污染場地健康風(fēng)險評價中多介質(zhì)模型的優(yōu)選研究

黃瑾輝,李 飛,曾光明,袁興中,梁 婕,張 釗,唐曉嬌 (1.湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,湖南 長沙410082；2.湖南大學(xué)環(huán)境生物與控制教育部重點實驗室,湖南 長沙 410082)

污染場地健康風(fēng)險評價中多介質(zhì)模型的優(yōu)選研究

黃瑾輝*,李 飛,曾光明**,袁興中,梁 婕,張 釗,唐曉嬌 (1.湖南大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,湖南 長沙410082；2.湖南大學(xué)環(huán)境生物與控制教育部重點實驗室,湖南 長沙 410082)

綜合考慮了參數(shù)不確定性、模型不確定性對風(fēng)險評價結(jié)果可信度的影響差異和國內(nèi)實際污染場地健康風(fēng)險評價中對已有模型的不當(dāng)選擇可能帶來的負(fù)面效應(yīng),提出相對于參數(shù)不確定性的控制,針對目標(biāo)情景的適當(dāng)模型選擇應(yīng)成為提高風(fēng)險評價結(jié)果可信度的更重要環(huán)節(jié).本研究選取了模型理論架構(gòu)上符合案例情景的美國環(huán)境保護(hù)署研發(fā)的 3MRA、MMSOILS和美國勞倫斯伯克力國家實驗室研發(fā)的CalTOX 3個被廣泛使用的污染場地健康風(fēng)險評價多介質(zhì)模型,并與蒙特卡洛模擬相結(jié)合,載入污染廠址案例,并對特定受體進(jìn)行了風(fēng)險評價,由此定量分析了參數(shù)不確定性和模型選擇不確定對評價結(jié)果可信度的影響程度,并通過對比 3個模型的內(nèi)在架構(gòu)分析了不確定性的可能來源,最后總結(jié)提出了“6步綜合評價模式”,該模式能有效提高污染場地健康風(fēng)險評價的可信度及經(jīng)濟(jì)可行性.

不確定性；多介質(zhì)模型；蒙特卡洛模擬；優(yōu)選模式；污染場地健康風(fēng)險評價

近年環(huán)境風(fēng)險評價作為決策輔助工具已普遍應(yīng)用到污染廠址對于人體健康或生態(tài)系統(tǒng)安全的潛在風(fēng)險評估中.但由于國內(nèi)環(huán)境風(fēng)險評價基礎(chǔ)非常薄弱,缺少相關(guān)數(shù)據(jù)資料累積,難以形成完整、系統(tǒng)的國家或地區(qū)級數(shù)據(jù)庫,暫未能建立自主環(huán)境風(fēng)險評價模型,所以目前國內(nèi)多數(shù)實際風(fēng)險評價中仍以借鑒國外較成熟的評價模型為主.環(huán)境風(fēng)險評價模型近年發(fā)展較快,風(fēng)險評價關(guān)于暴露途徑的考量也由傳統(tǒng)單一介質(zhì)、單一途徑向多介質(zhì)、多途徑發(fā)展,但由于更多涉及實地性、多介質(zhì)性、多受體性與概率性等因素,其本身復(fù)雜程度不斷提高,隨之帶來了諸多不確定性的有關(guān)問題.風(fēng)險評價中的不確定性因素成為了提高評價可信度的主要障礙,所以如何有效降低不確定性成為國內(nèi)外學(xué)者近年研究的重點.針對風(fēng)險評價來說,造成不確定性的原因有參數(shù)的不正確、參數(shù)的變異性、模型簡化過程的不符實際和模擬時不同模型與不同情景的不兼容等.目前被廣泛接受的風(fēng)險評價中的不確定性分為參數(shù)不確定性、模型不確定性和變異性3類[1].國內(nèi)外許多學(xué)者把不確定性研究的重點放在參數(shù)不確定性上,如張應(yīng)華等[2]、梁婕等[3]、Babendreier等[4]在研究中利用蒙特卡洛算法或貝氏蒙特卡洛法、類神經(jīng)網(wǎng)蒙特卡洛法和模糊數(shù)學(xué)等方法,使參數(shù)不確定性在一定程度上得到了有效控制.但這些研究大多建立在忽略模型不確定性和變異性對風(fēng)險評價影響的前提上.王永杰等[5]、Moschanders等[6]在研究中認(rèn)識到上述問題,并定性的闡述分析了模型不確定性和變異性的影響,認(rèn)為模型不確定性和變異性對結(jié)果可信度的影響遠(yuǎn)比參數(shù)不確定性顯著,但由于二者區(qū)別于參數(shù)不確定性易于分析與量化的特點,研究進(jìn)展緩慢.

鑒于變異性隨機(jī)偶然的特點、模型自身設(shè)計的固有限制性和國內(nèi)風(fēng)險評價模型的實際使用情況與現(xiàn)實需要,故如何從眾多現(xiàn)有評價模型中優(yōu)選出更合適目標(biāo)情景的模型成了提高評價結(jié)果可信度的可靠途徑,也是盡量避免實際中多介質(zhì)環(huán)境風(fēng)險評價模型的不當(dāng)借鑒使用可能帶來的負(fù)面效應(yīng)的關(guān)鍵.國內(nèi)外在此方面的研究較少,也沒有形成一個廣泛認(rèn)可的基于模型優(yōu)選的系統(tǒng)評價模式.本研究首先基于污染廠址的土地使用情況等基本信息建立了的污染物質(zhì)遷移暴露概念圖,并由此圖選取了美國環(huán)保署所現(xiàn)行的 the multimedia, multi-pathway, multi-receptor risk assessment model (3MRA), the multimedia contaminant fate, transport, and exposure model (MMSOILS)和美國勞倫斯伯克力國家實驗室研發(fā)的 the multimedia total exposure model for hazard waste sites (CalTOX) 3個理論上合適且較成熟的場地污染多介質(zhì)評價模型作為研究工具,并結(jié)合蒙特卡洛模擬, 載入污染廠址案例,通過不同研究假設(shè)下對特定受體的風(fēng)險評價結(jié)果,量化對比分析了參數(shù)不確定性與模型不確定性(模型選擇)分別可能對風(fēng)險評價結(jié)果的影響程度,并分析討論了造成不確定性的內(nèi)在原因,最終總結(jié)提出了基于模型優(yōu)選的“6步綜合評價模式”,旨在為國內(nèi)多介質(zhì)環(huán)境風(fēng)險評價中模型選取提供參考.

1 材料與方法

1.1 多介質(zhì)模型

多介質(zhì)模型(multimedia models)[7-8]由于其對污染物在環(huán)境中分配、轉(zhuǎn)化、遷移等過程模擬的較高真實性,使得環(huán)境風(fēng)險預(yù)測研究有了更強(qiáng)的現(xiàn)實意義[9],發(fā)展至今,一些多介質(zhì)環(huán)境風(fēng)險評價模型已得到廣泛應(yīng)用,其中部分已成為國家級法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)及決策制定的重要輔助工具,其中包括 3MRA(US EPA,主要用于估算原廠址廢棄污染物可能經(jīng)過多介質(zhì)傳遞、多途徑暴露對各個不同人體暴露族群的風(fēng)險[10-11])、HHRAP(US EPA,主要用于評價焚燒廠煙道氣對周圍居民造成的健康風(fēng)險[12])、MMSOILS(US EPA,主要用于估算原廠址廢棄化學(xué)污染物經(jīng)過多介質(zhì)遷移后對周圍居民的健康風(fēng)險評價[13-14])、CalTOX (Lawrence and Berkeley national laboratory,主要用于量化相關(guān)于土壤系統(tǒng)的對周圍人群造成的健康風(fēng)險[15-16])和 TRIM(US EPA,主要用于評價有毒氣體是否會對人體或生態(tài)健康造成風(fēng)險)等.

1.2 研究方法

1.2.1 參數(shù)不確定性影響的表征 參數(shù)不確定性來源包括隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、固有隨機(jī)性與無法預(yù)測性誤差、從屬性與相關(guān)性誤差、缺乏經(jīng)驗基礎(chǔ)誤差和專家分歧誤差等.現(xiàn)評價中大多采用模糊數(shù)學(xué)、灰色理論、蒙特卡洛模擬和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論等來降低其對評價結(jié)果的影響.其中蒙特卡洛模擬現(xiàn)廣泛應(yīng)用于參數(shù)不確定性的模擬降低上,并均取得了良好的效果[17-18].本研究也選用經(jīng)典的蒙特卡洛模擬法來處理參數(shù)不確定性,并以同模型進(jìn)行和不進(jìn)行輸入?yún)?shù)的蒙特卡洛模擬前后的風(fēng)險結(jié)果差異來表征參數(shù)不確定性的大小.本研究中的蒙特卡洛模擬均采用 Crystal Ball工具軟件進(jìn)行.

1.2.2 模型不確定性影響的表征 模型不確定性定義及其來源[19]有:(1)模型結(jié)構(gòu),指不同科學(xué)技術(shù)上的假設(shè)都可以是建立模型的依據(jù),不同假設(shè)必然帶來差異性;(2)模型的復(fù)雜度,指模型在架構(gòu)時為了易于應(yīng)用于政策擬定、數(shù)值計算等而被簡化,但簡化的模型多數(shù)依賴經(jīng)驗公式而無法知道其真實的機(jī)制;(3)驗證與模型的不確定性,指即使復(fù)雜模型結(jié)構(gòu)正確也不代表能預(yù)測出正確的結(jié)果,尤其是在參數(shù)資料不足時,其中過多的假設(shè)反而會導(dǎo)致結(jié)果的失真;(4)外推法,指已經(jīng)被某一群參數(shù)集合驗證為正確的模式可能并不適用于另一群參數(shù)集合來預(yù)測結(jié)果;(5)模型限制,指任何模型都有在時間上、空間上、污染物種類上、傳輸暴露途徑上等等條件上的限制,另外,模式參數(shù)之間的相關(guān)性也會造成模式應(yīng)用上的限制;(6)情景的不確定性,指來自在使用一個模型時,情景假設(shè)中未考慮到特定評價廠址所應(yīng)包含的子情景,包含暴露途徑情景、暴露行為情景等.可以看出,即使在模型的設(shè)計與驗證過程中設(shè)計者已經(jīng)盡力做出合理的算法簡化與不確定性的降低,前 4點在模型設(shè)計架構(gòu)成型時已成為不確定性的必然來源;而后 2點來源表明了針對目標(biāo)情景的模型優(yōu)選應(yīng)成為現(xiàn)今國內(nèi)實際應(yīng)用中降低模型不確定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié),故本研究討論的模型不確定性主要指的是針對目標(biāo)情景的不當(dāng)模型選擇所帶來的.研究在利用蒙特卡洛模擬處理參數(shù)不確定性、除案例情景參數(shù)外采用相同的標(biāo)準(zhǔn)參考值和特定受體的前提下,利用不同模型輸出評價結(jié)果的差異度來表征模型不確定性的大小.

2 案例應(yīng)用

2.1 案例簡介

某市一家家電生產(chǎn)企業(yè)屬于國內(nèi)大型的家電生產(chǎn)企業(yè),該廠在生產(chǎn)電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中使用具有揮發(fā)性的三氯乙烯、四氯乙烯等有機(jī)溶劑,目前三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)已被國際癌癥研究局(IRAC)歸類為極可能人體致癌物,PCE已經(jīng)被證明有動物致癌性.但廠家違法挖井傾倒這些生產(chǎn)后的廢料與有機(jī)溶劑,造成了廠址附近土壤與地下水的污染,并直接危及附近居民的健康.后經(jīng)國家有關(guān)部門介入,投入了大量人力物力進(jìn)行整治,雖然據(jù)調(diào)查監(jiān)測土壤污染已經(jīng)整治完全,但由于地下水中的重非水相液體污染,治理難度很大,根據(jù)本污染場地的區(qū)位特點及相關(guān)文獻(xiàn)資料,認(rèn)為居民的風(fēng)險來自使用被污染的地下水作為生活用水和農(nóng)牧用水,結(jié)合本廠址的附近土地使用情況及零星居民分布狀況,參考3MRA關(guān)于評價區(qū)域范圍的劃分標(biāo)準(zhǔn),同時為得到敏感度更高的風(fēng)險評價結(jié)果,所以評價重點落在地下水污染對周圍附近1000m范圍內(nèi)居民帶來的風(fēng)險.

根據(jù)本廠址的附近土地使用情況與污染源濃度分布狀況,在分區(qū)域設(shè)置 10個監(jiān)測井檢測后所檢測的數(shù)據(jù),TCE的濃度平均值為0.00178mg/L,其標(biāo)準(zhǔn)差為 0.000633mg/L;PCE的濃度平均值為0.000331mg/L,標(biāo)準(zhǔn)差為0.000101mg/L.

為便于比較分析,除本案例特定情境的參數(shù),其余模型限制外的輸入?yún)?shù)如TCE和PCE的亨利系數(shù)、土壤-水介質(zhì)分散因子、皮膚滲透系數(shù)、在水介質(zhì)中的分散系數(shù)、消化致癌斜率因子、呼吸致癌斜率因子、皮膚致癌斜率因子等均參考US EPA 頒布的目錄值[20-22],其中部分案例特定情境參數(shù)列于表1.

2.2 污染廠址的污染物遷移暴露概念模擬

參考選取的 3個多介質(zhì)模型的暴露途徑設(shè)置概念方法,結(jié)合案例廠址的實地情況,分析此情景下可能的暴露途徑,并最終建立污染廠址的在多介質(zhì)中物質(zhì)遷移暴露概念模擬圖,見圖1所示.

2.3 模型的選擇

在研究模型的選取上遵循的原則:首先被選取的多介質(zhì)模型原則上需適合本案例污染廠址污染源評價,其次被選者也必須是較有公信力的多介質(zhì)模型.結(jié)合圖 1,可知案例污染廠址的地下水污染對人體健康造成風(fēng)險的有飲用、洗澡皮膚吸收、誤食土壤、農(nóng)作物食用消化吸收、畜類的食用消化吸收、洗澡空氣吸入、洗澡誤食等主要可能暴露途徑.基于上述可能的暴露途徑,經(jīng)篩選,最終選定 3個理論上基本符合案例情景的多介質(zhì)模型[23]:(1)3MRA,US EPA,用來估算應(yīng)受管理的工業(yè)廢物可能經(jīng)由多介質(zhì)傳輸、多途徑暴露而釋放出污染物質(zhì),進(jìn)而造成各不同受體群的風(fēng)險,現(xiàn)在已經(jīng)作為US EPA立法參考模型,張釗等[24]對此模型及可利用性做了介紹分析,研究案例污染物正是工業(yè)廢物,且此模型考慮了案例的所有主要暴露途徑,故認(rèn)為理論適合;(2)MMSOILS, US EPA,主要用以估算各種有害廢物廠址所釋放的化學(xué)物質(zhì),經(jīng)由多介質(zhì)傳輸后,造成附近居民的風(fēng)險,張應(yīng)華等成功將其應(yīng)用于污染引起的飲用地下水健康風(fēng)險評[25],研究案例正是工業(yè)廢物的地下水污染,且此模型基本考慮了案例的主要暴露途徑,故認(rèn)為理論適合;(3)CalTOX(Lawrence and Berkeley national laboratory)主要用于量化與土壤相關(guān)污染,與造成人體負(fù)面健康效應(yīng)風(fēng)險之間的關(guān)系,已被陽文銳等成功用于廢棄工業(yè)場地的風(fēng)險評價中[26],雖然研究案例是工業(yè)廢棄物的地下水污染,由于地下水與土壤的聯(lián)系密切,加之模型基本考慮了案例可能的主要暴露途徑,故認(rèn)為理論適合.

表1 3個多介質(zhì)模型中一些重要的輸入?yún)?shù)Table 1 Part of the important parameters of the three multimedia models

圖1 污染廠址的污染物遷移暴露概念模擬Fig.1 Conceptual materials multi-media flow figure of the contaminated area

3 不確定性對比分析

3.1 參數(shù)不確定性的影響分析

無論哪種多介質(zhì)風(fēng)險模型,其在致癌風(fēng)險的計算上的基本數(shù)學(xué)公式相似,不同的是每個模型所考慮的暴露途徑的差異,通式如下[27]:

式中:ADIk為經(jīng)由暴露途徑 k 的每日平均暴露量, mg/(kg·d); CSFk為暴露途徑 k 的致癌斜率因子,(kg·d)/mg;其中暴露劑量(ADIijk)的計算公式[16]如下:式中:ADIijk為人體經(jīng)由環(huán)境介質(zhì) i,暴露介質(zhì) j,暴露途徑 k所攝取到的平均每日暴露量, mg/(kg·d); Ci為環(huán)境介質(zhì)中的污染物濃度, mg/kg; Cj為暴露介質(zhì)中污染物濃度,mg/kg; CRijk為經(jīng)暴露途徑k與暴露介質(zhì)j中的每日的暴露率;EF為暴露頻率,d/a;ED為暴露持續(xù)時間,a;AT為受體終身平均暴露時間,d;BW為目標(biāo)受體的平均體重, kg.

根據(jù)案例將情景相關(guān)參數(shù)代入 3個多介質(zhì)模型,分別在進(jìn)行參數(shù)蒙特卡洛模擬與不進(jìn)行參數(shù)蒙特卡洛模擬的前提下,輸出累積概率 95%的風(fēng)險結(jié)果值,結(jié)果見表2.

表2 是否進(jìn)行輸入?yún)?shù)蒙特卡洛計算條件下所得的累積概率95%風(fēng)險模擬結(jié)果Table 2 Modeling results at the risk values at 95th percentile with parameters modeling by the Monte Carlo or not

由表2可知,在同一模型在是否進(jìn)行輸入?yún)?shù)蒙特卡洛模擬的情況下,3MRA輸出風(fēng)險值差異在一個數(shù)量級以內(nèi);MMSOILS與CalTOX輸出的風(fēng)險值差異均在1個數(shù)量級.綜上,研究得出風(fēng)險評價結(jié)果在數(shù)值上相差大約一個數(shù)量級,甚至更低.本研究結(jié)果與Linkov等[28-29]在2003年通過放射性核素風(fēng)險評價的模型對比研究結(jié)論和在2006年基于國際原子能機(jī)構(gòu)相關(guān)經(jīng)驗的模型決策研究結(jié)果相似.

3.2 模型不確定性分析

研究認(rèn)為:在對3多介質(zhì)模型的輸入?yún)?shù)均進(jìn)行蒙特卡洛模擬的前提下,參數(shù)不確定性對于風(fēng)險評價的影響已得到了控制,認(rèn)為此時參數(shù)不確定性已經(jīng)被消除.計算3模型輸出累積概率95%時的風(fēng)險值,并通過敏感度分析得出各暴露途徑在各自模型中對總風(fēng)險值的貢獻(xiàn)率,詳見表3.

表3 95%累計概率下的3多介質(zhì)模型模擬的總風(fēng)險和各個子模型的分別貢獻(xiàn)Table 3 Risk values at 95th percentile for specified pathways in multimedia models and the different sub-modeling results

表3中可發(fā)現(xiàn):(1)MMSOILS和CalTOX輸 出的模擬風(fēng)險值十分接近,而相比之下3MRA的模擬結(jié)果卻與兩者結(jié)果差距達(dá)4個數(shù)量級;(2)從各模型包含各暴露途徑的風(fēng)險貢獻(xiàn)率對比來看,MMSOILS模型中未考慮室內(nèi)空氣吸入途徑和洗澡吸入途徑,而這 2個途徑對 CalTOX和3MRA的輸出結(jié)果都有著較高的貢獻(xiàn)率;(3)在每個模型考慮的暴露途徑中,僅僅有半數(shù)甚至更少暴露途徑對總風(fēng)險有著較高的貢獻(xiàn)(貢獻(xiàn)值＞5%).

鑒于這3個模型自身有著較高的公信力,在針對同一污染廠址風(fēng)險的評價中,參數(shù)不確定被控制的情況下,3MRA模型表現(xiàn)出顯著的差異性,而另2個模型的評價值則相當(dāng)接近,并且在各自貢獻(xiàn)率排名前3的暴露途徑中,有2個暴露途徑是一致的,其中排在第1名的都是飲用水風(fēng)險,故認(rèn)為后兩者可以相互驗證.在對3MRA模型進(jìn)行問題分析時,發(fā)現(xiàn)問題極有可能出現(xiàn)在評價時3MRA的“廠址(site)”輸入項.因為3MRA是由US EPA所研發(fā)的初期版本,其現(xiàn)版本的模型系統(tǒng)僅僅支持用戶從模型里內(nèi)建2850個美國代表廠址(其代表廠址數(shù)據(jù)包括對應(yīng)的廢物管理單元、其后數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)、用地類型等)中進(jìn)行篩選模擬,所以在評價時無法建立準(zhǔn)確的包含特定案例的地理數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)的情景.相比之下,在CalTOX4.0中則可以自主建立新的情景,其中開放輸入特定污染廠址的相關(guān)參數(shù)如顆粒的干沉降速度、污染面積、葉面積指數(shù)、地表水蒸發(fā)指數(shù)、表層土的含水量、年平均風(fēng)速等 58個參數(shù)值.同樣在MMSOILS模型模擬中,也可以輸入關(guān)于特定情境的參數(shù)如廠址物理環(huán)境參數(shù)(包括溫度、沉降率等)、污染廠址面積、地下水層的特性參數(shù)等幾十個參數(shù).由于案例廠址是國內(nèi)的案例,在地質(zhì)、氣候等多方面都一定地特異性,這極可能就是導(dǎo)致評價結(jié)果差異的原因,故認(rèn)為3MRA不適合本次案例的風(fēng)險評價.由不確定性分類可知這正是模型不確定性來源中的情景不確定性帶來的.

表4 3個多介質(zhì)模型在室內(nèi)空氣吸入途徑上的不同計算方程Table 4 the different Sub-model of the three models on the inhalation pathway

參考污染廠址的污染物分配轉(zhuǎn)化概念模型,經(jīng)過對比觀察 3模型在不同子途徑上的風(fēng)險值和貢獻(xiàn)率,可知MMSOILS模型忽略的2個途徑在本次評價中極可能有著較大的風(fēng)險. MMSOILS模型中沒有涉及‘室內(nèi)、洗澡空氣吸入風(fēng)險’的方程式,即忽略了此途徑,這也與模型在此途徑上的風(fēng)險輸出值為零相互驗證.而此途徑在CalTOX與3MRA顯然都考慮其中,但兩者在此途徑上的計算方程式差異較大,所列出的輸入?yún)?shù)中二者在涉及的參數(shù)也有很大不同,這也正與兩模型在同一考慮暴露途徑上風(fēng)險計算值差異相對應(yīng).關(guān)于3個多介質(zhì)模型的模型算法差異,以 3個多介質(zhì)模型中關(guān)于“室內(nèi)空氣吸入途徑”的風(fēng)險算式來列舉說明,詳見表 4.參考不確定性分類及來源,產(chǎn)生問題 2的原因可歸結(jié)為 3個不同的多介質(zhì)模型中所考慮的暴露途徑差異和假設(shè)錯誤,即由模型不確定來源中的模型限制、模型結(jié)構(gòu)和模型的復(fù)雜度帶來的.由上述分析驗證了前述關(guān)于在模型建立后部分來源的模型的不確定性便隨之產(chǎn)生,故認(rèn)為MMSOILS不適合本次案例的風(fēng)險評價.

而第3個問題,半數(shù)暴露途徑貢獻(xiàn)率甚微.鑒于實際風(fēng)險評價中,資料收集過程的花費占整個風(fēng)險評價花銷的1/3以上,所以問題3為進(jìn)一步減少在資料收集方面的成本或集中人力、物力來針對那些貢獻(xiàn)大的暴露途徑來進(jìn)行資料收集調(diào)查工作提供了科學(xué)依據(jù).

綜上所述,模型不確定對于評價結(jié)果可信度的影響確實超過了參數(shù)不確定性,并可能高達(dá) 3～4個數(shù)量級.對于本次研究案例情景,經(jīng)過比對分析可以看出經(jīng)初篩的3個模型中:3MRA雖然考慮暴露途徑很全面,但鑒于不能準(zhǔn)確建立案例情景環(huán)境參數(shù)而造成評價結(jié)果偏差較大;相比之下, MMSOILS和CalTOX評價結(jié)果很接近,但從3個模型對暴露途徑考量的全面性及各考慮途徑對最終風(fēng)險結(jié)果的敏感度分析, MMSOILS在計算中忽略了對總風(fēng)險貢獻(xiàn)率較高的“室內(nèi)、洗澡空氣吸入”暴露途徑,所以得出CalTOX是更合適的評價污染廠址風(fēng)險的評價模型.

3.3 6步綜合評價模式的構(gòu)建

根據(jù)研究過程分析及結(jié)論,總結(jié)出一個可推廣的綜合評價模式步驟如下:(1)對目標(biāo)污染廠址做粗略的資料收集與實地調(diào)查工作, 資料收集及調(diào)查內(nèi)容包括:污染廠址周邊土地利用現(xiàn)狀及利用規(guī)劃概況、周邊居民及相關(guān)特殊敏感點的空間分布情況和廠址周邊的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀等;(2)根據(jù)對污染廠址的粗資料收集,分析其污染物可能對人體健康造成風(fēng)險的可能暴露途徑,建立污染廠址的在多介質(zhì)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化流動概念模型;(3)根據(jù)物質(zhì)流動概念圖進(jìn)行模型初篩,其過程中主要遵循以下幾個原則:①所選模型需基本考慮了案例污染物可能的主要暴露途徑;②所選模型盡量是在國內(nèi)外有廣泛認(rèn)可度的成熟模型;(4)分別利用初篩模型并結(jié)合蒙特卡洛模擬對目標(biāo)污染廠址進(jìn)行風(fēng)險評價;(5)根據(jù)各模型輸出的評價結(jié)果,結(jié)合對各模型相應(yīng)考慮的暴露途徑的敏感度分析,從各初篩模型結(jié)果差異、各暴露途徑對最終風(fēng)險的敏感度差異等,相互對比分析選出最適合或較合適的模型;(6)結(jié)合敏感度分析結(jié)果,從有限的經(jīng)濟(jì)預(yù)算或成本控制角度,加強(qiáng)對貢獻(xiàn)較大的暴露途徑相關(guān)資料的收集,對于少貢獻(xiàn)途徑則進(jìn)行簡化處理或忽略處理,并根據(jù)最終資料數(shù)據(jù),代入選定模型,得出最終風(fēng)險評價結(jié)果.模式流程示意圖見圖2.

圖2 6步綜合評價模式流程示意Fig.2 Flow diagram of the 6-steps comprehensive assessment procedure

4 結(jié)論

4.1 案例研究說明模型不確定性對評價結(jié)果可信度的影響程度超過了參數(shù)不確定性的影響程度,并可能使評價結(jié)果偏差高達(dá)3～4個數(shù)量級. 4.2 根據(jù)案例分析及實踐經(jīng)驗,加入對評價經(jīng)濟(jì)成本的考慮,總結(jié)提出了“6步綜合評價模式”,本方法在控制參數(shù)不確定的基礎(chǔ)上,可有效降低針對目標(biāo)情景的模型選擇引起的模型不確定性,并能在合理的經(jīng)濟(jì)成本下使評價結(jié)果可信度有效提高.

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Optimized environmental multimedia model screening for health risk assessment of contaminated sites.

HUANG Jin-hui*, LI Fei, ZENG Guang-ming**, YUAN Xing-zhong, LIANG Jie, ZHANG Zhao, TANG Xiao-jiao (1.College of Environmental Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China；2.Key Laboratory of Environmental Biology and Pollution Control, Ministry of Education, Hunan University, Changsha 410082, China). China Environmental Science, 2012,32(3)：556～563

Through the considerable improvement of risk assessment system, uncertainty remained a primary threat to the confidence level of risk assessment. Under the primary definitions of uncertainty in environmental risk assessment home and abroad, owing to the realistic and theoretical limit, choosing the relatively suitable model was considered to be much more important step to the risk assessment process concerning the reduction of uncertainty. In particular, model uncertainty probably made a much bigger effect than that of parameter uncertainty. This study quantified the effects of different sources of uncertainty and developed a screening procedure to choose the relatively suitable model on basis that 3MRA, MMSOILS and CalTOX models combined with Monte Carlo simulation were applied to the same contaminated site and the typical receptor. The 6-steps comprehensive assessment procedure would be an important reference to future health risk assessment of contaminated sites.

uncertainty；multimedia model；Monte Carlo simulation；optimized screening procedure；health risk assessment of contaminated sites

X820.4

A

1000-6923(2012)03-0556-08

2011-05-03

國家自然科學(xué)基金項目(51039001,51178172);新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃資助(No.08-180)

* 責(zé)任作者, 副教授, huangjinhui_59@163.com

** 責(zé)任作者, 教授, zgming@hnu.cn

黃瑾輝(1973-),女,湖南省邵陽人,副教授,博士,主要研究內(nèi)容包括環(huán)境風(fēng)險評價、廢水處理膜器件的研制、膜過程的濃差極化和膜污染控制.發(fā)表論文50余篇.