基于健康風(fēng)險(xiǎn)的土壤和地下水修復(fù)目標(biāo)分析

莫欣岳 李歡 安偉銘 張鐳 潘峰

摘要：以某石油化工污染場地為研究對(duì)象，參照國家環(huán)保部頒布的HJ25.3—2014《污染場地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》，確定健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的相關(guān)參數(shù)，對(duì)該場地污染土壤和地下水進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)分析。監(jiān)測結(jié)果表明，土壤和地下水中有機(jī)污染物苯超過了其風(fēng)險(xiǎn)篩選值。基于經(jīng)口攝入、皮膚接觸、呼吸吸入土壤顆粒物、吸入室外空氣中來自表層土壤的氣態(tài)污染物、吸入室外空氣中來自下層土壤的氣態(tài)污染物和吸入室內(nèi)空氣中來自下層土壤的氣態(tài)污染物6種暴露途徑計(jì)算了土壤污染造成的健康風(fēng)險(xiǎn)，并基于吸入室外空氣中來自地下水的氣態(tài)污染物和吸入室內(nèi)空氣中來自地下水的氣態(tài)污染物污染2種暴露途徑計(jì)算了地下水污染造成的健康風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果顯示，土壤對(duì)人體產(chǎn)生的疊加致癌風(fēng)險(xiǎn)（cancer risk，簡稱CR）和非致癌危害商（hazard quotient，簡稱HQ）分別達(dá)到1.62×10-3、9.78，地下水對(duì)人體產(chǎn)生的疊加致癌風(fēng)險(xiǎn)CR和非致癌危害商HQ分別達(dá)到1.33×10-3、81.80，會(huì)對(duì)該場地上的工人產(chǎn)生較大健康危害。結(jié)合可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)（acceptable cancer risk，簡稱ACR）、可接受危害商（acceptable hazard quotient，簡稱AHQ）的取值10-6、100，最終將土壤、地下水中苯修復(fù)目標(biāo)值分別確定為0.34 mg/kg、0.21 mg/L。

關(guān)鍵詞：污染場地；苯；健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；致癌風(fēng)險(xiǎn)；危害商；修復(fù)目標(biāo)

中圖分類號(hào)： X53；X523文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）10-0205-04

污染場地是指通過累積、存儲(chǔ)、處置、污染物遷移轉(zhuǎn)化等方式承載有毒有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境和人群健康產(chǎn)生危害或具有潛在風(fēng)險(xiǎn)的空間區(qū)域[1]。其中化工場地污染在污染場地中最具代表性，石油化工企業(yè)的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、涉及物料危害性大，石油化工基地長期運(yùn)行不可避免將造成有毒有害物質(zhì)排放、泄漏進(jìn)入場地環(huán)境，并通過各種途徑影響周邊環(huán)境與居民健康[2-3]。

污染場地健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是指對(duì)場地中各種污染物產(chǎn)生的人體健康危害進(jìn)行定性和定量估算[4]，識(shí)別場地潛在危害和風(fēng)險(xiǎn)，明確場地是否需要修復(fù)，提出場地修復(fù)目標(biāo)。在污染場地管理中引入健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理念，有利于克服傳統(tǒng)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)治理模式存在的問題?；谌梭w健康和環(huán)境安全，開展污染場地內(nèi)致癌物對(duì)周邊人群健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，將有利于充分了解場地污染狀況、周圍敏感受體分布情況、污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律以及對(duì)人體健康和環(huán)境的危害程度，為場地污染治理和政府性決策提供一定的依據(jù)[5-6]。

本研究以某省會(huì)城市化工污染場地為例，對(duì)場地土壤和地下水進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果表明，各污染因子中苯含量較高且毒性較大，故此次以苯為研究對(duì)象結(jié)合場地實(shí)際情況和場地未來使用功能，對(duì)場地進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。根據(jù) HJ 25.3—2014《污染場地土壤修復(fù)技術(shù)導(dǎo)則》確定健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型中的相關(guān)參數(shù)，計(jì)算得出該場地污染物苯的土壤和地下水修復(fù)目標(biāo)值。

1場地土壤和地下水環(huán)境調(diào)查

研究目標(biāo)場地位于某省會(huì)城市化工廠廠區(qū)內(nèi)，廠區(qū)建于20世紀(jì)50年代，目標(biāo)場地長約1 000 m，寬約300 m，場地占地面積為30.1萬m2，場地位于黃河南岸一級(jí)階地。

根據(jù)HJ/T 166—2004《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》，本次土壤樣品采樣深度設(shè)計(jì)為0.5、1.5、3.0、4.5 m，共布設(shè)68個(gè)土壤采樣點(diǎn)，其中在場地重度污染區(qū)采用40 m×40 m網(wǎng)格布點(diǎn)，共布設(shè)32個(gè)土壤采樣點(diǎn)；場地其他區(qū)域采用80 m×80 m網(wǎng)格布點(diǎn)，共布設(shè)34個(gè)土壤采樣點(diǎn)[7]。根據(jù)《工業(yè)企業(yè)場地環(huán)境調(diào)查評(píng)估與修復(fù)工作指南（試行）》《地下水環(huán)境狀況調(diào)查評(píng)價(jià)工作指南（試行）》和HJ 25.2—2014《場地環(huán)境監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》（簡稱《導(dǎo)則》）并考慮場地污染狀況和季節(jié)性，洪水及降水等事件引起的地下水位、水質(zhì)變化，地下水監(jiān)測井共布設(shè)20口淺部地下水監(jiān)測井、8口深部地下水監(jiān)測井[8-10]。

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，目標(biāo)場地土壤和地下水均受到不同程度的污染，通過查閱廠區(qū)歷史資料，確定化工區(qū)某車間曾發(fā)生渣油泄漏且未能采取有效措施對(duì)其進(jìn)行回收，同時(shí)早期生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、跑冒滴漏嚴(yán)重，為造成污染物累積主要原因。

2污染場地人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.1危害識(shí)別

我國污染場地調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作起步較晚，目前使用的土壤篩選值包括GB 15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、GB 15618—2008《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》和HJ 350—2007《展覽會(huì)用地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（暫行）》等。由于場地未來仍作為工業(yè)用地，結(jié)合場地的實(shí)際情況，參考國內(nèi)類似項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，確定以2008年發(fā)布的《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）二級(jí)工業(yè)用地標(biāo)準(zhǔn)作為土壤中污染物的篩選值[11-13]；我國GB/T 14848-93《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》主要針對(duì)重金屬等無機(jī)污染物，除了滴滴涕、六六六，缺乏其他有機(jī)污染物的標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足本項(xiàng)目需求，本研究地下水污染物的濃度值優(yōu)先選擇我國2009年發(fā)布的《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（報(bào)批稿）中的Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)[14-15]作為參照。

根據(jù)苯的檢出結(jié)果，對(duì)場地苯污染物濃度的各層分布進(jìn)行非參數(shù)置信上限（upper confidence limit，簡稱UCL）計(jì)算，確定場地土層和地下水中苯的篩選濃度值，計(jì)算結(jié)果見表1、表2。

2.2暴露評(píng)估

2.2.1暴露途徑

污染物的暴露途徑不同，敏感受體不同，對(duì)人體健康的危害也存在差異。根據(jù)調(diào)查，本研究場地未來仍然作為工業(yè)用地，工人是未來居住場景下的主要風(fēng)險(xiǎn)受體，本研究將重點(diǎn)對(duì)非敏感用地類型情況下的工人人體健康風(fēng)險(xiǎn)暴露評(píng)估進(jìn)行介紹和分析。苯為揮發(fā)性有機(jī)物，在土壤中具有持久性和遷移性，在一定的條件下（如合適的溫度、氣壓及土層受到擾動(dòng)等）[16]，污染的土壤顆?？梢酝ㄟ^直接攝入、皮膚接觸、呼吸攝入危害人體健康。同時(shí)，揮發(fā)的苯通過土壤裂隙、孔隙等優(yōu)先通道揮發(fā)到室內(nèi)（室外）空氣中，進(jìn)而被人體吸入造成人體健康風(fēng)險(xiǎn)。因此，苯通過表層土壤介質(zhì)接觸人體的主要途徑為經(jīng)口攝入、皮膚接觸、呼吸吸入土壤顆粒和室外吸入污染物蒸氣，通過下層土壤介質(zhì)接觸人體的主要途徑為室外吸入污染物蒸氣和室內(nèi)吸入污染物蒸氣，以上為本研究土壤接觸人體的6種暴露途徑。地下水接觸人體的暴露途徑不考慮地下水飲用，考慮吸入室內(nèi)地下水污染蒸氣和室外地下水污染蒸氣2種暴露途徑。endprint

2.2.2暴露劑量評(píng)估

不同的污染場地因污染因子、用地功能（如住宅用地、商業(yè)服務(wù)及工業(yè)用地等）不同[17-18]，而對(duì)人體健康產(chǎn)生的危害程度也不同。本研究的目標(biāo)修復(fù)場地為工業(yè)用地，故暴露劑量計(jì)算公式取HJ 25.3—2014《污染場地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》中關(guān)于非敏感用地土壤和地下水的暴露量的計(jì)算公式，暴露因子參數(shù)選擇HJ 25.3—2014《污染場地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》中附錄的風(fēng)險(xiǎn)模型參數(shù)及推薦值[19]。計(jì)算得到的非敏感用地各種暴露途徑下，敏感人群對(duì)土壤和地下水中污染物暴露量見表3、表4。

2.3毒性評(píng)估

根據(jù)EPA致癌物質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)[20]，苯為致癌性污染物，國際癌癥研究署（IARC）確定苯為環(huán)境致癌物，長期接觸苯作業(yè)工人患各種類型的白血病和惡性淋巴瘤的危險(xiǎn)性升高[21]。毒性評(píng)估的工作內(nèi)容包括分析關(guān)注污染物的健康效應(yīng)（致癌和非致癌效應(yīng)），確定污染物的毒性參數(shù)值。本研究所參考毒性參數(shù)來源于HJ 25.3—2014《污染場地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)2.4風(fēng)險(xiǎn)表征

土壤和地下水中的污染物的風(fēng)險(xiǎn)可以通過暴露劑量與對(duì)應(yīng)土壤和地下水中污染物濃度、致癌風(fēng)險(xiǎn)斜率因子的相關(guān)計(jì)算得出，非致癌風(fēng)險(xiǎn)則采用危害商進(jìn)行表述，它由暴露劑量和對(duì)應(yīng)土壤和地下水中污染物濃度、毒理學(xué)參考劑量的相關(guān)計(jì)算得出。

目標(biāo)場地土壤和地下水監(jiān)測濃度經(jīng)處理后見表1、表2，由于場地土壤各層污染物的分布不均勻，土壤各途徑的致癌風(fēng)險(xiǎn)值詳見表6，危害商詳見表7。場地地下水根據(jù)初期調(diào)查淺井和深井污染物濃度的不同， 場地地下水中的污染物風(fēng)險(xiǎn)

危害商分別為0.92、7.88、0.99，其中第2層（1.0～2.5 m）土壤中苯的危害商超過《導(dǎo)則》中的單一污染物的可接受危害商（1.00），它代表的場地土壤區(qū)域應(yīng)劃定為風(fēng)險(xiǎn)不可接受的污染區(qū)域。

淺井和深井苯的總致癌風(fēng)險(xiǎn)值分別為1.33×10-3、 9.87×10-4，由此看出地下水中苯的致癌風(fēng)險(xiǎn)也超出了《導(dǎo)則》中的單一污染物的可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)水平（取值為10-6），因此，地下水中的苯也具有潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。淺井和深井苯的危害商分別為81.80、60.50，地下水中苯的危害商超過導(dǎo)則中的單一污染物的可接受危害商（1.00），它代表的場地地下水區(qū)域應(yīng)劃定為風(fēng)險(xiǎn)不可接受的污染區(qū)域。

3污染土壤和地下水修復(fù)目標(biāo)的確定

由風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型可知，修復(fù)目標(biāo)值是基于已確定的人體健康致癌或非致癌可接受風(fēng)險(xiǎn)水平，利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型模擬暴露場景，并根據(jù)場地特征參數(shù)反推計(jì)算得到的[23-24]。本研究根據(jù)HJ 25.3—2014《污染場地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估導(dǎo)則》，可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)（ACR）取值為10-6，可接受的非致癌危害商（AHQ）取值為1.00。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)表征結(jié)果，土壤中不同深度苯的致癌風(fēng)險(xiǎn)和地下水中苯的致癌風(fēng)險(xiǎn)超過10-6，土壤中第2層苯的危害商和地下水中苯的危害商超過了1.00，場地土壤和地下水須要進(jìn)行修復(fù)后方能再次使用。對(duì)于土壤中苯的修復(fù)限值考慮致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌危害2個(gè)方面，分別采用公式（1）、公式（2）進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于地下水中苯的修復(fù)限值同樣也考慮致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌危害2個(gè)方面，分別采用公式（3）、公式（4）進(jìn)行計(jì)算。

[JZ（][HT9.，6"]RCVSn=[SX（]ACROISERca×SFO+（PISERca+IOVERca1+IOVERca2+IIVERca1）×SFi[SX）]。[JZ）][JY]（1）

式中：RCVSn表示單一污染物基于所有土壤暴露途徑綜合致癌效應(yīng)的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值；ACR表示可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)；OISERca表示經(jīng)口攝入土壤暴露量；SFO表示經(jīng)口攝入致癌斜率因子；PISERca表示吸入土壤顆粒物的土壤暴露量；IOVERca1 表示吸入室外空氣中來自表層土壤的氣態(tài)污染物對(duì)應(yīng)的土壤暴露量；IOVERca2表示吸入室外空氣中來自下層土壤的氣態(tài)污染物對(duì)應(yīng)的土壤暴露量；IIVERca1表示吸入室內(nèi)空氣中來自下層土壤的氣態(tài)污染物對(duì)應(yīng)的土壤暴露量；SFi表示呼吸吸入致癌斜率因子（以上變量為致癌效應(yīng)）。

[JZ（]HCVSn=[SX（]AHQ×SAF[SX（]OISERncRfDO[SX）]+[SX（]PISERnc+IOVERnc1+IOVERnc2+IIVERnc1RfDi[SX）][SX）]。[JZ）][JY]（2）

式中：HCVSn表示單一污染物基于所有土壤暴露途徑綜合非致癌效應(yīng)的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值；AHQ表示可接受危害商；SAF表示暴露于土壤的參考劑量分配系數(shù)；OISERnc表示經(jīng)口攝入土壤暴露量；PISERnc表示吸入土壤顆粒物的土壤暴露量；IOVERnc1表示吸入室外空氣中來自表層土壤的氣態(tài)污染物對(duì)應(yīng)的土壤暴露量；IOVERnc2表示吸入室外空氣中來自下層土壤的氣態(tài)污染物對(duì)應(yīng)的土壤暴露量；IIVERnc1表示吸入室內(nèi)空氣中來自下層土壤的氣態(tài)污染物對(duì)應(yīng)的土壤暴露量；RfDo表示經(jīng)口攝入?yún)⒖紕┝浚籖fDi表示呼吸吸入?yún)⒖紕┝浚ㄒ陨献兞繛榉侵掳┬?yīng)）。

[JZ（]RCVGn=[SX（]ACR（IOVERca3+IIVERca2）×SFi[SX）]。[JZ）][JY]（3）

式中：RCVGn表示單一污染物基于所有地下水暴露途徑綜合致癌效應(yīng)的地下水風(fēng)險(xiǎn)控制值；IOVERca3表示吸入室外空氣中來自地下水的氣態(tài)污染物對(duì)應(yīng)的地下水暴露量；IIVERca2表示吸入室內(nèi)空氣中來自地下水的氣態(tài)污染物對(duì)應(yīng)的地下水暴露量；SFi表示呼吸吸入致癌斜率因子（以上變量為致癌效應(yīng)）。

[JZ（]HCVGn=[SX（]AHQ×WAF×RfDiIOVERnc3+IIVERnc2[SX）]。[JZ）][JY]（4）

式中：HCVGn表示單一污染物基于所有地下水暴露途徑綜合非致癌效應(yīng)的地下水風(fēng)險(xiǎn)控制值，mg/kg；WAF表示暴露于地下水的參考劑量分配比例；IOVERnc3表示吸入室外空氣中來自地下水的氣態(tài)污染物對(duì)應(yīng)的地下水暴露量；IIVERnc2表示吸入室內(nèi)空氣中來自地下水的氣態(tài)污染物對(duì)應(yīng)的地下水暴露量；RfDi表示呼吸吸入?yún)⒖紕┝浚ㄒ陨献兞繛榉侵掳┬?yīng)）。endprint

結(jié)合表3和表4中敏感人群對(duì)土壤和地下水中污染物的暴露量以及表5中污染物斜率因子及參考劑量進(jìn)行計(jì)算，利用公式（1）～（4）最終計(jì)算得到土壤中污染物苯的基于致癌風(fēng)險(xiǎn)、非致癌危害商的修復(fù)值分別為0.34、5.04 mg/kg，地下水中污染物苯的基于致癌風(fēng)險(xiǎn)、非致癌危害商的修復(fù)值分別為0.21、3.41 mg/L。為確保場地上工人的健康安全，應(yīng)選擇二者中的較小值作為修復(fù)限值，即土壤中苯的修復(fù)限值為 0.34 mg/kg，地下水中苯的修復(fù)值為 0.21 mg/L。

4結(jié)論

以某省會(huì)城市化工廠區(qū)內(nèi)場地為研究對(duì)象，在調(diào)查目標(biāo)場地背景和歷史資料的基礎(chǔ)上，對(duì)場地土壤和地下水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明，場地土壤和地下水主要污染因子為苯，超過了相應(yīng)篩選環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。由于場地未來規(guī)劃為工業(yè)用地繼續(xù)使用，需要對(duì)場地土壤和地下水進(jìn)行人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

確定目標(biāo)場地為非敏感用地類型中的工業(yè)用地，工人是未來居住場景下的主要風(fēng)險(xiǎn)受體，分析污染物在環(huán)境中的遷移，確定場地土壤污染物的暴露途徑為經(jīng)口攝入、皮膚接觸、吸入土壤顆粒、室外吸入表層土壤污染物蒸氣、室外吸入下層土壤污染物蒸氣和室內(nèi)吸入下層土壤污染物蒸氣，確定場地地下水污染物的暴露途徑為吸入室內(nèi)地下水污染蒸氣和室外地下水污染蒸氣。在綜合考慮污染物相關(guān)毒理學(xué)參數(shù)基礎(chǔ)上，運(yùn)用《導(dǎo)則》中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，對(duì)場地土壤和地下水中苯進(jìn)行致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌危害商計(jì)算，結(jié)果表明，場地土壤和地下水中苯疊加的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌危害商超過了可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平。

根據(jù)致癌風(fēng)險(xiǎn)、非致癌危害商可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平10-6、1.00，將土壤、地下水中苯的修復(fù)限值分別確定為 0.34 mg/kg、0.21 mg/L。

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[13]國家環(huán)境保護(hù)總局. 展覽會(huì)用地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（暫行）：HJ350—2007[S]. 北京：中國環(huán)境出版社，2007.

[14]國家技術(shù)監(jiān)督局. 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：GB/T14848-1993[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.

[15]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（報(bào)批稿）：GB/T14848—2009[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

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[22]環(huán)境保護(hù)部. 污染場地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則：HJ 25.3—2014[S]. 北京：中國環(huán)境出版社，2014.

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