通过分析事发时瑞海公司储存的111种危险货物的化学组分，确定至少有129种化学物质发生爆炸燃烧或泄漏扩散，其中，氢氧化钠、硝酸钾、硝酸铵、氰化钠、金属镁和硫化钠这6种物质的重量占到总重量的50%。同时，爆炸还引燃了周边建筑物以及大量汽车、焦炭等普通货物。本次事故残留的化学品与产生的二次污染物逾百种，对局部区域的大气环境、水环境和土壤环境造成了不同程度的污染。
1.大气环境污染情况
事故发生3小时后，环保部门开始在事故中心区外距爆炸中心3—5公里范围内开展大气环境监测。2015年8月20日以后，在事故中心区外距爆炸中心0.25—3公里范围内增设了流动监测点。经现场检测与专家研判确定，本次事故关注的大气环境特征污染物为氰化氢、硫化氢、氨气和三氯甲烷、甲苯等挥发性有机物。
监测分析表明，本次事故对事故中心区大气环境造成较严重的污染。事故发生后至9月12日之前，事故中心区检出的二氧化硫、氰化氢、硫化氢、氨气超过《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ2-2007）中规定的标准值1—4倍；9月12日以后，检出的特征污染物达到相关标准要求。
事故中心区外检出的污染物主要包括氰化氢、硫化氢、氨气、三氯甲烷、苯、甲苯等，污染物浓度超过《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）和《天津市恶臭污染物排放标准》（DB12/059-1995）等规定的标准值0.5—4倍，最远的污染物超标点出现在距爆炸中心5公里处。8月25日以后，大气中的特征污染物稳定达标，9月4日以后达到事故发生前环境背景值水平。
2.水环境污染情况
本次事故主要对距爆炸中心周边约2.3公里范围内的水体（东侧北段起吉运东路、中段起北港东三路、南段起北港路南段，西至海滨高速；南起京门大道、北港路、新港六号路一线，北至东排明渠北段）造成污染，主要污染物为氰化物。事故现场两个爆坑内的积水严重污染；散落的化学品和爆炸产生的二次污染物随消防用水、洗消水和雨水形成的地表径流汇至地表积水区，大部分进入周边地下管网，对相关水体形成污染；爆炸溅落的化学品造成部分明渠河段和毗邻小区内积水坑存水污染。8月17日对爆坑积水的检测结果表明，水体呈强碱性，氰化物浓度高达421毫克/升。
天津市及有关部门对受污染水体采取了有效的控制和处置措施，经处理达标后通过天津港北港池排入渤海湾。截至10月31日，已排放处理达标污水76.6万吨，削减氰化物64.2吨—68.4吨，折合121吨—129吨氰化钠。
由于海水容量大，事故处置过程中采取的措施得当，并从严执行排放标准，本次事故对天津渤海湾海洋环境基本未造成影响。在临近事故现场的天津港北港池海域、天津东疆港区外海、北塘口海域约30公里范围内开展的海洋环境应急监测结果显示，海水中氰化物平均浓度为0.00086毫克/升，远低于海水水质I类标准值0.005毫克/升。此外，与历史同期监测数据相比，挥发酚、有机碳、多环芳烃等污染物浓度未见异常，浮游生物的种类、密度与生物量未见变化。
事故发生后，在事故中心区外5公里范围内新建了27口地下水监测井，监测结果显示：24口监测井氰化物浓度满足地下水III类水质标准；3口监测井（2口位于爆炸中心北侧753米处，1口位于爆炸中心南侧964米处）氰化物超过地下水III类水质标准，同时检出硫酸盐、三氯甲烷、苯等本次事故的相关污染物。2016年初超标地下水监测井的监测结果表明，污染浓度有逐步下降的趋势。初步分析，事故中心区外局部30米以上地下水受到污染，地表污染水体下渗、地下管网优势通道渗流是地下水受污染的主要原因。事故中心区及其附近地下水的污染范围与成因仍在进一步勘查确认中。
3.土壤环境污染情况
本次事故对事故中心区土壤造成污染，部分点位氰化物和砷浓度分别超过《场地土壤环境风险评价筛选值》（DB11/T 798-2011）中公园与绿地筛选值的0.01—31.0倍和0.05—23.5倍，苯酚、多环芳烃、二甲基亚砜、氯甲基硫氰酸酯等有检出。事故对事故中心区外土壤环境影响较小，事故发生一周后，有部分点位检出氰化物。一个月后，未再检出氰化物和挥发性、半挥发性有机物，虽检出重金属，但未超过《场地土壤环境风险评价筛选值》中公园与绿地的筛选值；下风向东北区域检测结果表明，二噁英类毒性当量低于美国环保局推荐的居住用地二噁英类致癌风险筛选值，苯并[α]芘浓度低于《场地土壤环境风险评价筛选值》中公园与绿地的筛选值。
4.特征污染物的环境影响
事故造成320.6吨氰化钠未得到回收。经测算，约39%在水体中得到有效处置或降解，58%在爆炸中分解或在大气、土壤环境中气化、氧化分解、降解。事故发生后，现场喷洒大量过氧化氢等氧化剂，极大地促进了氰化钠的快速氧化分解。但是，截至2015年10月31日，事故中心区土壤中仍残留约3%不同形态的氰化钠，以及少量不易降解、具有生物蓄积性和慢性毒性的化学品与二次污染物。
5.事故对人的健康影响
本次事故未见因环境污染导致的人员中毒与死亡的情况，住院病例中虽有17人出现因吸入粉尘和污染物引起的吸入性肺炎症状，但无实质损伤，愈后良好；距爆炸中心周边约3公里范围外的人群，短时间暴露于大气环境污染造成不可逆或严重健康影响的风险极低；未采取完善防护措施进入事故中心区的暴露人群健康可能会受到影响。
6.需要开展中长期环境风险评估
由于事故残留的化学品与产生的污染物复杂多样，需要继续开展事故中心区环境调查与区域环境风险评估，制定、实施不同区域、不同环境介质的风险管控目标，以及相应的污染防控与环境修复方案和措施。同时，开展长期环境健康风险调查与研究，重点对事故中心区工作人员与住院人员开展健康体检和疾病筛查，监测、判断本次事故对人群健康的潜在风险与损害。[8]
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