2024年4月12日发(作者:素裕)
新疆环境保护2019,41(2):01~05 EnvironmentalProtectionofXinjiang
新疆油气田钻井岩屑中特征污染物控制因子筛选研究
830011;2.新疆环境污染监控与风险预警重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011;3.新疆清洁生产工程技术研
究中心,新疆 乌鲁木齐 830011)
高庆国
1,2,3
,章媛媛
1,2,3
,俞 音
1,2,3
,姜 雪
1,2,3
(1.新疆环境保护科学研究院,新疆 乌鲁木齐
摘要:在新疆准噶尔、塔里木、吐哈三大盆地,选取聚合物、聚磺等10种钻井液体系钻井产生的28个钻井岩屑,分别检测了重金
属、苯系物、多环芳烃、CODcr、石油类、溶解性总盐、钻井液中可能含有的其他特征有机污染物及小鼠经口、经皮肤急性毒性等因
子,最终筛选出了钻井岩屑的浸出毒性和毒性物质含量重点控制因子,为钻井岩屑的环境管理提供技术支撑。
关键词:钻井岩屑;特征污染物;筛选
中图分类号:X708 文献标识码:A 文章编号:1008
-
2301(2019)02
-
0001
-
05
ControlFactorScreeningforSpecificPollutantsinDrillingCuttingsfromXinjiangOilandGasFields.GAO
Qing
-
guo
1,2,3
,ZHANGYuan
-
yuan
1,2,3
,YUYin
1,2,3
,JIANGXue
1,2,3
(1.XinjiangAcademyofEnvironmentalProtec⁃
tionScience,Urumqi,Xinjiang830011;2.XinjiangKeyLaboratoryforEnvironmentalPollutionMonitoringandRisk
Urumqi,Xinjiang830011,China).EnvironmentalProtectionofXinjiang2019,41(2):01~05
Warning,Urumqi,Xinjiang830011;3.XinjiangEngineeringTechnologyResearchCenterforCleanerProduction,
Abstract:28samplesofdrillingcuttingsweretakenfrom10kindsofdrillingfluidsystemssuchaspolymerandpoly⁃
sulfonateinthreemajorbasinsinXinjiang:JunggarBasin,TarimBasinandTurpan
-
HamiBasin.Heavymetal,ben⁃
zeneseries,polycyclicaromatichydrocarbon(PAH),CODcr,oils,totaldissolvedsalt,otherpossiblespecificorgan⁃
icpollutantsinthedrillingfluid,aswellasmiceoralandacuteskintoxicityandotherfactorsweretestedrespectively.
providingtechnicalsupportfortheenvironmentalmanagementofdrillingcuttings.
Keywords:drillingcuttings;specificpollutants;screening
1 新疆油气田钻井泥浆及岩屑处理情况概述
新疆是中国石油天然气资源大区,准噶尔、塔里
木、吐哈三大盆地是新疆油气储存量最为丰富的地
区。自20世纪90年代以来,新疆石油天然气产业迅
速发展,油气勘探重大发现不断,已成为我国油气产
量增长的主要地区,是我国石油天然气工业最大的战
略接替区。油气田在勘探开发过程中采用旋转钻机
进行钻探作业,旋转钻井作业循环系统需要加入水基
或油基钻井液形成泥浆,泥浆被通过空心钻杆泵送下
来为钻头提供润滑和清除岩屑。进入钻柱的泥浆挟
带岩屑由钻柱外环形空间上返到井口,经过泥浆处理
收稿日期:2019
-
04
-
17
Finally,thekeycontrolfactorsofleachingtoxicityandtoxicsubstancecontentofdrillingcuttingswerescreenedout,
系统清除掉大尺寸沙粒及岩屑后,泥浆经泥浆管线将
泥浆打入套管内循环使用,岩屑排出地面
[1]
。油田
每年新疆各油田累计产生废弃钻井泥浆及岩屑
约1.40
×
10
6
m
3
。
钻井液中添加了各种化学处理剂和活性剂,成分
在勘探开发过程中均会产生大量的废弃泥浆及岩屑,
比较复杂,一般都含有重金属、油类、膨润土、聚合物、
碱和化合物(包括有机物)等对人、畜和环境有害的
物质,如磺化沥青、磺化栲胶、磺化褐煤等。废弃泥浆
及岩屑中也会携带大量的钻井液成分,同时由于循环
2
新 疆 环 境 保 护 第41卷
泥浆还与地层中的岩石混合,地层中的重金属等污染
物成分也会进入泥浆中,因此废弃泥浆及岩屑成分复
杂,对环境危害较大。如何筛选废弃钻井泥浆及岩屑
中的主要污染物对制定相关标准及环境管理均具有
重要意义。
2 油气田钻井岩屑中特征污染物控制因子的筛选
2.1
2.1.1
监测考虑的因素
钻井岩屑中主要污染物来源于钻井液
监测因子选择
、地层中的
矿物质以及钻到目的层时带出的原油,其中钻井液是
最主要污染物来源。钻井液成分复杂,水基钻井液中
一般会加入无机药剂和有机药剂,无机药剂有碱类、
碳酸盐、氯化物、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐、铬酸盐等,
有机药剂有丙烯类共聚物、纤维素及其衍生物、木质
素及其衍生物、淀粉类、酚醛树脂类、沥青类等,同时
在部分复杂地层中还会加入白油或柴油
[2]
特征因子筛选按照浸出毒性和毒性物质含量分
。
别进行筛选。根据钻井液成分、地层中的矿物成分及
可能含有的原油成分,参照《危险废物鉴别标准浸出
毒性鉴别》(GB5085.3—2007)、《污水综合排放标
准》(GB8978
-
1996)、《土壤环境质量建设用地土壤
污染风险管控标准(试行)》(GB36600—2018)等标
准,浸出毒性监测项目为:pH、铜、锌、镉、铅、汞、钡、
镍、砷、铬、六价铬、无机氟化物、氰化物、苯、甲苯、乙
苯、间
-
对二甲苯、邻二甲苯/苯乙烯、苯酚、苯并[a]
芘、丙烯酸、丙烯腈、环氧乙烷、环氧丙烷、甲醛、丙烯
酰胺、COD
cr
等共计27项,浸出毒性检测按照《固体废
物浸出毒性浸出方法翻转法》(GB5086.1
-
1997)进
行制样。毒性物质含量监测项目为:铜、锌、镉、铅、
汞、钡、镍、砷、铬、苯、甲苯、乙苯、间
-
对二甲苯、邻二
甲苯、苯酚、苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯
并[j]荧蒽、苯并[k]荧蒽、二苯并[a,h]蒽、萘、菲、
蒽、荧蒽、芘、屈、芴、茚苯[1,2,3
-
cd]芘、苯并[g,h,
i]
溶性盐总量
芘、苊、二氢苊
。
、咔唑、吡啶、石油类(矿物油)和水
为了了解钻井岩屑毒性,还对12个样品测试了
经口急性毒性和4个样品测试了经皮急性毒性。所
选样品主要为成份最为复杂的聚磺体系,试验方法为
《
中要求的鉴定方法
化妆品卫生规范》
。
或者《化学品毒性鉴定技术规范》
2.1.2
新疆油田按照区域主要分布在塔里木盆地
监测区块选择
、准噶
尔盆地和吐鲁番盆地三大区域。在采样期间开展钻
井活动的区域,监测区块尽量覆盖所有一级地质单
元。最终监测区块为塔里木盆地库车
-
塔北地区、塔
北地区、塔中隆起,吐鲁番盆地的吐鲁番坳陷带和三
塘湖盆地的中央坳陷带,准噶尔盆地的盆地西部隆
起、北部陆梁隆起和中央凹陷及东部隆起
[3]
2.1.3 监测泥浆体系选择
。
在采样期间尽量覆盖所有泥浆体系,最终采样涉
及到的泥浆体系有:有机盐体系、混油泥浆体系、氯化
钾聚磺体系、聚磺体系、聚合物体系、钾钙基聚磺体
系、双保体系、MEG体系、弱凝胶体系、聚磺混油体
系。其中丙烯酸、丙烯腈、环氧乙烷、环氧丙烷、甲醛
和丙烯酰胺只选择钻井泥浆体系最复杂的两个聚磺
体系样品和一个新型MEG泥浆体系样品进行检测。
2.2
对检测结果需参照相应的标准进行筛选
控制因子筛选采用的标准
,浸出毒
性检测主要是考虑岩屑作为污染源,其溶于水的污染
物在降水的条件下对地表水和地下水造成污染,因此
参照的标准为《污水综合排放标准》(GB8978
-
1996)
中的三级排放标准。毒性物质含量检测主要是考虑
岩屑中的污染物通过粉尘、污染物的挥发等途径对人
体健康的影响,因此参照《土壤环境质量建设用地土
壤污染风险管控标准(试行)》(GB36600—2018),
《
行
土壤环境质量
)》(GB36600—2018)
建设用地土壤污染风险管控标准
中没有的锌、苯酚、菲、蒽
(
、
试
荧
蒽、芘、芴、苯并[g,h,i]芘、苊、二氢苊、咔唑、石油类
(
筛选值
矿物油
(
)
试行
参照
)》,
《上海市场地土壤环境健康风险评估
钡、苯并[j]荧蒽、吡啶参照美国土
壤《区域筛选值》,铬参照北京市《场地土壤环境风险
评价筛选值》(DB11/T811
-
2011),水溶性盐分参照
同步调查的新疆油田区域土壤背景值,急性毒性参照
《危险废物鉴别标准急性毒性初筛》(GB5085.2—
2.3
2007)
检测结果分析
标准。
2.3.1 浸出毒性检测结果分析
第2期 高庆国等:新疆油气田钻井岩屑中特征污染物控制因子筛选研究
3
浸出毒性检测结果见表1。通过与《污水综合排
放标准》(GB8978
-
1996)三级标准相比较,岩屑中有
pH、铜、锌、铅、汞、钡、砷、铬、六价铬、无机氟化物、氰
化物、苯并[a]芘和COD
cr
浓度超标。最大占标率较
高的有锌(316%)、铅(343%)、钡(48714%)、砷
(320%)、铬(960%)、六价铬(196%)、无机氟化物
(425%)、氰化物(270%)、苯并[a]芘(24667%)和
COD
cr
(2900%),超标率较高的有pH(50%)、钡
(82%)、六价铬(29%)、无机氟化物(29%)、苯并[a]
芘(100%)和COD
cr
(79%)。综合最大占标率和超标
苯并[a]芘和COD
cr
应作为重点控制因子。
率来看,pH、锌、铅、钡、砷、铬、六价铬、无机氟化物、
表1 处理前岩屑浸出毒性最大占标率及超标率情况
toxicityofcuttingsbeforetreatment
标准值
(mg/L)
6~9
2
5
1
1
0.1
0.05
0.7
0.5
1.5
0.5
20
1
1
1
1
0.00003
5.0
/
/
150
5.0
/
/
1
0.5
0.5
Table.1 Ratioofmaximumground
-
levelconcentrationtostandardconcentrationandover
-
limitrateofleaching
检测值范围
7.9~11.8
(mg/L)
最大占标率
(%)
140
122
316
343
48714
320
960
196
425
270
10
82
31
19
24667
0
/
/
2900
32
/
/
31
9
85
105
51
超标率
(%)
50
11
0
7
82
11
11
29
29
4
0
0
0
0
0
100
0
/
/
79
0
/
/
0
0
4
7
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
9
项目
pH
铜
锌
镉
铅
汞
钡
镍
砷
无机氟化物
甲苯
邻二甲苯/苯乙烯
苯并[a]芘
丙烯酸
丙烯腈
丙烯酰胺
环氧乙烷
环氧丙烷
COD
cr
甲醛
苯酚
间
-
对二甲苯
乙苯
苯
六价铬
铬
0.0015~0.0514
0.000005~0.0523
0.005~0.848
0.0025~0.98
0.00005~0.052
0.0002~2.7
0.0075~85
0.005~14.4
0.05~1.6
0.035~341
0.025~3.43
0.013~15.80
0.016~2.44
氰化物(以CN
-
计)
0.00005~0.0920
0.00005~0.1870
0.0001~0.0074
未检出
未检出
未检出
未检出
170~14580
1.20~1.60
未检出
0.0025~0.310
0.0001~0.3060
0.0001~0.4080
2.3.2 毒性物质含量检测结果分析
油)超过标准值,其中苯并[a]芘、苯并[a]蒽和石油
类(矿物油)占标率较高,分别为883%、211%和
3531%,各因子除了石油类超标率为80%较高外,其
他各因子超标率均不高。
毒性物质含量检测结果见表2。通过与相关标
准比较,有苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、二
苯并[a,h]蒽、茚苯[1,2,3
-
cd]芘和石油类(矿物
4
新 疆 环 境 保 护 第41卷
苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、二苯并
[a,h]蒽和茚苯[1,2,3
-
cd]芘一般来源于石油类或
有机处理剂,因此这些因子之间很可能会存在一定的
相关性,对各样品毒性物质含量进行相关性分析,结
果见表3,由表3可以看出,苯并[a]芘和苯并[a]蒽、
苯并[b]荧蒽、二苯并[a,h]蒽及茚苯[1,2,3
-
cd]芘
之间相关性很好,但和石油类相关性还不够高,因此
可以运用他们之间的相关性关系,选择一个因子代表
苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、二苯并[a,h]
蒽及茚苯[1,2,3
-
cd]芘作为控制因子。最大占标率
可以表明该污染物对环境影响贡献大小,最大占标率
越高,说明对环境影响越大,因此可以选择苯并[a]
芘作为控制指标。根据以上分析,毒性物质含量中可
以将苯并[a]芘和石油类(矿物油)作为控制因子。
表2 毒性物质含量检测值最大占标率及超标率情况
Table.2 Ratioofmaximumground
-
levelconcentrationtostandardconcentrationandover
-
limitratio
oftoxicsubstancecontentdetermined
检测值范围
(mg/kg)
50.2~4314
0.107~2.34
0.008~0.44
0.156~6.54
3.08~26.3
0.0008~2.36
0.0006~0.48
0.0018~2.25
0.0008~1.4
0.025~0.27
0.001~8.03
31.7~444
8.47~40
0.395~174
18~246
标准值
(mg/kg)
18000
10000
800
220000
900
60
4
38
65
最大占标率
(%)
43
22
1
0
44
18
59
1
2
0
0
883
211
92
15
107
11
0
0
1
1
1
142
0
3
0
4
4
1
超标率
(%)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
7
3
0
0
0
3
0
0
0
0
0
0
0
3
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
9
项目
铜
锌
镉
铅
汞
钡
镍
砷
铬
甲苯
间
-
对二甲苯
邻二甲苯
苯酚
乙苯
苯
2500
1200
570
10000
1.5
15
15
640
28
苯并[a]芘
苯并[b]荧蒽
苯并[k]荧蒽
萘
菲
荧蒽
芘
屈
茚苯[1,2,3
-
cd]芘
芴
蒽
苯并[j]荧蒽
苯并[a]蒽
0.025~13.25
0.025~31.63
0.05~0.2783
0.025~4.443
0.025~1.605
0.025~7.614
0.025~7.796
0.025~11.27
0.025~27.26
0.025~12.38
0.025~21.25
0.05~8.957
0.05~27.46
0.025~13.83
二苯并[a,h]蒽
151
1.5
70
1.8
10000
3801
2851
1293
6060
15
2851
第2期 高庆国等:新疆油气田钻井岩屑中特征污染物控制因子筛选研究
30
31
32
33
34
35
36
苯并[g,h,i]芘
二氢苊
咔唑
吡啶
苊
2851
4693
1367
1200
10770
6700
87
0.025~20.37
0.025~0.025
0.025~0.025
3150~236000
8420
1.25~1.25
0.025~4.05
1
0
0
0
3531
/
0
0
0
0
0
80
/
0
5
石油类(矿物油)
可溶性盐
表3 毒性物质含量超标因子相关性
Table.3 Correlationofover
-
limitfactorsoftoxicsubstancecontent
项目
苯并[a]芘
苯并[a]蒽
苯并[b]荧蒽
二苯并[a,h]蒽
茚苯[1,2,3
-
cd]芘
石油类
苯并[a]芘
1
0.99
0.99
0.92
0.98
0.83
1
0.95
0.24
0.99
0.83
1
0.83
0.96
0.77
1
-
0.18
-
0.28
1
0.871
苯并[a]蒽苯并[b]荧蒽二苯并[a,h]蒽茚苯[1,2,3
-
cd]芘石油类
2.3.3 急性毒性检测
根据小鼠经口急性毒性和经皮急性毒性试验,鉴
3
-
cd]芘和石油类,综合分析确定的重点控制因子为
苯并[a]芘和石油类。
均为无毒。
3) 样品的小鼠经口急性毒性和经皮急性毒性显示
4) 由于浸出毒性检测和毒性物质含量检测筛选出
的重点控制因子并不完全相同,因此在不同的环境敏
感区应重点关注的因子也不尽相同,在水环境敏感区
应重点关注筛选出的浸出毒性物质重点控制因子,在
干旱区应重点关注苯并[a]芘和石油类。
参考文献
[1]ManagementofWastesfromtheExploration,Development,andPro⁃
ductionofCrudeOil,NaturalGas,andGeothermalEnergy[R].Wash⁃
[2]周金葵,钻井液工艺技术[M].北京:石油工业出版社,2009.
[3]杨海波,陈磊,孔玉华等.准噶尔盆地构造单元划分新方案[J].新
疆石油地质,2004,25(6):687
76,83.
ingtoll:VnitedstatesEnvironmentalProtectionAgency,1987.
定结果见表4。由表4可以看出,各样品无论是经口
急性毒性还是经皮急性毒性毒性等级均为无毒,说明
检测样品急性毒性危害不大。
表4 部分样品急性毒性检测情况
Table.4 Acutetoxicitytestofsomesamples
项目
12个样品经口急性毒性
4个样品经皮急性毒性
急性毒性
检测值
>5000mg/kg
>2g/kg.bw
毒性等级
无毒
无毒
3 结论
1) 岩屑中污染物浸出毒性检测超标的有:pH、铜、
锌、铅、汞、钡、砷、铬、六价铬、无机氟化物、氰化物、苯
pH、锌、铅、钡、砷、铬、六价铬、无机氟化物、苯并[a]
芘和COD
cr
。
并[a]芘和COD
cr
,综合分析确定的重点控制因子为:
2) 岩屑中毒性物质含量超标的有:苯并[a]芘、苯
作者简介:
高庆国(1979
-
),男,河北秦皇岛人,大学本科,高级工程
师,从事清洁生产及环境标准研究工作。E
-
mail:397393909@qq.com
并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、二苯并[a,h]蒽、茚苯[1,2,
2024年4月12日发(作者:素裕)
新疆环境保护2019,41(2):01~05 EnvironmentalProtectionofXinjiang
新疆油气田钻井岩屑中特征污染物控制因子筛选研究
830011;2.新疆环境污染监控与风险预警重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830011;3.新疆清洁生产工程技术研
究中心,新疆 乌鲁木齐 830011)
高庆国
1,2,3
,章媛媛
1,2,3
,俞 音
1,2,3
,姜 雪
1,2,3
(1.新疆环境保护科学研究院,新疆 乌鲁木齐
摘要:在新疆准噶尔、塔里木、吐哈三大盆地,选取聚合物、聚磺等10种钻井液体系钻井产生的28个钻井岩屑,分别检测了重金
属、苯系物、多环芳烃、CODcr、石油类、溶解性总盐、钻井液中可能含有的其他特征有机污染物及小鼠经口、经皮肤急性毒性等因
子,最终筛选出了钻井岩屑的浸出毒性和毒性物质含量重点控制因子,为钻井岩屑的环境管理提供技术支撑。
关键词:钻井岩屑;特征污染物;筛选
中图分类号:X708 文献标识码:A 文章编号:1008
-
2301(2019)02
-
0001
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05
ControlFactorScreeningforSpecificPollutantsinDrillingCuttingsfromXinjiangOilandGasFields.GAO
Qing
-
guo
1,2,3
,ZHANGYuan
-
yuan
1,2,3
,YUYin
1,2,3
,JIANGXue
1,2,3
(1.XinjiangAcademyofEnvironmentalProtec⁃
tionScience,Urumqi,Xinjiang830011;2.XinjiangKeyLaboratoryforEnvironmentalPollutionMonitoringandRisk
Urumqi,Xinjiang830011,China).EnvironmentalProtectionofXinjiang2019,41(2):01~05
Warning,Urumqi,Xinjiang830011;3.XinjiangEngineeringTechnologyResearchCenterforCleanerProduction,
Abstract:28samplesofdrillingcuttingsweretakenfrom10kindsofdrillingfluidsystemssuchaspolymerandpoly⁃
sulfonateinthreemajorbasinsinXinjiang:JunggarBasin,TarimBasinandTurpan
-
HamiBasin.Heavymetal,ben⁃
zeneseries,polycyclicaromatichydrocarbon(PAH),CODcr,oils,totaldissolvedsalt,otherpossiblespecificorgan⁃
icpollutantsinthedrillingfluid,aswellasmiceoralandacuteskintoxicityandotherfactorsweretestedrespectively.
providingtechnicalsupportfortheenvironmentalmanagementofdrillingcuttings.
Keywords:drillingcuttings;specificpollutants;screening
1 新疆油气田钻井泥浆及岩屑处理情况概述
新疆是中国石油天然气资源大区,准噶尔、塔里
木、吐哈三大盆地是新疆油气储存量最为丰富的地
区。自20世纪90年代以来,新疆石油天然气产业迅
速发展,油气勘探重大发现不断,已成为我国油气产
量增长的主要地区,是我国石油天然气工业最大的战
略接替区。油气田在勘探开发过程中采用旋转钻机
进行钻探作业,旋转钻井作业循环系统需要加入水基
或油基钻井液形成泥浆,泥浆被通过空心钻杆泵送下
来为钻头提供润滑和清除岩屑。进入钻柱的泥浆挟
带岩屑由钻柱外环形空间上返到井口,经过泥浆处理
收稿日期:2019
-
04
-
17
Finally,thekeycontrolfactorsofleachingtoxicityandtoxicsubstancecontentofdrillingcuttingswerescreenedout,
系统清除掉大尺寸沙粒及岩屑后,泥浆经泥浆管线将
泥浆打入套管内循环使用,岩屑排出地面
[1]
。油田
每年新疆各油田累计产生废弃钻井泥浆及岩屑
约1.40
×
10
6
m
3
。
钻井液中添加了各种化学处理剂和活性剂,成分
在勘探开发过程中均会产生大量的废弃泥浆及岩屑,
比较复杂,一般都含有重金属、油类、膨润土、聚合物、
碱和化合物(包括有机物)等对人、畜和环境有害的
物质,如磺化沥青、磺化栲胶、磺化褐煤等。废弃泥浆
及岩屑中也会携带大量的钻井液成分,同时由于循环
2
新 疆 环 境 保 护 第41卷
泥浆还与地层中的岩石混合,地层中的重金属等污染
物成分也会进入泥浆中,因此废弃泥浆及岩屑成分复
杂,对环境危害较大。如何筛选废弃钻井泥浆及岩屑
中的主要污染物对制定相关标准及环境管理均具有
重要意义。
2 油气田钻井岩屑中特征污染物控制因子的筛选
2.1
2.1.1
监测考虑的因素
钻井岩屑中主要污染物来源于钻井液
监测因子选择
、地层中的
矿物质以及钻到目的层时带出的原油,其中钻井液是
最主要污染物来源。钻井液成分复杂,水基钻井液中
一般会加入无机药剂和有机药剂,无机药剂有碱类、
碳酸盐、氯化物、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐、铬酸盐等,
有机药剂有丙烯类共聚物、纤维素及其衍生物、木质
素及其衍生物、淀粉类、酚醛树脂类、沥青类等,同时
在部分复杂地层中还会加入白油或柴油
[2]
特征因子筛选按照浸出毒性和毒性物质含量分
。
别进行筛选。根据钻井液成分、地层中的矿物成分及
可能含有的原油成分,参照《危险废物鉴别标准浸出
毒性鉴别》(GB5085.3—2007)、《污水综合排放标
准》(GB8978
-
1996)、《土壤环境质量建设用地土壤
污染风险管控标准(试行)》(GB36600—2018)等标
准,浸出毒性监测项目为:pH、铜、锌、镉、铅、汞、钡、
镍、砷、铬、六价铬、无机氟化物、氰化物、苯、甲苯、乙
苯、间
-
对二甲苯、邻二甲苯/苯乙烯、苯酚、苯并[a]
芘、丙烯酸、丙烯腈、环氧乙烷、环氧丙烷、甲醛、丙烯
酰胺、COD
cr
等共计27项,浸出毒性检测按照《固体废
物浸出毒性浸出方法翻转法》(GB5086.1
-
1997)进
行制样。毒性物质含量监测项目为:铜、锌、镉、铅、
汞、钡、镍、砷、铬、苯、甲苯、乙苯、间
-
对二甲苯、邻二
甲苯、苯酚、苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯
并[j]荧蒽、苯并[k]荧蒽、二苯并[a,h]蒽、萘、菲、
蒽、荧蒽、芘、屈、芴、茚苯[1,2,3
-
cd]芘、苯并[g,h,
i]
溶性盐总量
芘、苊、二氢苊
。
、咔唑、吡啶、石油类(矿物油)和水
为了了解钻井岩屑毒性,还对12个样品测试了
经口急性毒性和4个样品测试了经皮急性毒性。所
选样品主要为成份最为复杂的聚磺体系,试验方法为
《
中要求的鉴定方法
化妆品卫生规范》
。
或者《化学品毒性鉴定技术规范》
2.1.2
新疆油田按照区域主要分布在塔里木盆地
监测区块选择
、准噶
尔盆地和吐鲁番盆地三大区域。在采样期间开展钻
井活动的区域,监测区块尽量覆盖所有一级地质单
元。最终监测区块为塔里木盆地库车
-
塔北地区、塔
北地区、塔中隆起,吐鲁番盆地的吐鲁番坳陷带和三
塘湖盆地的中央坳陷带,准噶尔盆地的盆地西部隆
起、北部陆梁隆起和中央凹陷及东部隆起
[3]
2.1.3 监测泥浆体系选择
。
在采样期间尽量覆盖所有泥浆体系,最终采样涉
及到的泥浆体系有:有机盐体系、混油泥浆体系、氯化
钾聚磺体系、聚磺体系、聚合物体系、钾钙基聚磺体
系、双保体系、MEG体系、弱凝胶体系、聚磺混油体
系。其中丙烯酸、丙烯腈、环氧乙烷、环氧丙烷、甲醛
和丙烯酰胺只选择钻井泥浆体系最复杂的两个聚磺
体系样品和一个新型MEG泥浆体系样品进行检测。
2.2
对检测结果需参照相应的标准进行筛选
控制因子筛选采用的标准
,浸出毒
性检测主要是考虑岩屑作为污染源,其溶于水的污染
物在降水的条件下对地表水和地下水造成污染,因此
参照的标准为《污水综合排放标准》(GB8978
-
1996)
中的三级排放标准。毒性物质含量检测主要是考虑
岩屑中的污染物通过粉尘、污染物的挥发等途径对人
体健康的影响,因此参照《土壤环境质量建设用地土
壤污染风险管控标准(试行)》(GB36600—2018),
《
行
土壤环境质量
)》(GB36600—2018)
建设用地土壤污染风险管控标准
中没有的锌、苯酚、菲、蒽
(
、
试
荧
蒽、芘、芴、苯并[g,h,i]芘、苊、二氢苊、咔唑、石油类
(
筛选值
矿物油
(
)
试行
参照
)》,
《上海市场地土壤环境健康风险评估
钡、苯并[j]荧蒽、吡啶参照美国土
壤《区域筛选值》,铬参照北京市《场地土壤环境风险
评价筛选值》(DB11/T811
-
2011),水溶性盐分参照
同步调查的新疆油田区域土壤背景值,急性毒性参照
《危险废物鉴别标准急性毒性初筛》(GB5085.2—
2.3
2007)
检测结果分析
标准。
2.3.1 浸出毒性检测结果分析
第2期 高庆国等:新疆油气田钻井岩屑中特征污染物控制因子筛选研究
3
浸出毒性检测结果见表1。通过与《污水综合排
放标准》(GB8978
-
1996)三级标准相比较,岩屑中有
pH、铜、锌、铅、汞、钡、砷、铬、六价铬、无机氟化物、氰
化物、苯并[a]芘和COD
cr
浓度超标。最大占标率较
高的有锌(316%)、铅(343%)、钡(48714%)、砷
(320%)、铬(960%)、六价铬(196%)、无机氟化物
(425%)、氰化物(270%)、苯并[a]芘(24667%)和
COD
cr
(2900%),超标率较高的有pH(50%)、钡
(82%)、六价铬(29%)、无机氟化物(29%)、苯并[a]
芘(100%)和COD
cr
(79%)。综合最大占标率和超标
苯并[a]芘和COD
cr
应作为重点控制因子。
率来看,pH、锌、铅、钡、砷、铬、六价铬、无机氟化物、
表1 处理前岩屑浸出毒性最大占标率及超标率情况
toxicityofcuttingsbeforetreatment
标准值
(mg/L)
6~9
2
5
1
1
0.1
0.05
0.7
0.5
1.5
0.5
20
1
1
1
1
0.00003
5.0
/
/
150
5.0
/
/
1
0.5
0.5
Table.1 Ratioofmaximumground
-
levelconcentrationtostandardconcentrationandover
-
limitrateofleaching
检测值范围
7.9~11.8
(mg/L)
最大占标率
(%)
140
122
316
343
48714
320
960
196
425
270
10
82
31
19
24667
0
/
/
2900
32
/
/
31
9
85
105
51
超标率
(%)
50
11
0
7
82
11
11
29
29
4
0
0
0
0
0
100
0
/
/
79
0
/
/
0
0
4
7
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
9
项目
pH
铜
锌
镉
铅
汞
钡
镍
砷
无机氟化物
甲苯
邻二甲苯/苯乙烯
苯并[a]芘
丙烯酸
丙烯腈
丙烯酰胺
环氧乙烷
环氧丙烷
COD
cr
甲醛
苯酚
间
-
对二甲苯
乙苯
苯
六价铬
铬
0.0015~0.0514
0.000005~0.0523
0.005~0.848
0.0025~0.98
0.00005~0.052
0.0002~2.7
0.0075~85
0.005~14.4
0.05~1.6
0.035~341
0.025~3.43
0.013~15.80
0.016~2.44
氰化物(以CN
-
计)
0.00005~0.0920
0.00005~0.1870
0.0001~0.0074
未检出
未检出
未检出
未检出
170~14580
1.20~1.60
未检出
0.0025~0.310
0.0001~0.3060
0.0001~0.4080
2.3.2 毒性物质含量检测结果分析
油)超过标准值,其中苯并[a]芘、苯并[a]蒽和石油
类(矿物油)占标率较高,分别为883%、211%和
3531%,各因子除了石油类超标率为80%较高外,其
他各因子超标率均不高。
毒性物质含量检测结果见表2。通过与相关标
准比较,有苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、二
苯并[a,h]蒽、茚苯[1,2,3
-
cd]芘和石油类(矿物
4
新 疆 环 境 保 护 第41卷
苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、二苯并
[a,h]蒽和茚苯[1,2,3
-
cd]芘一般来源于石油类或
有机处理剂,因此这些因子之间很可能会存在一定的
相关性,对各样品毒性物质含量进行相关性分析,结
果见表3,由表3可以看出,苯并[a]芘和苯并[a]蒽、
苯并[b]荧蒽、二苯并[a,h]蒽及茚苯[1,2,3
-
cd]芘
之间相关性很好,但和石油类相关性还不够高,因此
可以运用他们之间的相关性关系,选择一个因子代表
苯并[a]芘、苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、二苯并[a,h]
蒽及茚苯[1,2,3
-
cd]芘作为控制因子。最大占标率
可以表明该污染物对环境影响贡献大小,最大占标率
越高,说明对环境影响越大,因此可以选择苯并[a]
芘作为控制指标。根据以上分析,毒性物质含量中可
以将苯并[a]芘和石油类(矿物油)作为控制因子。
表2 毒性物质含量检测值最大占标率及超标率情况
Table.2 Ratioofmaximumground
-
levelconcentrationtostandardconcentrationandover
-
limitratio
oftoxicsubstancecontentdetermined
检测值范围
(mg/kg)
50.2~4314
0.107~2.34
0.008~0.44
0.156~6.54
3.08~26.3
0.0008~2.36
0.0006~0.48
0.0018~2.25
0.0008~1.4
0.025~0.27
0.001~8.03
31.7~444
8.47~40
0.395~174
18~246
标准值
(mg/kg)
18000
10000
800
220000
900
60
4
38
65
最大占标率
(%)
43
22
1
0
44
18
59
1
2
0
0
883
211
92
15
107
11
0
0
1
1
1
142
0
3
0
4
4
1
超标率
(%)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
7
3
0
0
0
3
0
0
0
0
0
0
0
3
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
9
项目
铜
锌
镉
铅
汞
钡
镍
砷
铬
甲苯
间
-
对二甲苯
邻二甲苯
苯酚
乙苯
苯
2500
1200
570
10000
1.5
15
15
640
28
苯并[a]芘
苯并[b]荧蒽
苯并[k]荧蒽
萘
菲
荧蒽
芘
屈
茚苯[1,2,3
-
cd]芘
芴
蒽
苯并[j]荧蒽
苯并[a]蒽
0.025~13.25
0.025~31.63
0.05~0.2783
0.025~4.443
0.025~1.605
0.025~7.614
0.025~7.796
0.025~11.27
0.025~27.26
0.025~12.38
0.025~21.25
0.05~8.957
0.05~27.46
0.025~13.83
二苯并[a,h]蒽
151
1.5
70
1.8
10000
3801
2851
1293
6060
15
2851
第2期 高庆国等:新疆油气田钻井岩屑中特征污染物控制因子筛选研究
30
31
32
33
34
35
36
苯并[g,h,i]芘
二氢苊
咔唑
吡啶
苊
2851
4693
1367
1200
10770
6700
87
0.025~20.37
0.025~0.025
0.025~0.025
3150~236000
8420
1.25~1.25
0.025~4.05
1
0
0
0
3531
/
0
0
0
0
0
80
/
0
5
石油类(矿物油)
可溶性盐
表3 毒性物质含量超标因子相关性
Table.3 Correlationofover
-
limitfactorsoftoxicsubstancecontent
项目
苯并[a]芘
苯并[a]蒽
苯并[b]荧蒽
二苯并[a,h]蒽
茚苯[1,2,3
-
cd]芘
石油类
苯并[a]芘
1
0.99
0.99
0.92
0.98
0.83
1
0.95
0.24
0.99
0.83
1
0.83
0.96
0.77
1
-
0.18
-
0.28
1
0.871
苯并[a]蒽苯并[b]荧蒽二苯并[a,h]蒽茚苯[1,2,3
-
cd]芘石油类
2.3.3 急性毒性检测
根据小鼠经口急性毒性和经皮急性毒性试验,鉴
3
-
cd]芘和石油类,综合分析确定的重点控制因子为
苯并[a]芘和石油类。
均为无毒。
3) 样品的小鼠经口急性毒性和经皮急性毒性显示
4) 由于浸出毒性检测和毒性物质含量检测筛选出
的重点控制因子并不完全相同,因此在不同的环境敏
感区应重点关注的因子也不尽相同,在水环境敏感区
应重点关注筛选出的浸出毒性物质重点控制因子,在
干旱区应重点关注苯并[a]芘和石油类。
参考文献
[1]ManagementofWastesfromtheExploration,Development,andPro⁃
ductionofCrudeOil,NaturalGas,andGeothermalEnergy[R].Wash⁃
[2]周金葵,钻井液工艺技术[M].北京:石油工业出版社,2009.
[3]杨海波,陈磊,孔玉华等.准噶尔盆地构造单元划分新方案[J].新
疆石油地质,2004,25(6):687
76,83.
ingtoll:VnitedstatesEnvironmentalProtectionAgency,1987.
定结果见表4。由表4可以看出,各样品无论是经口
急性毒性还是经皮急性毒性毒性等级均为无毒,说明
检测样品急性毒性危害不大。
表4 部分样品急性毒性检测情况
Table.4 Acutetoxicitytestofsomesamples
项目
12个样品经口急性毒性
4个样品经皮急性毒性
急性毒性
检测值
>5000mg/kg
>2g/kg.bw
毒性等级
无毒
无毒
3 结论
1) 岩屑中污染物浸出毒性检测超标的有:pH、铜、
锌、铅、汞、钡、砷、铬、六价铬、无机氟化物、氰化物、苯
pH、锌、铅、钡、砷、铬、六价铬、无机氟化物、苯并[a]
芘和COD
cr
。
并[a]芘和COD
cr
,综合分析确定的重点控制因子为:
2) 岩屑中毒性物质含量超标的有:苯并[a]芘、苯
作者简介:
高庆国(1979
-
),男,河北秦皇岛人,大学本科,高级工程
师,从事清洁生产及环境标准研究工作。E
-
mail:397393909@qq.com
并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、二苯并[a,h]蒽、茚苯[1,2,