全周期過程進(jìn)行進(jìn)一步分析和評(píng)估。

二氧化硫在各污染源點(diǎn)位的HQ值均低于0.1，對(duì)作業(yè)人員無健康風(fēng)險(xiǎn)威脅。硫化氫、二氧化硫和氮氧化物在各井站周邊居民處的所有HQ也都小于0.1（圖4（b）），因此，不會(huì)對(duì)周邊居民的健康產(chǎn)生危害風(fēng)險(xiǎn)。盡管如此，研究結(jié)果只能說明各井站氣田水池?zé)o運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的廢氣基本不會(huì)對(duì)作業(yè)人員和居民的健康產(chǎn)生危害，對(duì)于單井氣田水池運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所釋放的廢氣對(duì)作業(yè)人員和居民的健康風(fēng)險(xiǎn)仍需要進(jìn)一步研究，以全面評(píng)估各井站排放廢氣對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)。此外，惡臭氣體對(duì)人體健康的非癌癥風(fēng)險(xiǎn)商結(jié)果顯示，硫化氫在JZZ井-E1和E2處的HQ均大于0.1，有可能會(huì)引起潛在的健康威脅，而硫化氫、氨氣和二硫化碳在TD71井站所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的HQ均在0.1以下（圖4（c）），不會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)威脅。說明JZZ作為功能井在作業(yè)活動(dòng)時(shí)無組織排放的惡臭氣體對(duì)人體健康威脅可能高于單井。

3 結(jié)論

對(duì)川東氣田多個(gè)井站的硫化氫、二氧化硫和氮氧化物典型特征污染物和惡臭氣體的污染水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析，并評(píng)估了這些污染物對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)，得到如下結(jié)論：

1）硫化氫和二氧化硫具有明顯的固定源（氣田水池）排放特征，而氮氧化物可能存在多點(diǎn)位的排放特征。

2）2020年對(duì)14個(gè)井站57個(gè)點(diǎn)位的廢氣監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，氮氧化物具有最高的檢出率，為68.4%，而硫化氫和二氧化硫的檢出率均低于30%。盡管如此，由于氣田水池運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)釋放較高濃度水平的硫化氫，因而需要特別引起注意。

3）無組織排放惡臭氣體主要成分是硫化氫、二硫化碳和氨，其濃度水平都較低，均在《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554—93）二級(jí)排放要求內(nèi)。

4）氣田水池運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)排放的硫化氫和氮氧化物，可能會(huì)引起作業(yè)人員的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。而對(duì)于氣田水池?zé)o運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，硫化氫、二氧化硫和氮氧化物基本不會(huì)對(duì)作業(yè)人員和周邊居民產(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn)。

5）功能井站無組織排放的惡臭氣體對(duì)人體健康威脅可能高于單井。

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（編輯??胡英奎）