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固体废物环境影响评价

10固体废物环境影响评价

10.1建设期固体废弃物的处置

项目挖方61.84万m3(包括掘进矸石31.9万m3),填方39.93万m3,调入方15.24万m3,调出方15.24万m3,剩余21.91万m3用于纳林河工业园区工业场地及道路填方,无弃方。

10.1.1已建工程固体废弃物环境影响及存在问题整改措施

目前工业场地及井巷工程已挖方49.40万m3(包括场地平整挖方约17.15万m3、井筒施工产生弃渣31.90万m3),填方19.07万m3,填方不足量取自井筒掘进弃渣,井筒掘进弃渣用于场地平场和道路回填后,剩余21.91万m3通过现场调研发现已全部利用于园区道路路基填筑,无需单设排矸场。

场外道路挖方2.87万m3(进场道路0.15万m3、运煤道路0.62万m3及皮带栈桥检修道路2.10万m3),填方2.83万m3(进场道路0.48万m3、运煤道路1.65万m3、皮带栈桥检修道路0.70万m3),借调去往风井道路0.04万m3,通过调配后,无弃方。

生活垃圾集中收集后由纳林河工业园区管理委员会统一处置。

已建工程施工期存在的环境问题主要为:

①场地内部分区域存在临时弃土未遮盖,易产生扬尘;②现场工作人员及施工人员生活垃圾有乱堆乱放现象;③施工期环境管理相对较弱。

针对目前施工存在的环境问题,环评提出整改措施为:

①对施工期临时堆放的土方应采取定点堆放,周围设围挡设施,同时配置洒水装置,用防尘网遮盖。

②加强施工管理,文明施工,生活垃圾及时清理到垃圾桶,运往市政垃圾场处置。

10.1.2后续工程施工固体废弃物环境影响及环境保护措施

后续工程主要为风井场地及35/10KV变电站场地建设工程,其中风井工业场地及井巷工程挖方3.81万m3(包括场地平整挖方约0.06万m3、井筒施工产生弃渣3.75万m3),填方0.82万m3,填方不足量取自风井井筒掘进弃渣,井筒掘进弃渣可充分用于风井场地平场及风井道路回填,无弃方。

后续工程场外道路仅为风井道路,挖放量4.20万m3,填方量15.30万m3,不足填方取自井筒掘进弃渣,无弃方。

后续工程施工过程中其他环保对策同9.1.1。

10.2运行期固体废弃物对环境的影响分析

10.2.1固体废物来源及产生量

本项目的固体废物主要来自井下开采产生的掘进矸石、选煤厂洗选矸石、锅炉灰渣、脱硫渣、矿井水处理站煤泥、生活污水处理站污泥、生活垃圾等,其产生及排放量见表10-2-1。

表10-2-1固体废物产排量一览表

项目

组成

产生量(t/a)

排放量(t/a)

处置措施

备注

掘进矸石

泥岩、炭质泥岩

0

0

不出井,充填井下废弃巷道

选煤厂洗选矸石

85.04万

0

回填井下

回填不畅时,运往园区园区固体废物综合处置场

锅炉灰渣

炉渣

1956.05

0

综合利用作建材原料

利用不畅时用作井下防灭火灌浆材料

脱硫渣

脱硫渣

931.17

0

综合利用作建材原料

矿井水处理站煤泥

煤泥

13870.58

0

掺入末煤销售。

生活污水处理站污泥

污泥

826.10

0

含水率<60%后,交由纳林河工业园管理委员会处置。

生活垃圾

有机物和无机物

200

0

定期交由纳林河工业园管理委员会处置。

10.2.2矸石类别判定

纳林河二号矿于2015年2月委托鄂尔多斯市环境保护中心监测站对本矿井矸石进行浸出毒性检测,检测报告见附件x。

矸石样品毒性浸出与浸出液测定分析按照《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》HJ/T299-2007。

矸石浸出液浓度值与各环境质量标准值对比情况详见表10-2-2。

表10-2-2矸石浸出液与评价标准对比单位:

mg/L(pH值无量纲)

项目

纳林河二号矿井矸石

《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》GB8978-1996一级

《地下水质量标准》GB/T14848-93Ⅲ类标准

1#

2#

pH

8.4

8.4

6~9

6.5~8.5

Cu

0.01L

0.01L

100

0.5

1.0

Zn

0.006L

0.006L

100

2.0

1.0

Cd

0.003L

0.003L

1

0.1

0.01

Pb

0.01L

0.01L

5

1.0

0.05

Cr

0.01L

0.01L

15

1.5

0.01

Cr6+

0.004L

0.004L

5

0.5

0.05

Hg

4×10-5L

4×10-5L

0.1

0.05

0.001

Be

2×10-5L

2×10-5L

0.02

0.005

0.0002

Ba

0.004L

0.004L

100

——

1.0

Ni

0.01L

0.01L

5

1.0

0.05

Ag

0.013L

0.013L

5

0.5

——

As

0.3L

0.3L

5

0.5

0.05

Se

0.4L

0.4L

1

——

0.01

F-

0.985

0.996

100

——

1.0

Mn

0.095

0.095

——

2.0

0.1

硫化物

0.005L

0.005L

——

1.0

——

监测结果中浸出液各项指标均远远低于GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》中标准限值,同时矸石不在《国家危险废物名录》中,因此,可以判定纳林河二号煤矿矸石为一般固体废物,不属于危险废物。

同时淋溶液各项指标均未超过《污水综合排放标准》GB8978-1996一级限值要求,矸石属Ⅰ类一般工业固体废物。

10.2.3矸石对环境的污染影响分析

(1)矸石堆放自燃可能性及其环境影响分析

关于矸石堆放自燃的机理很多,目前的研究结果表明:

硫铁矿结核是引起矸石自燃的决定因素,水和氧是矸石自燃的必要条件,碳元素是矸石自燃的物质基础。

因此,除含硫外,矸石处置后是否自燃,还可以从可燃成分、通风状况,氧化蓄热条件、堆积处理方式等方面来评价,本评价采用波兰的PSO/Z法对矸石山的自燃倾向进行预测。

矸石山自燃因素的分级和评分见表10-2-3,矸石山自燃倾向预测判别见表10-2-4(计算公式为

,P为自燃指数,A为各项引起自燃因素的得分)。

本矿井矸石自燃倾向判断结果见表10-2-5。

表10-2-3矸石山自燃因素的分级和评分

序号

矸石自燃因素

因素分级

各级评分

1

矸石灰分含量(%)

91-100

-50

81-90

0

70-80

10

55-69

15

≤55

20

2

矸石最大粒径,cm

<5

0

6-20

3

21-40

5

>40

10

3

矸石水解能力

0

-5

-15

4

矸石山类型

低于地面堆放,无顶

0

低于地面堆放,有顶

3

平顶

5

圆锥堆放

7

5

矸石山高度,m

<4

0

4-10

3

11-18

8

>18

10

6

矸石山体积,103m3

<10

0

10-100

2

101-200

5

>200

8

7

矸石运至矸石山的方式

轨道、钢丝绳式皮带机、自然散落

5

同上,但推土机推平

0

汽车运输,山顶卸车

0

汽车运输,分层卸车

-5

8

防火措施

分层压实并在表面加隔离层堵漏

-50

分层压实,不堵漏

-40

表面压实和堵漏

-30

表面压实不堵漏

-25

堵漏不压实

-15

无措施

0

表10-2-4矸石自燃倾向判别表

自燃等级

P值

自燃倾向判别

<0

不自燃

1-15

不大可能自燃

16-30

有可能自燃

31-48

很有可能自燃

>48

肯定能自燃

表10-2-5纳林河二号煤矿矸石自燃倾向判断结果

项目

名称

灰分%

粒径cm

水解

能力

堆存类型

高度m

体积

103m3

运矸方式

防火措施

得分

合计

特征

76.73

>21

平顶

4~10

>200

汽车运输分层卸车

分层压实,覆土

得分

10

15

-5

5

3

8

-5

-30

1

由表10-2-5可知,本矿矸石自燃指数为1,说明纳林河二号煤矿矸石不大可能自燃。

但矸石自燃是一个很复杂的物理化学过程,当内外界条件出现异常,加之人为点燃和雷电引起等因素出现时,自燃的可能性还是存在的。

矸石堆自燃时会产生烟尘及CO、SO2、H2S等大量有害气体污染周围的环境,同时伴有大量的煤尘,污染矸石周转场周围及下风向地区的空气环境,严重损害人体健康;其次还会使流经矸石堆的降水酸度增加,造成小范围内水体及土壤的污染。

因此必须采取措施防止矸石自燃现象发生。

(2)矸石堆放风蚀扬尘对环境的污染影响分析

固体物料起尘条件主要取决于其粒度,表面含湿量和风速的大小。

矸石在堆场存放的过程中,表面水分逐渐蒸发,遇到刮大风的天气就易产生风蚀扬尘。

有关研究表明,煤矸石堆积比重较大,没有煤堆易起尘。

据有关风洞实验资料表明,能使矸石堆表面颗粒起尘的最低风速即启动风速为4.8m/s,只有当环境风速>4.8m/s时,矸石堆才会产生扬尘。

根据乌审旗气象站的统计资料,该区多年平均风速为3.4m/s,大于4.8m/s以上的风速出现频率较小。

说明一年中多数时间里的风力不会使矸石堆产生扬尘,但在大风时矸石周转场还将对其周围地区产生扬尘污染。

污染的范围和程度将随着煤矸石含水率的增加而迅速减小,据有关研究结果表明,如果矸石表面水分保持在8%左右,风速在6m/s、9m/s和15m/s时矸石堆下风向50m处监控点的浓度分别为0.026mg/m3、0.40mg/m3和2.21mg/m3,只有出现罕见的大风时,下风向监控点的浓度才会超标。

但500m处TSP浓度分别降到0.007mg/m3、0.105mg/m3和0.586mg/m3,低于1mg/m3,对周围环境影响轻微。

因此,可以通过向矸石堆洒水,提高煤矸石的含水率来有效控制矸石场扬尘对环境空气的影响。

同时,一定要科学堆放矸石,分层堆积、碾平压实,堆至设计高度时及时覆土碾压。

(3)矸石淋溶液对水环境的污染影响分析

矸石露天堆放,经风吹、日晒、雨淋和天气温度变化等影响,矸石将会发生物理、化学变化,矸石中含有的有毒有害元素,经降雨淋溶后,可溶解性元素随雨水迁移进入土壤和水体,可能会对土壤、地表水及地下水产生一定的影响。

本项目矸石淋溶液污染物浓度远小于《污水综合排放标准》GB8978-1996一级限值要求和《地下水质量标准》GB/T14848-93中Ⅲ类标准要求,可见矸石淋溶液对水环境的影响是较小。

(4)矸石堆放对土壤的污染影响分析

在矸石场作好相应的水保工作后,排水以坡面排水为主,加之本区又处于干旱区,蒸发量大于降雨量,淋溶水出现机率极小。

矸石堆置于纳林河工业园区固体废物综合处置场,场区已做防渗,初期雨水收后回用于场地洒水,不会对土壤造成影响。

假设防渗膜破损,根据本区域矸石浸出液有毒有害元素分析结论,矸石浸出液中有毒有害元素浓度远小于一级排放标准,因此矸石淋溶对土壤环境的影响很小。

(5)矸石堆放对景观的影响分析

本项目矸石周转场为基本为平地,矸石排入后会形成具有一定高度的堆体,但由于周围的环境已存在高低起伏的沙丘,因此,即使形成堆体对周围自然景观的影响仍较小。

矸石周转场矸石只是临时周转,规范堆存作业,附土压实后对周围景观影响较小。

10.2.4其它固体废物对环境的影响

(1)灰渣、脱硫渣排放对环境的影响分析

锅炉燃煤将产生灰渣,燃煤废气经过脱硫、除尘设施后分别产生脱硫渣和灰渣。

锅炉灰渣可作为建筑材料原料,同时可作为井下防灭火灌浆材料,也是很好的铺垫场地、道路填方料。

本项目与乌审旗力威建材有限责任公司签订综合利用协议,脱硫渣和灰渣用作制水泥原料(协议见附件)。

当综合利用途径不畅时,锅炉灰渣、脱硫渣一期作为矿井井下黄泥灌浆材料使用。

(2)生活垃圾排放对环境的影响分析

本项目的生活垃圾以废纸、塑料、灰渣为主,其次为有机质等。

垃圾的随意堆放一是造成感观污染,再者其中的有机质容易变质、腐烂,析出污水,招致蚊蝇,从而导致污染空气,传染疾病,影响环境卫生。

因此对生活垃圾必须妥善处理。

本矿井生活垃圾收集后定期交由纳林河工业园区管理委员会统一处置。

只要加强管理,即可避免生活垃圾对环境的影响。

(3)生活污水处理站污泥

生活污水处理站产生的污泥如不进行妥善处置,随意堆放,会造成感观污染,发出恶臭,污染空气,传染疾病,析出污水可能会对土壤环境和水环境造成影响。

生活污水处理站污泥压滤、干化后交由当地环卫部门处置。

本项目建设单位已与纳林河工业园管理委员会签订污泥处理协议(附件x),生活污水处理站污泥全部交由园区管委会同意收集处置。

(4)矿井水处理站污泥排放对环境的影响分析

矿井水处理站污泥主要成分是煤泥,不处置将出现堆场新增占地、风蚀扬尘影响大气、淋溶水影响土壤和水体等问题。

本项目煤泥经过干化后掺入末煤一起出售,避免对环境的影响。

10.3运行期固体废弃物处置措施及可行性分析

10.3.1煤矸石处置措施及可行性

10.3.1.1煤矸石处置方式

井下掘进矸石不出井,地面生产选矸产生量为106.26万t/a,即2577t/d。

矿井生产期间掘进矸石主要来自巷道立交处及其它联络巷,并且煤层厚度大,掘进矸石量很少,井下掘进矸石不出井,可回填采空区。

矿井选煤厂洗后矸石全部充填井下废弃巷道。

当回填不畅时,本矿洗选矸石由汽车运往纳林河园区固体废物综合处置场指定地点堆置,作临时周转,待到可消纳这部分矸石时再拉回回填井下。

10.3.1.2洗选矸石处置工艺及可行性分析

(1)矸石井下回填工艺及可行性分析

A、矸石充填方式

选煤厂洗选矸石采用防爆无轨胶轮车经副立井运至井下专用的回填巷道进行堆砌处理,实现“洗选矸石回填井下”。

设计洗选矸石全部运至井下工作面废弃巷道和煤柱回填区域的专用充填巷道进行充填。

洗选矸石采用WC5E型和WC10E型胶轮车从地面矸石仓装载后经副立井运至井下,再运到专用充填巷道内卸车,防爆铲车将卸载的矸石推至巷道迎头堆积。

洗选矸石运输路线:

地面矸石仓→WC5E型、WC10E型后翻自卸式防爆胶轮车→副立井→井下充填巷道→利用防爆铲车将矸石推至巷道迎头堆积→WC5E型、WC10E型胶轮车原路返回。

B、矸石井下空间满足洗选矸石充填需要

矸石井下空间包括废弃联络巷、工作面停采线煤柱区域和天然气输气管道管线永久煤柱区域。

根据矿井连掘工艺施工要求,回采工作面巷道每隔50m需设一处联络巷。

矿井移交时,井下布置一个综采工作面,工作面平均巷道长度约为4100m,工作面共设置82处长度为20m的联络巷,总长1640m,每个联络巷净宽5.5m,净高3.5m(矩形),净断面大小为19.3㎡。

矿井投产后,当开采下个工作面时,上个工作面所能利用的废弃工作面联络巷总长为1640m(每年2342m),则联络巷的体积为31652m³,停采线以内所能利用的工作面巷道断面长为560m(每年280m),体积为11200m³,工作面联络巷和停采线以内的工作面巷道断面同总体积为42852m³。

由于每个工作面服务年限约为0.7年,按70%堆弃率计算,所以每年工作面回采形成的废弃巷道可利用体积为42852m3。

利用废弃巷道充填矸石区位置见图10-3-1。

为完全实现矸石的产、填平衡,设计采用连掘机在工作面停采线煤柱区域内沿煤层掘出专用回填巷道用以充填地面洗选矸石,同时本井田中部以北区域下留设了大面积的永久煤柱以保护天然气输气管道管线,煤柱面积达5.2km2,为一连片的多边形区域。

此部分永久煤柱区域可为矸石充填提供场所,设计采用连掘机在该煤柱区域沿煤层掘出专用回填巷道用以充填地面洗选矸石,充填巷道成垂直交叉布置形式,巷道间距20m,巷道断面净宽5.5m,净高3.5m(矩形),断面大小为19.3m2。

工作面停采线煤柱区域每年可利用的充填巷道总长为1060m,按70%堆弃率计算,体积为14320.6m3。

本井田中部永久煤柱回填区可掘出巷道总长约520000m,形成专用回填巷道体积1003.6万m3,按70%堆弃率计算,可堆弃702.5万m³矸石,约合1756.3万t。

利用专用回填巷道充填矸石区位置见图10-3-2。

综合以上分析,工作面废弃巷道和工作面停采线内充填巷道每年可利用充填体积为57172.6m3,可充填的14.3万t矸石。

井田中部以北永久煤柱回填区可充填1756.3万t矸石。

本矿井建井期间产生矸石量为70.3万t,选煤厂年产矸石量85.04万t,按满足矿井前20a回填期考虑,以上区域可服务23.2年。

如果考虑到南部区域煤柱服务年限约35年。

因此,井下充填空间能够满足洗选矸石的产、填平衡要求,并可实现“洗选矸石回井下”的治理目标。

因此矿井洗选矸石地面无综合利用途径时回填井下是可行的。

具体见矸石充填平衡表10-3-1所示。

表10-3-1矸石充填平衡表

项目

利用长度(m)

净断面积(m2)

形成废弃巷道

体积V1(m/m3)

可利用体积(m3)

V2=0.7*V1

每年利用工作面

废弃

巷道

工作面联络巷

2342.9

19.3

45218

31652

停采线以内废弃巷道

800

20.0

16000

11200

小计

3142.9

61218

42852

每年工作面专用回填巷道

1060

19.3

20458

14320.6

利用天然气输气管道管线煤柱回填巷道

520000

19.3

10036000

7025200

掘进矸石充填平衡分析

工作面废弃巷道和工作面停采线内充填巷道每年可利用充填体积为57172.6m3,可充填的14.3万t矸石。

井田中部永久煤柱回填区可充填1756.3万t矸石。

本矿井建井期间产生矸石量为70.3万t,选煤厂年产矸石量85.04万t,按满足矿井前20a回填期考虑,考虑到南部区域煤柱服务年限约35年。

因此,井下充填空间能够满足洗选矸石的产、填平衡要求。

C、煤矸石井下充填工艺的可行性

①生产初期矸石处置可靠性

矿井工作面采用后退式回采,第一个工作面投产时,井下尚无可利用废弃巷道用于堆放地面洗选出矸。

因此,洗选矸石需堆放于连掘机掘出的专用回填巷道。

现就生产初期洗选矸石下井回填的可靠性进行如下分析:

矿井生产期间选煤厂洗选后的矸石量为2577t/d,折合1030m3/d。

本矿井专用充填巷采用连掘机进行掘进,巷道断面为19.3m2,按掘进面月进度1500m计算,每天总进尺50m/d,可就此形成巷道体积为965m3/d,按70%的堆砌率(充填率)考虑,可满足675.5m3/d矸石充填量,2台连掘设备可满足生产期间1030m3/d的矸石产出量。

由于选煤厂与矿井开采同期投产运行,由上述分析可知,在矿井投产初期井下布置2个连掘机掘进面用于专用充填巷的掘进即可满足矿井所有产出矸石充填的接替需求,实现井下采掘和充填平衡。

本矿井建井期间产生矸石量为70.3万t,由于矿井井巷施工工期为49.0个月,因此建井期间每天产生矸石量为478t,折合191.3m3/d,建井期间产生的矸石量,可暂时堆放在临时矸石周转场,待井下充填巷道形成以后即可实现井下充填。

本矿井移交时,在3-1号煤中装备一个综采工作面,一个连掘工作面和一个掘锚工作面,以保证矿井8.0Mt/a生产能力。

矿井生产中可利用其中的一套连掘设备进行井下充填巷道的掘进,新增一台连掘设备。

②矸石运输可行性

根据矸石运输距离、运输量以及巷道倾角,设计确定选用WC5E型和WC10E型后翻自卸式防爆胶轮车运输充填矸石。

矿井投产时,地面矸石仓至井下矸石堆弃处运距约6.4km,井下辅助运输巷道倾角0~1°。

根据矸石下井运输距离、运输量以及巷道倾角,每次运输矸石5t~10t,矿井投产时,每班运输矸石95次,往返一次循环时间41.3min,每班作业时间65.4h。

根据每班运输时间,选用WC5E型后翻自卸式防爆胶轮车13辆,WC10E型后翻自卸式防爆胶轮车9辆,其中19辆工作,3辆WC5E型车备用,每辆车平均作业时间约3.4h/班。

在设计阶段已充分考虑矿井生产无轨胶轮车的使用配置量,故洗选矸石下井运输不会对井下其它辅助运输生产造成影响。

副立井1#提升系统采用五阶段速度图,最大提升速度9.42m/s,主加速度a1=0.6m/s2,主减速度a3=0.6m/s2,一次净提升时间86.6s。

提升人员时一次提升循环时间845.16s,运送物料时一次提升循环时间503.16s。

最大班设计作业时间的计算,按罐笼双层载人载物、无轨胶轮材料车直接进出罐笼考虑。

最大班设计作业时间3.22h,其中降送下井工人时间14.1min<40min。

经过前面对井下矸石回填空间、初期矸石处置的可靠性和矸石运输的可行性三个方面的论述可知纳林河二号矿井采取井下巷式充填技术方案是可行的。

③矸石堆砌工艺

矸石充填采用堆砌式,设计矸石装车后运输到井下废弃巷道或专用充填巷道内,通过防爆无轨胶轮车自带的液压装置自卸到巷道内驶出,然后利用防爆铲车将矸石推至迎头,并反复碾压、堆实。

在完成矸石堆集后,再通过对巷道充填矸石上部的空隙采用注浆法加以密实,使巷道的充填率提高。

充填注浆系统位于充填巷的迎头,防爆铲车后面,矸石通过地面达筛分设备后筛分出粒径小于5mm的粉末,由注浆系统注入充填矸石上部空隙。

巷道充填完成后砌筑密闭墙封闭。

专用充填巷道充填应在第一条巷道掘进完成后,留设约15m保护煤柱,开始掘进第二条巷道,同时充填第一条巷道,以此类推,直至把把整个回填区域充填完毕,再进行密闭处理。

(2)矸石堆置园区固废处置场可行性分析

洗选矸石井下回填不畅时,排往纳林河工业园区固废处置场临时堆存,待矸石恢复回填后运回回填井下。

园区固废处置场接纳纳林河二号矿洗选矸石协议见附件x。

矸石周转场在纳林河工业园区位置关系见图10-3-3。

纳林河化工园区固体废物综合处置场,位于纳林河二号矿工业场地西北方向10km。

项目区地质稳定,场地内无褶皱和断裂发育。

周围无滑坡、崩塌、冲沟、地裂等不良地质现象。

占地约150万m2,总投资27563万元。

近期工程按照功能划分为三个处理区,分别为矸石贮存区、一般工业固体废物填埋场、生活垃圾填埋场。

近期矸石处置规模为533m3,纳林河二号洗选矸石量为47万m3/a,可见远远满足洗选矸石周转需求。

纳林河工业园区处置场设计场地按一般工业固体Ⅱ类场要求进行防渗。

纳林河二号矿矸石为Ⅰ类一般工业固体废物,该处置场满足一般工业固体废物Ⅰ类场要求。

为了减少降雨产生的污水量,场地外雨水经由场地截排水沟排向场外;场地降水通过导排系统快速排出场地,初期雨水收集。

场地水导排系统末端建有集水池,可对淋溶液进行收集,通过提升泵回喷至库区,降低矸石淋溶液对水体和土壤环境的影响。

(3)煤矸石地面综合利用潜力

煤矸石的综合利用是煤炭资源开发中保护环境的一项重要措施。

近年来国内外对这项工作十分重视,开发了多种多样的利用途径。

归纳为三类:

①燃化类,利用矸石发电,提取化工产品等;②建材类,生产水泥和建筑制品等;③填铺类。

结合纳林河二号矿井煤矸石性质特点及纳林河工业园区内企业生产所需原、辅材料情况,寻求本矿矸石综合利用途径。

本项目煤矸石综合利用的途径应以建材类、填铺类为主导,环评建议建设单位在

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