重金屬污染場地修復效果評價研究

李淑燕，謝紅彬

（1.福建師范大學旅游學院，福建福州350108；2.福建師范大學地理科學學院，福建福州350107）

20世紀90 年代后期，特別是2000 年以后，為加快經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級改造，我國各大城市陸續(xù)開始實施“退二進三”、“退郊進園”的政策，許多工業(yè)企業(yè)陸續(xù)搬離城鎮(zhèn)中心，遺留下大量的廢棄的、通常是有污染的場地.這些場地一般具有很高的土地價值，亟待再開發(fā)利用.

2004年，原國家環(huán)?？偩职l(fā)布了《關于切實做好企業(yè)搬遷過程中環(huán)境污染防治工作的通知》，2005年，國務院發(fā)布《關于落實科學發(fā)展觀加強環(huán)境保護的決定》，明確提出對污染企業(yè)搬遷后的原址進行土壤監(jiān)測、風險評估和修復.在過去的幾年里，北京、上海、杭州、沈陽等地方政府開展了土壤修復技術研究與場地修復工程應用案例工作，發(fā)展了一定的修復工程技術，積累了一定的實踐經(jīng)驗[1].但是，總體來說，目前我國污染場地土壤修復工作剛剛起步，部分污染場地未經(jīng)風險評估與修復已經(jīng)或正在開發(fā)利用，只有極少量場地經(jīng)過簡單的風險評估和治理后，開發(fā)為居住用地[2].

對于經(jīng)過風險評估與修復的場地，其修復效果如何，是否達到修復目標或修復標準，需要通過有效的方法對修復效果進行評價[3].本文通過一個重金屬污染土壤修復的案例，依據(jù)北京市出臺的《污染場地修復驗收技術規(guī)范》（DB11/T783-2011）[4]，對場地修復效果進行評價，并對修復后場地的再利用健康風險進行評價，為場地再利用提出建議.

1 材料與方法

1.1 場地概況

本研究評價的是一個化工企業(yè)遺留場地，位于福州市晉安區(qū)，文中將其稱為福州XX 化工廠.原企業(yè)主要生產(chǎn)合成氨、純堿、氯化銨、復合肥、食用碳酸氫銨等.根據(jù)福州市城市總體規(guī)劃及市工業(yè)規(guī)劃布局，福州市市區(qū)內(nèi)工業(yè)企業(yè)均要搬離市區(qū)，福州XX化工廠于2011年9月起實施停產(chǎn)搬遷，2011年8月，福建省環(huán)科院對原廠區(qū)場地土壤進行環(huán)境評價，2012年3月，根據(jù)專家評審意見，福建省環(huán)科院進一步完善了該項目場地評價報告.根據(jù)評價結(jié)果，場地受到Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni 等重金屬污染，對于污染物含量超標的區(qū)域，采用原位挖掘——異位固化/穩(wěn)定化技術修復.

1.2 采樣與測試

根據(jù)《污染場地修復驗收技術規(guī)范》（DB11/T783-2011）相關規(guī)定，本次采樣于污染土壤運出之后、回填土壤運回之前進行，分為坑底采樣和側(cè)壁采樣.根據(jù)修復面積確定坑底土壤采樣點4個，采樣深度為0～0.5 m；根據(jù)修復深度及修復區(qū)域邊長確定側(cè)壁采樣點15個，0～0.5 m、0.5～1.5 m、1.5～2.5 m分別采取5 個樣品.樣品采集后，置于陰涼處風干，除去雜質(zhì)，研磨，過篩后進行分析.

1.3 修復效果評價——殘留污染分析

殘留污染分析法是對目標污染物在場地內(nèi)的殘留量進行監(jiān)測，通過與修復目標值的對比來評價修復效果[5].在北京市出臺的《污染場地修復驗收技術規(guī)范》中，推薦了兩種殘留污染分析法——逐個對比法和t 檢驗法.根據(jù)場地修復面積和樣品檢測結(jié)果，本文選擇逐個對比法.表1 列出了樣品檢測結(jié)果及每種重金屬污染物的修復目標值.

從樣品檢測結(jié)果可以看出，所有樣品中Hg、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni 的含量均明顯低于修復目標值；Cd 和As存在部分超標現(xiàn)象.對數(shù)據(jù)進一步分析發(fā)現(xiàn)，坑底采樣的4個樣品中Cd和As的含量低于修復目標值，側(cè)壁采樣的15 個樣品中，Cd 和As 的含量均高于修復目標值.

表1 樣品檢測結(jié)果及與修復目標值的對比Tab.1 Results of results of repaired soil samples

1.4 場地修復后的再利用健康風險評價

遺留污染物或污染土壤會對周圍環(huán)境及人體健康構(gòu)成風險，案例場地已經(jīng)采取了一定的修復措施，但是仍存在部分污染物超標現(xiàn)象，為保障建筑工人及未來居民的生命安全，維護正常的生產(chǎn)建設活動，有必要對修復后的場地開展健康風險評價.

健康風險是一個表征人體暴露與化學物質(zhì)毒性關系的函數(shù)，風險大小受化學物質(zhì)的毒性、劑量、人體體重、年齡、暴露時間、頻率、暴露途徑等變量影響[7].采用美國環(huán)保局發(fā)明的人體健康風險評價方法，以超標污染物Cd 和As 為目標污染物，通過危害識別、暴露評估、毒性評價、風險表征四個步驟計算目標污染物潛在的人體致癌風險和非致癌風險.

1.4.1 暴露評估

場地計劃開發(fā)為居住用地，暴露人群為成人和兒童，目標污染物均為不揮發(fā)物質(zhì)，考慮經(jīng)口攝入和皮膚接觸兩種暴露途徑.單位重量的人每天經(jīng)口攝入、經(jīng)皮膚接觸攝入的污染物量計算公式為[8]：

1）經(jīng)口攝入量

2）經(jīng)皮膚接觸攝入量

式中：CS—土壤中化學物質(zhì)含量（mg/kg）；ABS—皮膚接觸的吸收系數(shù)，其值由化學物質(zhì)的性質(zhì)決定，污染物不同，ABS的值也不同.參照我國《污染場地風險評估技術導則（發(fā)布稿）》[9]，Cd 為0.001，As 為0.03.其余參數(shù)的名稱和系數(shù)見表2.

1.4.2 毒性評估

非致癌物質(zhì)的毒性評估采用參考劑量（RfD）表述，致癌物質(zhì)毒性評估采用致癌斜率因子（CSF）表述[11].進行健康風險評價的2種金屬污染物均是國際癌研究中心（IARC）確認的人類致癌物質(zhì)[12-13]，兩者的非致癌參考劑量和致癌斜率因子見表3.

表2 暴露評估參數(shù)Tab.2 The exposure assessment parameters

表3 目標污染物的毒性參數(shù)Tab.3 RfDs and SFs for the contaminant of potential concern

1.4.3 風險表征

風險表征包括單一污染物致癌風險和非致癌風險以及所有受評價污染物綜合致癌風險和非致癌風險的計算.

1）致癌風險.單一污染物的致癌風險，通過平均整個壽命周期的單位重量的人每天攝入量乘以致癌斜率因子計算（公式4），美國環(huán)保局設定1×10-6和1×10-4分別為可接受致癌風險水平下限和可接受致癌風險水平上限，基于充分保護人體健康的考慮，本文采用1×10-6作為目標風險值.

不同化學物質(zhì)的致癌作用被認為是相互獨立的，因此對于多種化學物質(zhì)的綜合致癌風險的計算，就是每種化學物質(zhì)致癌風險度的簡單相加（公式5）.

2）非致癌風險.對于單一污染物的非致癌風險，通過平均到整個暴露作用期的單位重量的人每天攝入量除以慢性參考劑量計算（公式6），理論上講，如果二者比值小于1，則認為不存在明顯的非致癌健康風險.

綜合非致癌風險的評價一般采用危害指數(shù)（HI）法（公式7），當HI大于1 時，可以認為存在一定程度的非致癌風險.

2 結(jié)果與討論

2.1 場地修復效果

土壤修復前，場地重金屬監(jiān)測結(jié)果顯示，除了Cd 和As 外，Pb 和Hg 也存在超標現(xiàn)象.各監(jiān)測點Pb含量在27.44～619.9 mg/kg 之間，Hg 含量在0.015～63.82 mg/kg之間，根據(jù)北京市《場地土壤環(huán)境風險評價篩選值》（DB11/T811-2011），有部分監(jiān)測點Pb 和Hg含量超過了住宅用地污染土壤篩選值.本文對修復后土壤樣品進項檢測的結(jié)果顯示，Pb 的含量為11.98～225.8 mg/kg，Hg 的含量為0.023～1.46 mg/kg，均達到修復目標.相關數(shù)據(jù)見表4.以含量平均值計算修復前后二者的健康風險，見表5.可以看出，Pb的非致癌風險由修復前的103.53×10-3降為59.36×10-3，降低了42.66%，Hg 的非致癌風險由25.52×10-3降為4.04×10-3，降低了84.17%.由于缺乏相應的參數(shù)，無法計算二者的致癌風險.

表4 修復前后土壤檢測結(jié)果Tab.4 The contaminant in soils before and after repair

因此，采用原位挖掘可以有效修復場地.但是，由于生產(chǎn)過程中污染產(chǎn)生的不確定性，場地修復范圍的確定具有一定的復雜性，需要根據(jù)監(jiān)測結(jié)果不斷改進.根據(jù)側(cè)壁采樣樣品檢測結(jié)果，案例地仍存在Cd、As超標的區(qū)域，需要開展進一步的調(diào)查，確定二次清挖的邊界，二次清挖后再次進行監(jiān)測，直至清挖達到標準.

表5 修復前后Pb、Hg非致癌風險評價結(jié)果Tab.5 Non-carcinogenic Risk Assessment of quondam and repaired soil samples

2.2 健康風險評價結(jié)果

根據(jù)采樣樣品檢測結(jié)果，計算目標污染物Cd和As的致癌風險、非致癌風險和綜合風險.結(jié)果見表6.

表6 目標污染物風險評價結(jié)果Tab.6 Results of risk assessment of the contaminant

評價結(jié)果表明：Cd的非致癌風險指數(shù)對兒童和成人均小于1，從總體上看不存在潛在人體健康風險；As 的致癌風險指數(shù)對兒童和成人都大大超過了可接受閾值1×10-6，存在較為嚴重的致癌風險；As的非致癌風險指數(shù)對兒童小于1，在可接受的風險水平之內(nèi)，對成人大于1，存在潛在的人體非致癌風險；Cd 和As 的綜合非致癌風險對兒童是0.934，接近可接受水平1，應該給予一定的關注.

健康風險評價結(jié)果進一步表明，該場地對人體還存在潛在健康風險，在投入使用前必須進行進一步修復.

2.3 研究存在的不足

受主觀和客觀因素影響，本研究存在一些不足之處.第一，本研究僅對場地重金屬修復效果進行評價，事實上，根據(jù)福建省環(huán)科院場地土壤環(huán)境評價報告，該場地還存在六六六、氯乙烯等超標現(xiàn)象，后續(xù)研究將關注這一問題；第二，由于我國相關標準、指標、參數(shù)等尚不健全，對于無法獲得的數(shù)據(jù)均采用美國環(huán)保局等國外機構(gòu)提供的資料，可能會造成結(jié)果有所偏差，但偏差不大.

3 結(jié)論

文章對福州市某化工企業(yè)遺留場地重金屬修復效果進行評價，根據(jù)評價結(jié)果，得出以下幾點結(jié)論：

1）經(jīng)過修復，原來超標的Pb、Hg 的含量現(xiàn)已符合相關標準的規(guī)定，兩種重金屬的非致癌風險分別下降了42.66%和84.17%，坑底采樣樣品中Cd 和As的含量也低于修復目標值，場地修復效果顯著.

2）側(cè)壁采樣樣品中，Cd和As的含量高于修復目標值，對二者進行健康風險評價，結(jié)果顯示，As 的致癌風險指數(shù)對兒童和成人都大大超過了可接受閾值1×10-6，Cd 和As 的綜合非致癌風險對兒童是0.934，接近可接受水平1.場地對人體還存在潛在健康風險，在投入使用前必須進行進一步修復.

3）針對我國相關數(shù)據(jù)不健全的現(xiàn)狀，一方面要加強學術研究，早日形成我國居民人體暴露參數(shù)手冊，一方面政府加快步伐，盡快制定專門的污染場地識別標準、健康風險評價標準以及污染場地修復效果評價標準等.

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