某污染場地大氣中揮發(fā)性有機物污染特征與健康風(fēng)險評價

李春玉　陳素文　章霖之

摘 要：該研究選擇某典型農(nóng)藥企業(yè)搬遷修復(fù)后場地，通過移動監(jiān)測車中的車載監(jiān)測設(shè)備，對其主導(dǎo)風(fēng)向下游區(qū)域空氣中的揮發(fā)性有機物（VOCs）進行26d的連續(xù)監(jiān)測，并結(jié)合風(fēng)玫瑰圖對不同風(fēng)向下VOCs的濃度進行了分析。結(jié)果表明，在主導(dǎo)風(fēng)向下，除丙烯腈外，甲烷、非甲烷總烴和其他VOCs的濃度均呈現(xiàn)最低的狀態(tài)；分析不同天氣條件下空氣中VOCs的污染特征，發(fā)現(xiàn)其和常規(guī)污染物污染規(guī)律相似，非甲烷總烴、苯、甲苯和環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）之間有很好的關(guān)聯(lián)性。依據(jù)健康風(fēng)險評價模型和評價參數(shù)，對測點環(huán)境空氣中VOCs可能存在的非致癌風(fēng)險和致癌風(fēng)險進行評價，測點環(huán)境空氣的非致癌風(fēng)險和致癌風(fēng)險均在可接受水平。

關(guān)鍵詞：移動監(jiān)測車；揮發(fā)性有機物；污染場地；環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)；風(fēng)險評價

中圖分類號 X503.1；X820.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）01-0065-05

Abstract：Select a typical pesticide companies relocation of venues，mobile monitoring vehicles by vehicle monitoring equipment，the dominant wind direction of the downstream airborne volatile organic compounds（VOCs） for 26 days of continuous monitoring，combined with wind rose map for different wind direction，the concentration of VOCs was analyzed. The results showed that except for acrylonitrile，the concentrations of methane，non-methane hydrocarbons and other VOCs all showed the lowest state under the prevailing wind direction. The pollution characteristics of VOCs in air under different weather conditions were analyzed and the results showed that the pollution of pollutants and conventional pollutants similarly，there was a good correlation between non-methane total hydrocarbons，benzene，toluene and Ambient Air Quality Index （AQI）. Based on the health risk assessment model and evaluation parameters，the possible non-carcinogenic and carcinogenic risks of VOCs in the ambient air at the measuring point were evaluated. The non-carcinogenic and carcinogenic risks of ambient air at the measuring point were all within acceptable levels.

Key words：Mobile monitoring car；Volatile organic compounds；Contaminated site；Ambient Air Quality Index；Health risk assessment

近年來隨著城市的不斷發(fā)展，建成區(qū)面積不斷擴大，許多位于城市中心區(qū)域或老城郊的企業(yè)已陸續(xù)關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)或搬離現(xiàn)有區(qū)域，這些企業(yè)涉及農(nóng)藥、化工、印染、冶煉和石油等，其中有些企業(yè)大量使用揮發(fā)性有機物（VOCs）作為溶劑或原材料[1-4]。由于生產(chǎn)歷史較長，往往因為“跑、冒、滴、漏”、固體廢物就地堆放或掩埋、液態(tài)污染物傾倒等原因，在造成土壤污染的同時，也通過揮發(fā)和隨土壤微粒進入大氣，為周邊的空氣質(zhì)量狀況埋下隱患。

本研究通過移動監(jiān)測車中的車載監(jiān)測設(shè)備，選擇某典型農(nóng)藥企業(yè)搬遷修復(fù)后的場地主導(dǎo)風(fēng)向下游區(qū)域，對空氣中甲烷、非甲烷總烴和20種VOCs進行連續(xù)監(jiān)測，并結(jié)合風(fēng)玫瑰圖對不同風(fēng)向下?lián)]發(fā)性污染物的濃度進行了分析，給出了不同天氣條件下空氣中污染物的特征，對測點環(huán)境空氣中VOCs可能存在的非致癌風(fēng)險和致癌風(fēng)險進行評價，從而了解VOCs對周邊空氣質(zhì)量可能造成的影響。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測時間 2016年1月11日開始，2月6日結(jié)束，共計26d。

1.2 儀器設(shè)備 揮發(fā)性有機物分析儀，配備PID檢測器和FID檢測器，24h全自動采樣，分析周期30min，荷蘭Synspec GC955-615；甲烷非甲烷總烴測定儀，配FID檢測器，24h全自動采樣，分析周期3min，荷蘭Synspec alpha 115；高純零氣發(fā)生器，美國API M701H；有機物分析儀校準儀，德國MCZ CMK-5；氫氣發(fā)生器，意大利Claind HyGen 200；采樣系統(tǒng)，中國FPI.DEA09；有機物標氣，美國Spectra gas；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，中國FPI SYLPH1.0 branch。

1.3 色譜條件 Capillary columnSY1色譜柱（28m×0.32mm×1.0μm）；Capillary columnSY1色譜柱（2m×0.32mm×1.0μm）；預(yù)濃縮管溫度：230℃；柱溫箱溫度：70～100℃；環(huán)境溫度：5～35℃；PID/FID：107℃；采樣壓力：1018mBar；氫氣壓力：2.6Bar；空氣（去CH）壓力：3.0Bar；載氣：N2（壓力4.0Bar，流量1.5mL/min）。TCH-4不銹鋼填充柱（2.1mmID，100cm）。endprint

1.4 分析原理與方法 分析原理：氣相色譜（GC）。分析方法：包括采樣、預(yù)濃縮、分離和檢測4個步驟。采樣：空氣樣，步進式進樣器，7次為一個過程。預(yù)濃縮和脫附：樣氣經(jīng)由預(yù)濃縮管被富集后通過快速加熱預(yù)濃縮管在很短時間內(nèi)脫附，用載氣吹掃帶入分離柱。分離：分離柱被載氣反吹以去除滯留物，由于不同組分滯留時間不同，所以按先后不同的次序從固定相中流出。檢測：分離后的各組分依次到達檢測器，并被轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號，最終給出色譜圖和對應(yīng)的濃度。采用FID、PID共檢測出20種VOCs物種，包含了烷烴、鹵代烴和芳香烴等化合物，其中，定量限為（0～300）×10-9。

1.5 健康風(fēng)險評價方法 健康風(fēng)險評價包括致癌健康風(fēng)險評價和非致癌健康風(fēng)險評價。健康風(fēng)險評價是以風(fēng)險度作為評價指標，參照已被許多國家或國際組織采用的四步法，定量描述環(huán)境污染對人體產(chǎn)生健康危害的風(fēng)險[5-7]。根據(jù)USEPA 2009年發(fā)布的EPA-540-R-070-002，暴露量使用空氣中污染物的質(zhì)量濃度來計算，致癌風(fēng)險值用單位吸入致癌風(fēng)險與終生平均暴露濃度之積表示[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 質(zhì)量濃度范圍 該測點共監(jiān)測了環(huán)境空氣中20種VOCs及甲烷、非甲烷總烴，其檢出的質(zhì)量濃度范圍及平均濃度見表1。由表1可知，小時濃度范圍甲烷1444～2280μg/m3，非甲烷總烴35～460μg/m3，VOCs的小時濃度范圍0～54.8μg/m3，平均濃度為2.35μg/m3。特征污染物苯系物和丙烯腈占VOCs總濃度的58.9%。

2.2 污染物風(fēng)向分布 如圖1所示，該監(jiān)測時段，北風(fēng)和東北風(fēng)為主的風(fēng)向占比超過50%，東北風(fēng)為其監(jiān)測時段的主導(dǎo)風(fēng)向，而該風(fēng)向條件下的甲烷、非甲烷總烴和其他VOCs的濃度基本呈現(xiàn)最低的狀態(tài)，說明該風(fēng)向條件下，沒有污染物的輸送或污染物的輸送不明顯。

2.3 空氣中污染物日變化特征 非甲烷總烴是指示空氣中VOCs污染總體狀況的指標，非甲烷總烴和甲烷2項指標在各時刻下濃度均值均呈現(xiàn)清晰的U型結(jié)構(gòu)，走勢基本趨同，污染物整體濃度在傍晚和凌晨時分較高，在早上8時后明顯下降，夜間19時左右又重新回到高點；夜間19時至次日7時也是濃度明顯升高的主要時段。這和早晚時段地面溫度和大氣邊界層高度較低，污染物不易擴散而積累導(dǎo)致濃度較高。而白天中午前后，光強度增強，溫度和大氣邊界層升高，對流作用明顯，快速的光化學(xué)反應(yīng)和有利的擴散條件降低了污染物的濃度。

苯系物基本呈現(xiàn)與甲烷、非甲烷總烴相似的變化特征，均出現(xiàn)凌晨時分濃度較高，10時后，濃度明顯下降的污染特征，這和常規(guī)污染物相類似。2-甲基庚烷和丙烯腈的最高值基本出現(xiàn)在午后，其他污染物變化規(guī)律不明顯（圖3）。

2.4 不同天氣條件下空氣中污染物的特征 1月12日至2月6日，共26d，我市的空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）級別優(yōu)1d，良12d，輕度污染5d，中度污染8d。選取代表VOCs總體情況的非甲烷總烴和典型的苯、甲苯為代表，研究其污染規(guī)律與AQI之間的關(guān)系。如表2、圖4所示，非甲烷總烴、苯和甲苯和AQI之間有很好的關(guān)聯(lián)性，基本上是AQI值高的時，非甲烷總烴、苯和甲苯也相應(yīng)變高，濃度值和污染天氣之間基本對應(yīng)。

2.5 健康風(fēng)險評價 依據(jù)健康風(fēng)險評價模型和評價參數(shù)，對測點環(huán)境空氣中VOCs可能存在的非致癌風(fēng)險和致癌風(fēng)險進行評價。由表3可見，測點環(huán)境空氣的非致癌風(fēng)險和致癌風(fēng)險均在可接受水平。由于進行的是初步評價，考慮到人群對暴露劑量的反應(yīng)可能存在較大差異，因此健康風(fēng)險評價結(jié)果存在一定的不確定性，不同VOCs組分對人群健康危害的確切關(guān)系，有待進一步研究和驗證。

3 結(jié)論

環(huán)境空氣中共監(jiān)測了甲烷、非甲烷總烴、苯系物和鹵代烴等共22種物質(zhì)。其中小時濃度范圍甲烷1444～2280μg/m3，非甲烷總烴35～460μg/m3，VOCs的小時濃度范圍0～54.8μg/m3，平均濃度為2.35μg/m3。特征污染物苯系物和丙烯腈占VOCs總濃度的58.9%。

主導(dǎo)風(fēng)向下，沒有明顯的污染物輸送過程；除2-甲基庚烷和丙烯腈外，VOCs的日變化特征與常規(guī)污染物相類似，都呈現(xiàn)出早晚高，中午低的變化規(guī)律。VOCs的濃度與AQI之間有很好的關(guān)聯(lián)性。依據(jù)健康風(fēng)險評價模型和評價參數(shù)對該測點進行健康風(fēng)險評價，測點環(huán)（下轉(zhuǎn)79頁）（上接68頁）境空氣的非致癌風(fēng)險和致癌風(fēng)險均在可接受水平。

參考文獻

[1]章霖之，王榮俊，丁倩.常州某農(nóng)藥生產(chǎn)場地土壤中揮發(fā)性有機物污染狀況調(diào)查[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2012，28（3）：67-71.

[2]吳祖良，謝德援，陸豪，等.揮發(fā)性有機物處理新技術(shù)的研究[J].環(huán)境工程，2012，30（3）：76-78.

[3]席勁瑛，胡洪營，武俊良，等.不同行業(yè)點源產(chǎn)生VOCs氣體的特征分析[J].環(huán)境科學(xué)研究，2014，27（2）：134-138.

[4]劉雅婷，彭躍，白志鵬，等.沈陽市大氣揮發(fā)性有機物（VOCs）污染特征[J].環(huán)境科學(xué)，2011，32（9）：2777-2785.

[5]李雷，李紅，王學(xué)中.廣州市中心城區(qū)環(huán)境空氣中揮發(fā)性有機物的污染特征與健康風(fēng)險評價[J].環(huán)境科學(xué)，2013，34（12）：4558-4564.

[6]胡冠九，穆肅，張祥志，等.空氣中揮發(fā)性有機物污染狀況及健康風(fēng)險評價[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2010，2（1）：5-7.

[7]章霖之，丁倩，戴玄吏，等.某廢棄農(nóng)藥生產(chǎn)場地地下水揮發(fā)性有機物污染健康風(fēng)險評價[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2014，26（5）：5-7.

[8]USEPA：EPA-540-R-070-002.Risk Assessment Cuidance for Superfund[C].US EPA.Washington DC，2009.

（責(zé)編：張宏民）endprint