在老化的美国水坝下面,潜在的有毒灾难

Eos · 企业 · 06月11日
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这篇文章最初是在UNDARC上发表的,请阅读原文。

2021年6月1日, 詹姆斯 Dinneen和亚历山大 Kennedy 。

这里有这个故事的多媒体版本,有丰富的地图和数据。

2020年5月19日,一群工程师和应急官员聚集在密歇根州伊登维尔的一个消防站,决定如何处理伊登维尔大坝。伊登维尔镇区长期担任消防主管的罗杰·杜弗雷斯内(Roger Dufresne)回忆说,伊登维尔大坝是一座有97年历史的水电结构,位于蒂塔巴瓦西河上游约一英里处。在过去两天里,暴雨使河流膨胀,把水库灌满了边缘,淹没了大坝的溢洪道。电台停播时,该小组正要讨论下一步。 "那就是大坝垮塌的时候。 "

"在大坝上游,伊登维尔的居民看着东部堤防的一部分液化了。泥泞的水从堤口涌出。在接下来的几分钟里,水变成了一股洪流,冲过小镇时,树木和电线杆被打得粉碎,几乎淹没了下游的整栋房屋。

大约10英里零两个小时后,洪水冲进了第二个老化的大坝,损坏了泄洪道,超过了水位,然后突破了堤坝。大约10英里零两个小时后,洪水冲进了第二个老化的大坝,损坏了它的溢洪道,超过了水位,然后突破了堤坝。

艾尔 泰勒当时是该州环境、大湖区和能源部(Department of Environment , Great Lakes , and Energy)危险废物部门的负责人,他密切关注着这一情况,因为激增席卷了下游10英里(约合30公里)的更大的美联集团市,导致河流两侧的一家陶氏化学公司的工厂关闭,并威胁要与该工厂的遏制池混合。 泰勒于1月底退休,他担心来自艾尔的污染会蔓延到河里。但这只是他的第一个担忧。

在过去几十年里, 陶氏将工厂中含有二恶英的废物直接倾倒到河流中,污染了下游50多英里的沉积物-通过Tittabawassee 、 Saginaw河和Saginaw湾-带有致癌物质。污染如此严重,以至于美国环境保护署(U . S . Environmental Protection Agency)介入进来,自2012年以来,该机构与陶氏合作绘制污染沉积物的地图并对其进行封顶。 泰勒知道,在设计清理过程中,工程师们解释了河流频繁发生的洪水,但没有人计划应对大坝故障造成的洪水的具体影响。

UNDAK的一项调查发现,在24个州还有81座大坝,如果它们失败,可能会淹没一个主要的有毒废物场,并有可能将污染物质扩散到周围社区。

虽然伊登维尔大坝的戏剧性破坏引起了全国的关注,但UNDAK的一项调查发现, 24个州还有81座大坝,如果它们失败,可能会淹没一个主要的有毒废物场,并有可能将污染物质扩散到周围社区。

在对大坝安全、环境和应急官员的采访中, Undark还发现,与密歇根州一样,这些大坝对有毒废物地点构成的风险在很大程度上没有得到任何机构的承认,使全国各地的社区容易受到美联集团发生的同样的低概率但后果严重的灾害的影响。

洪水消退后, 陶氏和州官员视察了化工厂的封闭池,发现虽然其中一个含受污染沉积物的盐水池遭到破坏,但没有证据表明有大量有毒物质释放。下游采集的初步沉积物样本没有发现任何新的污染物。该工厂和清理工程似乎已经完成了工作。

陶氏公司的媒体关系总监凯尔 ·班德罗(Bandlow)在一封写给UNDAK的电子邮件中写道, "陶氏公司在世界各地的网站上都有完善、全面的应急准备计划。这些计划的广度和深度-以及我们迅速动员它们的能力-让我们的同事和社区在这场历史性的洪水事件中得以安全。 "

但情况可能会有所不同-如果不是在美联集团 ,那就在其他地方,一个老化的大坝下游的有毒废料场,对洪水准备不足。 泰勒说: "从这个教训中汲取的教训是,我们需要意识到这种可能性。 "

美国陆军工程兵团(U . S . Army Corps of Engineers)维护的国家水坝清单数据库显示,在美国,有超过9万座水坝提供防洪、发电、供水和其他关键服务,其中包括胡佛大坝(Hoover Dam)等大型水坝和阻碍灌溉池的小型水坝。批评人士称,对这些水坝的结构和安全监督属于松散的,也不充分的州和联邦职权范围。

美国国会的无党派研究机构国会研究服务(Congressional Research Service , CRS)在2019年的一份报告中发现,美国大约3%的大坝是联邦拥有的,其中包括美国的一些最大的大坝,其余的由公用事业、州和地方政府以及私人拥有人拥有和运营。该报告估计,所有大坝中的一半都有50年以上的历史,其中许多大坝是按照现在过时的安全标准建造的。美国陆军数据库中大约15%的大坝缺乏关于何时建造的数据。

除了关于年龄和设计的信息外,美国陆军的数据库还包括一个"危险潜力" ,用来描述大坝故障对生命和财产的可能影响。 2019年,大约17% ,即15629座大坝,具有很高的危险潜力评级,这表明如果大坝故障,可能会造成人命损失。近年来,由于新的下游开发,高危险大坝的数量有所增加。

根据CRS的报告,在最近的一次检查中,数据库中的2300多座大坝既危险又"糟糕"或"不满意" 。由于" 9 · 11 "恐怖袭击后出现的安全问题,该报告没有列出这些大坝的名称,尽管美联社(Associated Press)在2019年的一项调查确定了其中近1700座大坝。

然而,尽管人们对美国老化的大坝基础设施了如指掌,但有关大坝对下游有毒废物产生的特殊危害的信息却很少。

然而,尽管人们对美国老化的大坝基础设施了如指掌,但有关大坝对下游有毒废物场所构成的特殊危害的信息却很少。这就是为什么监管机构知道伊登维尔大坝的问题,也知道陶氏的清理工作,但却没有把这些问题联系起来。

为了确定可能对有毒废物地点构成最严重风险的水坝, Undark在国家数据库中搜索了危害大、年龄超过50岁的水坝,在这个年龄之后,许多水坝都需要翻新。为了缩小搜索范围,我们选择了距离EPA列出的有毒废物地点6英里或更远的水坝,并在卫星图像中显示这些水坝位于该地点的上游。专家表示,许多水坝的洪水将远远超过6英里。

然后,我们根据州和联邦信息自由法,向包括联邦能源监管委员会(Federal Energy Regulation Commission)在内的各种机构提出申请,寻求大坝检查报告和紧急行动计划(EAP),这些计划通常要求大坝所有者准备和维护。除其他外,这些计划通常包括淹没地图,该地图模拟了在大坝故障情况下可能被淹没的地区。

这些模型的输入数据因州而异,虽然一些淹没图非常复杂,涉及天气和其他变量的意外情况,但另一些则并非如此。在田纳西州的一个大坝紧急行动计划中,淹没区只是手工绘制在带有高亮标记的地图上(见上图)。但无论这些地图的质量如何,它们代表了大坝官员对大坝失败时大量水流的最佳估计。

Undark成功获得了我们搜索中确定的259座大坝中153座的淹没建模信息。对于63座大坝,州和联邦官员以安全问题为由,拒绝提供或以其他方式编辑相关的淹没信息。对于31座大坝,机构表示,他们没有准备好淹没地图,也没有提供无法辨认或没有延伸到现场的地图。根据美国土木工程师协会(American Society of Civil Engineers)的数据,尽管近年来有所改善,截至2018年,约19%的高风险大坝仍然缺乏计划。

有了这些地图,我们就开始研究EPA列出的有毒废物地点是否属于划定的淹没区。由于每个有毒废物地点的确切边界并不一致,我们采用了2019年政府问责局对EPA国家优先事项清单上污染地点的洪水风险进行分析的方法,该清单使用了EPA为每个地点列出的坐标周围0.2英里半径的半径。

对于一些我们无法获得淹没图进行自我审查的大坝,大坝管理者或业主证实,我们为有毒废物场地提供的坐标位于大坝淹没区0.2英里以内。

我们的搜索重点是全国最优先的清理场地,指定超级基金(对非作业场地)或RCRA(1976年《资源保护和恢复法》 ,对作业场地)表明了这一点。我们考虑了其中5 695个场地,包括目前和以前的场地。不同场地的污染类型和水平存在很大差异,任何洪水的影响也是如此。

"当时全国各地都有很多大坝不符合目前的安全标准的情况。 "

使用这种方法,我们确定了至少81座老化的高危险大坝,如果它们失败,可能会淹没至少一个有毒废物场的部分地区,有可能将被污染的材料扩散到周围社区,并使成百上千的人-在非常大的大坝的情况下,还有更多的人-在重大环境影响下面临健康危害。在最近的检查中,至少有6座大坝处于"贫穷"或"不安全"状态。

在许多情况下,负责大坝安全和有毒废物的国家和地方机构没有说明这种级联灾害的原因,因此在很大程度上仍然没有做好准备。

Undark与工程和大坝安全专家分享了这一分析,他们验证了这一方法。一些人表示,如果有毒废物场失败,可能淹没它们的大坝的真实数量几乎肯定要多得多,但由于没有任何机构跟踪这一特定危险,实际数量仍然未知。

"当时全国各地都有很多大坝不符合当前安全标准的情况...... "土木工程师Mark Ogden说,他审查了美国土木工程师协会2021年关于大坝的基础设施报告卡部分,该部分给予美国大坝" D "级。 "而这些危险地点可能是其中的一部分,这只是增加了这种担忧,以及失败的后果可能是什么。 "

尽管影响会有很大差异,但UNDAK采访的环境科学家和毒理学家表示,大坝故障引起的突然强烈洪水可能会将污染物从危险废物场地传播到周围社区。密歇根大谷州立大学(Grand Valley State University)的毒理学家里克·雷迪克(Rick Rediske)解释说,如果洪水中携带的碎片能够冲刷和侵蚀防护帽,有可能将有毒物质释放到水中,即使是设计用来抵御洪水的场地也可能受到影响。 2017年,飓风哈维(Harvey)在休斯顿侵蚀了圣哈辛托河废物坑超级基金(San Jacinto River Waste Pits SuperFund)场地的临时防护帽,暴露了二恶英和其他有毒物质。

关注科学家联盟(Union of Concerned Scientifs)的研究科学家雅各布 · 卡特(雅各布 卡特)曾为美国环保署(EPA)研究洪水对污染场地的危害。 卡特还指出,生活在离有毒废物场地最近、最容易受到这些事件影响的社区往往是低收入社区和有色人种社区。

密歇根大学全球变化生物学研究所(Institute for Global Change Biology at the University of Michigan)所长艾伦 伯顿说,任何有毒物质都有可能被洪水和新的清洁沉积物稀释。但他强调,这将是最好的情况。

"实际上,你无法预测坏东西移动了多少,它到达了多远的洪泛区,浓度是多少。 "

伯顿说,一般来说,当密歇根州发生大规模洪水时, "它只是把沉积物移动到下游的任何地方。 " 伯顿说: "实际上,你无法预测坏东西移动了多少,它进入了洪泛区有多远,浓度是多少。 " 伯顿说,受监管的垃圾场只是大坝破坏场景中潜在污染的一个来源。大坝后面的沉积物本身往往在收集了多年流入上游河流的任何东西后受到污染。

伯顿说,污染也可能来自泛滥平原上更普通的来源,比如污水处理厂或人们地下室里的油罐,这些油罐会被冲进洪水中。 "下游的鱼, "他开玩笑说, "不管污染物是来自车库还是陶氏化学 。 "

UNDAK的调查发现,州和地方政府往往没有准备好在大坝发生故障时发生在有毒废物现场的洪水。

Emporia Foundry Incorporated是弗吉尼亚州格林斯维尔县的一个联邦监管的危险废物站点,提供了一个有代表性的例子。它位于113年历史的Emporia水坝的淹没区, Emporia水坝是一座水电大坝,由该市部分拥有,坐落在Meherrin河上,距铸造厂所在地仅一英里多一点。 "

该铸造厂曾经生产人孔盖和排水栅格,其中包括一个垃圾填埋场,里面装满了铅、砷和镉的副产品。 1984年,垃圾填埋场被封顶, 2014年,在靠近河流的地方增加了第二个封顶,作为防洪缓冲。与美联集团一样,清理工程师负责解释100年的洪泛区内的洪水,但弗吉尼亚州环境质量部的发言人表示,他们没有说明大坝故障引发的洪水。

Emporia大坝淹没图显示,如果大坝在一场严重风暴中失败,整个铸造工地可能会被洪水淹没,有可能导致封顶解体,污染物在整个洪泛区蔓延。然而,如果"阳光灿烂的一天"失败,工地不会被洪水淹没。

根据环保局和2010年的人口普查数据,超过3000人生活在Emporia铸造厂所在地一英里内,其中约75%是黑人。

弗吉尼亚州大坝安全项目(Dam Safety Program)主任温迪· C · 霍华德 ·库珀(Wendy C . Cooper)解释说,她的项目的任务是定义大坝的淹没区,并告知当地应急管理人员对人类生命和财产的任何直接风险-而不是确定有毒废物地点,并分析洪水期间可能发生的情况。 "那将是一个没人能监管的霍华德洞, " 霍华德 ·库珀说。她补充说,地方政府应该熟悉大坝和边界内的污染地点,并应该制定适当的应急程序。

格林斯维尔县的情况并非如此,那里的应急服务项目协调员J · 雷吉 欧文斯(J . 雷吉 欧文斯)告诉Undark ,他不知道如果Emporia大坝发生故障,铸造厂可能会被洪水淹没。他说,这个地方"甚至不在洪泛区" 。 " DEQ或其他人从来没有把它放在我的雷达上。 "

其他州也出现了类似的情况。例如,在罗德岛,我们的搜索发现了8条大坝。其中一条是138年的Forestdale池塘大坝,在最近的检查中被认为是"不安全的" 。

大坝位于北史密斯菲尔德镇,紧邻Stamina 米尔斯 SuperFund站点,该站点曾设有一家纺织厂,将有毒溶剂三氯乙烯泄漏到土壤中。该站点上的另一个区域被用作多环芳烃、硫酸、苏打灰、羊毛油、增塑剂和杀虫剂的填埋场。

1979年,在地下水中检测到三氯乙烯后的几年,该地点获得了EPA的超级基金指定。据联邦机构称,现场清理工程于2000年完成,其中包括从垃圾填埋场中清除受污染的土壤,并安装地下水处理系统。该工程造成了100年的洪水,但它没有考虑到大坝故障导致的洪水。

根据美国环保署和人口普查数据,截至2010年,超过2 , 500人生活在耐力米尔斯一英里内,弗雷斯代尔池塘不是唯一可能构成威胁的水坝。

事实上,该遗址位于UNDAK确定的另外两座高危险大坝的淹没区。罗德岛州大坝安全报告显示, Slatersville水库的这两座大坝中的任何一座出现故障,都可能导致下游大坝出现多米诺效应,导致斯塔米纳米尔斯(Stamina 米尔斯)发生洪灾。

当被要求就超级基金场地可能面临的洪水风险发表评论时,环保局回应说,如果弗雷斯代尔池塘大坝失败,斯塔米纳米尔斯唯一剩下的补救措施-地下水处理系统-将不会受到影响。环保局没有提到上游不到两英里的较大的斯拉特斯维尔水库大坝。

罗德岛大坝安全办公室和负责危险废物的州办公室的发言人认为,大坝故障不会淹没UNDAK确定的任何地点,包括Stamina 米尔斯 。

卡特解释说,通过建造工程结构或采取其他抗御能力措施,最危险的垃圾场可以被设计成能够抵御洪水, 卡特最近与人合着了一份关于气候变化和沿海洪水危害的报告,为超级基金所在地提供资金。但卡特说,为了防备洪水,必须首先认识到洪水危害,不管它们是来自海平面上升、风暴潮增加,还是像在这些情况下一样,来自水坝。

"他们本可以看着大坝说, "哦,基础设施的D值是负数。这件事可能会破裂。 "

伯顿指的是伊登维尔大坝(Edenville Dam),他说: "他们本可以看看大坝,然后说, "哦,基础设施的D值可能会下降。这件事可能会破裂。所以,在未来, EPA应该要求负责清理工作的主要党派调查情况,看看它是否真的会发生。 "

奥格登说,可能使这一过程更容易的一个步骤是,将大坝淹没区定期纳入FEMA公开提供的洪水风险地图,该地图显示了100年的洪泛区和其他对社区的洪水风险。 FEMA发言人说,缺乏关于大坝淹没的现有数据-有时是出于安全考虑-是一个主要障碍,但在常用的洪水风险地图上绘制淹没区将确保社区和机构意识到并能够应对大坝灾害。

包括罗得岛州在内的一些州已经在网上公布了他们监管的大坝的淹没区、紧急行动计划和检查报告。在南卡罗莱纳州,在2015年的一次大雨导致50座大坝失败后,该州监管最危险的大坝淹没情况已经公布。虽然没有州机构在大坝淹没区内追踪危险废物的地点,但Undark能够确定南卡罗莱纳州的三个大坝可能会使用这种资源淹没该州的危险废物站点。

在加利福尼亚州,该州最危险水坝的淹没区是在2017年美国最高水坝奥罗维尔水坝(英语: Oroville Dam)出现大坝故障恐慌后提供的,导致超过18万人疏散。

利用这一资源, UNDAK确定了四个水坝,这些水坝至少会淹没加州的一个危险废物场,其中包括奥罗维尔水坝,如果它失败,它可能会淹没至少一个水流和一个前超级基金的场地。

据环保局称,奥罗维尔大坝下游的这两个地点都没有考虑过在发生破坏恐慌之前因大坝故障而发生洪水的可能性。尽管如此,环保局评论说,由于如果奥罗维尔大坝发生故障,将淹没这些地点, "改变现有的垃圾填埋场和地下水补救基础设施以防止奥罗维尔大坝的潜在故障是不可行的" 。

为了修复国家的水坝,第一步是提高人们对水坝的重要性及其对人民和财产造成的危害的认识。

密西西比州立大学(Mississippi State University)的土木工程师法尔希德·瓦赫迪法德(Farshid Vahedifard)说,为了修复美国的大坝,第一步是提高人们对大坝的重要性及其对人和财产造成的危害的认识。瓦赫迪法德最近与人合作撰写了一封《科学》杂志(Science)的信,内容是需要积极应对有问题的大坝。 "第二件事是,我们肯定需要加大投资力度。 "

根据国家大坝安全官员协会(Association of State Dam Safety Officers)的数据,修复全国所有大坝所需的修复工程将耗资640亿美元以上;仅修复高危险大坝的工程将耗资220亿美元左右。与此同时,奥格登说,国会在2020年为FEMA的高危险大坝修复项目拨款1000万美元, "有点像为真正需要的东西埋头苦干" 。

事实上,州大坝安全项目报告称,大坝安全项目长期缺乏资金,无论是来自公共来源,还是来自无法或不愿支付昂贵维修费用的私人大坝所有者。在密歇根州,两座大坝都是由一家名为博伊斯水电(Boyce Hydro)的公司运营的,该公司多年来一直收到大坝安全监管机构的警告,称存在缺陷。

Boyce Hydro的联席经理李 Mueller告诉Undark ,该公司多年来对大坝进行了多次改进。然而,在联邦能源监管委员会(FRC)撤销该公司的水电许可证后,该公司失去了收入,无法为可能会防止大坝故障的修复提供资金。

穆勒在一封电子邮件中写道: "关于伊登维尔大坝的破坏,密歇根州的治理和政治政策失败以及环境管理机构的鲁莽是正在进行的诉讼的主题,并将在这些法律诉讼过程中得到更详细的说明。 "

"密歇根州知道这一点, "伊登维尔消防局局长杜弗雷斯内(Dufresne)说。他说,州监管机构应该坚持要求该公司支付急需的维修费用。 "他们需要推动他, "杜弗雷斯内说,他指的是穆勒。美国一半以上的大坝都是私有的。

科罗拉多大坝安全项目负责人比尔• 味好美(Bill)表示,没有资金来应对这个问题,州大坝安全社区的成员一直在寻找不典型的资金来源。例如,在俄勒冈州东部,有90年历史的瓦洛瓦湖大坝- Undark发现,如果失败,该大坝将淹没前约瑟夫森林产品超级基金网站-去年计划进行1600万美元的翻新,以修复其恶化的溢洪道,并增加鱼类通过的设施。但由于COVID - 19大流行降低了俄勒冈州的彩票收入,该计划陷入了停滞,俄勒冈州的彩票收入是该项目的大部分资金。

"如果我们开始遭受更大的风暴,那么这本身就会导致更高的超峰和大坝失败的可能性。 "

大坝安全专家表示,气候变化也加剧了美国大坝面临的挑战,预计该国部分地区会出现更频繁的极端天气事件和更严重的洪水,给旧设计增加了新的压力。 哥伦比亚大学哥伦比亚水中心主任乌普马努拉尔(Upmanu Lall)说: "如果我们开始遭受更大的风暴,这本身就会导致更高的超峰和大坝破坏概率。 "他最近发表了一份关于气候引发的大坝破坏的潜在经济影响的报告,该报告考虑了危险废物场地的存在可能会如何进一步扩大损害。该报告还概述了除了更极端的天气外,土地使用的变化、沉积物堆积以及冻干循环频率的变化等因素如何都会导致大坝破坏的可能性更大。

UNDAK联系的几个州大坝安全项目表示,他们正在计划应对气候变化对大坝基础设施的影响,不过科罗拉多州大坝安全负责人味好美表示,该州是唯一一个有明确考虑气候变化的大坝安全规则的州。今年1月生效的新规则要求大坝设计"考虑到温度的预期上升和大气湿度的相关增加" 。

味好美说: "我们是第一个采取这一步骤的州,但如果其他人也这样做,我也不会感到惊讶。 "

密歇根州州长格雷琴·惠特默(Gretchen Whitmer)办公室的一份报告称,密歇根州的洪灾没有造成人员伤亡,但超过1万名居民不得不撤离家园,这场灾难可能给周边财产造成了2亿美元(约合人民币3700万元)的破坏。据四湖特遣部队(Four Lakes Task Force)称,修复空旷的水库以及重建两座大坝的费用可能会超过3亿美元。该组织曾准备在大坝倒塌前不久买下这些大坝。

相比之下,现在拥有这些大坝的四个湖泊特遣部队(Four Lakes Task Force)计划在大坝决堤前斥资约3500万美元收购和修复这些大坝和另外两座大坝。博伊斯水电公司(Boyce Hydro)于7月宣布破产,目前面临着与洪水有关的众多诉讼。 FERC正在与密歇根州官员协调,调查大坝的故障,并对博伊斯水电公司(Boyce Hydro)罚款1500万美元,罪名是该事件发生后没有按照联邦命令行事。

多年来,伊登维尔消防队(Edenville Fire Chief)的杜弗雷斯内(Dufresne)一直在关注政治和财政方面的挑战,这些挑战阻碍了蒂塔巴瓦西(Tittabawasee)上的大坝得到修复。他对任何其他处理大坝问题的社区提出的建议是:打电话给你的州代表,告诉他们, "嘿,你需要调查这个问题。 "

到了8月, 美联集团县的生活开始慢慢恢复正常。 "有些人开始把自己的房子拼凑起来。企业正试图弄清楚下一步该怎么办, "位于伊登维尔以南的杰尔姆镇消防主管杰里· 科尔(Jerry 科尔)说。

在伊登维尔大坝(Edenville Dam),整洁的房屋俯瞰着一大片沙纹泥泞的盆地,那里曾经是被扣押的湖泊。在底部附近,那里的河水仍在流过破裂的大坝的缝隙,一群青少年懒洋洋地躺在内管上,溅起水来。

Dufresne说: "这真的发生在这里,真让我吃惊。 "

詹姆斯 Dinneen是一位来自科罗拉多州的科学和环境记者,总部设在纽约。

亚历山大肯尼迪是一位专门从事数据可视化的软件工程师。

这篇文章最初是在UNDARC上发表的,请阅读原文。

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