復(fù)合污染場(chǎng)地污染特征分析及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

劉 穎， 周念清

(1.同濟(jì)大學(xué) 土木工程學(xué)院，上海 200092；2.上海同濟(jì)工程咨詢有限公司，上海 200092)

土壤和地下水是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展以及人民生活不可替代的重要資源，近年來(lái)隨著我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，為了優(yōu)化城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和空間布局，大批污染企業(yè)從城市中心遷出，遺留大量污染場(chǎng)地[1-2].這些遺留場(chǎng)地內(nèi)土壤和地下水環(huán)境均受到不同程度的破壞，給周邊環(huán)境和居民健康帶來(lái)嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)和威脅，使得土地的重新開(kāi)發(fā)利用受到限制，也阻礙了城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展[3-4].長(zhǎng)期的工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)、生產(chǎn)工藝的多元化以及污染特征與過(guò)程的復(fù)雜化等因素，使得這些搬遷遺留場(chǎng)地具有高污染、高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)[5]，污染復(fù)雜且種類繁多，形成了以復(fù)合污染為主的各種類型的污染場(chǎng)地.其中重金屬和多環(huán)芳烴分別作為無(wú)機(jī)和有機(jī)的典型污染物，來(lái)源廣泛[6-7]，物化性質(zhì)均較穩(wěn)定，能長(zhǎng)期存在于土壤與水環(huán)境中[8-9]，很容易出現(xiàn)復(fù)合污染的情況，具有普遍性、復(fù)雜性及修復(fù)困難等特點(diǎn)[10].當(dāng)重金屬和多環(huán)芳烴同時(shí)存在于同一環(huán)境中時(shí)，兩者之間會(huì)發(fā)生各種直接或間接的相互作用[11]，而且兩者均易被土壤顆粒吸附，不斷累積，可以通過(guò)食物鏈轉(zhuǎn)移與富集，最終威脅人類的健康[10-12].因此，對(duì)重金屬-多環(huán)芳烴復(fù)合污染場(chǎng)地的污染特征以及人體健康風(fēng)險(xiǎn)的研究具有重要的理論與實(shí)際意義.

本文以上海某工業(yè)搬遷遺留的重金屬-多環(huán)芳烴復(fù)合污染場(chǎng)地為研究對(duì)象，通過(guò)場(chǎng)地調(diào)查和取樣分析，掌握了場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)與水文地質(zhì)特征，評(píng)價(jià)了土壤和地下水污染現(xiàn)狀，分析了污染來(lái)源以及污染物分布和共存特征，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，推算了土壤和地下水中相應(yīng)關(guān)注污染物的風(fēng)險(xiǎn)控制值，劃分了待修復(fù)區(qū)并估算了待修復(fù)的土壤方量和地下水量，以期為類似污染場(chǎng)地的修復(fù)治理和風(fēng)險(xiǎn)管控方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施提供技術(shù)借鑒.

1 污染場(chǎng)地概況

本研究選擇的污染場(chǎng)地位于上海西北部，屬于濱海平原地貌類型，地勢(shì)平坦.該場(chǎng)地所在區(qū)域地表下10 m以內(nèi)的地層基本由三層構(gòu)成，從上到下依次為(地層編號(hào)參照《上海巖土工程勘察規(guī)范，DGJ08-37—2012》)：(1) 人工填土層 ①1，地表至地下0.8～4.5 m不等；(2) 粉質(zhì)黏土層(②-1、②-2)，地下0.8～4.5 m 至1.9～6.5 m；(3) 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土 ③：地下1.9～6.5 m至鉆探最大深度.該場(chǎng)地淺層地下水屬潛水類型，水位埋深在1 m左右，隨季節(jié)、降水和周邊地表徑流影響漲落水位差為0.5～1 m，流向由東南向西北，潛水含水層與其下第一個(gè)承壓含水層之間有近20 m厚的滲透性相對(duì)較弱的黏土層阻滯污染物向下運(yùn)移，因此只考慮污染物對(duì)淺層地下水可能造成的影響.

該場(chǎng)地占地面積約3.2萬(wàn)m2，工業(yè)用地歷史超過(guò)20年，2006年經(jīng)歷過(guò)企業(yè)變更，2006年前為工業(yè)倉(cāng)庫(kù)，具體生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)無(wú)法追溯，2006年之后東部和南部改建為公園，北部和西部(圖1中虛線框示)改建為建筑工程施工企業(yè)廠區(qū)，包括建筑材料倉(cāng)庫(kù)和加工車間以及生活辦公區(qū)，主要生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)為石膏、金屬材料、阻燃劑、漆料、添加劑和黏合劑等建筑材料的存儲(chǔ)、加工和銷售，2016年完成搬遷拆除.拆遷后原企業(yè)廠區(qū)內(nèi)的地上建筑全部拆除，但仍可辨識(shí)出各倉(cāng)庫(kù)廠房的邊界區(qū)域，且各處分散堆砌著大量廢棄涂料、廢棄輔料及建材等，入口處有外來(lái)傾倒的垃圾，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)多處遺留污染痕跡和疑似污染源.場(chǎng)外東面為公園和工業(yè)企業(yè)，南面為公園，西面為居民區(qū)和工業(yè)企業(yè)，北面為市政道路、拆遷空地和商務(wù)辦公區(qū)，距最近的居民區(qū)約30 m.根據(jù)當(dāng)?shù)卣囊?guī)劃文件，該場(chǎng)地未來(lái)擬規(guī)劃為教育科研用地.

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察、走訪調(diào)查以及歷史企業(yè)資料的分析，可初步判斷該場(chǎng)地的土壤和地下水環(huán)境可能已受到污染.主要是阻燃劑、漆料和化學(xué)添加劑在存儲(chǔ)和加工等生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)過(guò)程中，所產(chǎn)生重金屬、半揮發(fā)性有機(jī)物、揮發(fā)性有機(jī)物等污染物通過(guò)倉(cāng)庫(kù)廠房地面、雨水溝渠等途徑滲漏、拋灑、滴漏和殘余造成土壤污染，再通過(guò)雨水淋濾向地下水遷移，且可能形成的污染會(huì)分散又深度不均.

2 調(diào)查方法

2.1 采樣點(diǎn)布設(shè)和樣品采集

根據(jù)《上海市場(chǎng)地環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[13]和《上海市工業(yè)用地全生命周期管理場(chǎng)地環(huán)境保護(hù)技術(shù)指南(試行)》[14]的要求，以專業(yè)判斷為主兼顧系統(tǒng)布點(diǎn)，結(jié)合原企業(yè)生產(chǎn)歷史、生產(chǎn)功能區(qū)劃、現(xiàn)場(chǎng)踏勘所發(fā)現(xiàn)的污染痕跡、周邊鄰近工業(yè)企業(yè)的位置、場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)以及水文地質(zhì)特征等相關(guān)資料，先后共布置81個(gè)土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位.土壤樣品使用Geoprobe 7822DT鉆機(jī)進(jìn)行采集，由于0.5～0.9 m的填土層內(nèi)存在大量建筑垃圾，因此，以0.3、1.1、1.6、2.1、3.0、4.0 m的深度間隔采集，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位采集3～6個(gè)樣品，共采集土樣388個(gè).

在確保與土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位同步監(jiān)測(cè)的同時(shí)，結(jié)合淺層地下水流向和現(xiàn)場(chǎng)踏勘所發(fā)現(xiàn)的可能的污染區(qū)域，先后在場(chǎng)地內(nèi)布置了20個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，在其中8個(gè)地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位各安裝3口不同深度(3、6和10 m)的地下水監(jiān)測(cè)井，以捕獲可能存在的輕質(zhì)非水相液體(LNAPL)和重質(zhì)非水相液體(DNAPL)，共采集地下水樣品36個(gè)，場(chǎng)地的土壤與地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布及地下水流場(chǎng)如圖1所示，圖1a中符號(hào)S1～S24為土壤初步監(jiān)測(cè)點(diǎn)位編號(hào)，符號(hào)JS1-1～JS18-5為土壤加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)位編號(hào)，圖1b中符號(hào)GW1～GW12為地下水初步監(jiān)測(cè)點(diǎn)位編號(hào)，符號(hào)JGW-1～ JGW-8為地下水加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)位編號(hào).

土壤和地下水樣品采集后置于低溫箱中保存并及時(shí)送至實(shí)驗(yàn)室分析(表1).所有樣品均檢測(cè)了銀、砷、鈹、鉻(六價(jià))、鎘、鎳、銅、鉛、銻、硒、鉈、鋅、汞等13種重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物、總石油烴等共137種污染物.

2.2 污染分析和評(píng)價(jià)方法

土壤和地下水樣品實(shí)驗(yàn)室分析檢測(cè)方法分別見(jiàn)表1.土壤樣品檢測(cè)結(jié)果以《上海市場(chǎng)地土壤環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估篩選值(試行)》[15]的敏感用地篩選值作為評(píng)價(jià)依據(jù)，地下水樣品檢測(cè)結(jié)果以《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848—1993)[16]和《地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(DZ/T0290—2015)[17]的III類標(biāo)準(zhǔn)值等作為評(píng)價(jià)依據(jù)，選擇超過(guò)篩選值或標(biāo)準(zhǔn)值的關(guān)注污染物作為研究對(duì)象.

a 土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布

b 地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布

檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)(方法)名稱及編號(hào)(含年號(hào))土壤六價(jià)鉻六價(jià)鉻離子的堿性消解USEPA 3060A—1996六價(jià)鉻(UV-VIS分光光度法) USEPA 7196A—1992汞熱分解齊化原子吸收光度法測(cè)定固體及液體中的汞USEPA 7473—2007其他重金屬電感耦合等離子體質(zhì)譜法USEPA 6020B—2014VOCs(揮發(fā)性有機(jī)物)土壤和沉積物 揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定 吹掃捕集/氣相色譜-質(zhì)譜法HJ 605—2011SVOCs(半揮發(fā)性有機(jī)物)氣相色譜法/質(zhì)譜法USEPA 8270D—2007總石油烴氣相色譜法/質(zhì)譜法USEPA 8260C—2006氣相色譜法USEPA 8015C—2007地下水六價(jià)鉻水質(zhì) 六價(jià)鉻的測(cè)定 二苯碳酰二肼分光光度法GB/T 7467—1987汞水質(zhì) 總汞的測(cè)定 冷原子吸收分光光度法HJ 597—2011其他重金屬生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 重金屬指標(biāo) 電感耦合等離子體質(zhì)譜法GB/T 5750.6(1.5) —2006VOCs水質(zhì) 揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定 吹掃捕集/氣相色譜-質(zhì)譜法HJ 639—2012SVOCs氣相色譜法/質(zhì)譜法USEPA 8270D—2007總石油烴氣相色譜法/質(zhì)譜法 USEPA 8260C—2006氣相色譜法 USEPA 8015C—2007

通過(guò)Kriging插值法，描繪出污染場(chǎng)地土壤和地下水中關(guān)注污染物的空間分布，并利用單因子指數(shù)法對(duì)超標(biāo)污染物分別進(jìn)行污染評(píng)價(jià)[18-19](單因子指數(shù)法Pi=Ci/C0，其中Pi為單因子評(píng)價(jià)指數(shù)值，Ci為污染物實(shí)測(cè)值，C0為相應(yīng)敏感用地篩選值或地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2，再結(jié)合相應(yīng)高濃度監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分層采樣所測(cè)得的污染物濃度隨深度的變化規(guī)律，分析研究關(guān)注污染物的空間分布特征，然后利用皮爾遜相關(guān)性系數(shù)，分析污染場(chǎng)地土壤和地下水中關(guān)注污染物的共存特征和污染來(lái)源[20-21]，最后在此段分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行該污染場(chǎng)地的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估.

表2 單因子指數(shù)污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Standard of single factor pollution index

3 土壤環(huán)境污染特征分析

3.1 土壤污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

土壤樣品檢測(cè)結(jié)果表明，污染場(chǎng)地土壤中Sb(銻)、BaA(苯并[a]蒽)、BbFA(苯并[b]熒蒽)、BaP(苯并[a]芘)、IPY(茚并[1,2,3-cd]芘)、DBA(二苯并[a,h]蒽)和BkF(苯并[k]熒蒽)超過(guò)敏感用地篩選值，針對(duì)這7種關(guān)注污染物，利用單因子指數(shù)法對(duì)土壤環(huán)境污染現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià).

(1) 重金屬Sb在11個(gè)點(diǎn)位的表層(0.3 m)、淺層(1.1～1.6 m)和深層(2.1 m)土壤中采集的16個(gè)樣品存在超標(biāo)現(xiàn)象，最大檢出濃度為728 mg·kg-1，最大檢出濃度超標(biāo)了約109.3倍，如圖2a所示，Sb污染面積較大，污染程度嚴(yán)重，污染深度超過(guò)2.0 m，存在重度污染(heavy pollution,H)區(qū)域.

(2) BaA、BbFA、BaP、IPY、DBA和BkF等6種PAHs(多環(huán)芳烴)在14個(gè)點(diǎn)位的表層(0.3 m)和淺層(1.1 m)土壤中采集的18個(gè)土壤樣品中存在超標(biāo)現(xiàn)象，最大檢出濃度分別為28.3、38.4、24.2、20、3.77和14.1 mg·kg-1，最大超標(biāo)倍數(shù)分別為140.5、53.9、59.5、27.6、36.7和2，如圖2b～2g所示，6種PAHs的污染面積和污染程度由高到低依次為：BaA>BbFA>BaP>DBA>IPY>BkF，其中前5種PAHs污染程度嚴(yán)重，污染深度超過(guò)1.1 m，存在重度污染(H)區(qū)域，BkF屬于輕微污染(slight pollution,S).

3.2 土壤污染分布特征

該場(chǎng)地土壤中污染羽總體分布范圍約占場(chǎng)區(qū)面積的三分之一.結(jié)合原企業(yè)生產(chǎn)功能分區(qū)，Sb的污染主要集中在場(chǎng)地北部和中部的建筑材料(包括阻燃劑)加工車間和原料及成品倉(cāng)庫(kù)所在區(qū)域的地表至2.0 m深處的土壤中；PAHs的污染主要集中在場(chǎng)地東部和西部的漆料和添加劑等加工車間和原料及成品倉(cāng)庫(kù)區(qū)域的地表至1.1 m深處的土壤中.生產(chǎn)活動(dòng)工程中的跑、冒、漏、滴和原料成品存儲(chǔ)過(guò)程中的泄漏以及遺留的殘余廢棄物的隨意傾倒和堆砌很可能導(dǎo)致了相應(yīng)區(qū)域土壤中污染物富集且長(zhǎng)期積累，造成了Sb和PAHs的高濃度檢出.由于原企業(yè)主要生產(chǎn)活動(dòng)區(qū)域集中分布的特點(diǎn)，Sb和PAHs在土壤中的分布均具有明顯的空間差異性.此外，為了更為準(zhǔn)確地分析污染物遷移規(guī)律以及為污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和污染修復(fù)治理提供參考依據(jù)，本研究還分別在1.5～1.8 m、1.7～2.0 m、3.5～3.8 m、4～4.3 m等4個(gè)深度范圍內(nèi)取1個(gè)土樣進(jìn)行室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)(表3)從而獲取土壤的理化性質(zhì)參數(shù).根據(jù)土工實(shí)驗(yàn)可知，污染集中分布的淺層(1.5～2.0 m)土壤以粉質(zhì)黏土為主，其水平和垂直滲透性較差，在一定程度上限制了污染物的遷移擴(kuò)散.

土壤中污染物濃度隨深度的變化規(guī)律如圖2和圖3所示，垂向濃度隨深度增加呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，Sb和PAHs在30～110 cm深度范圍內(nèi)呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)；部分區(qū)域垂向濃度隨深度增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，隨深度分布出現(xiàn)反?，F(xiàn)象可能是受場(chǎng)地內(nèi)的多次翻建、土層受到的擾動(dòng)大等原因影響，Sb和PAHs在110～160 cm深度范圍內(nèi)呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì).表層(0.3 m)和淺層(1.1 m)土壤中污染物含量最高是因?yàn)槲廴疚镏饕獊?lái)源于原企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)，而表層和淺層土壤中有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬的強(qiáng)結(jié)合能力、PAHs在垂向遷移過(guò)程中的降解和轉(zhuǎn)化以及該場(chǎng)地2.0 m以下粉質(zhì)黏土層較2.0 m以上填土層的垂向滲透性的較大減弱等原因，使污染物的垂向遷移受限，遷移能力隨深度增加而下降，污染物主要吸附或沉積在30～110 cm深度土壤層.

表3 場(chǎng)地土壤理化性質(zhì)參數(shù)Tab.3 Physical and chemical properties of soil

a 銻污染羽分布b 苯并[a]蒽污染羽分布c 苯并[b]熒蒽污染羽分布d 苯并[a]芘污染羽分布e 二苯并[a,h]蒽污染羽分布f 苯并[1,2,3-cd]芘污染羽分布g 苯并[k]熒蒽污染羽分布

圖2場(chǎng)地土壤中關(guān)注污染物污染羽分布圖

Fig.2Distributionofthepollutionplumeinsoil

3.3 土壤污染共存特征

如果兩種污染物存在著顯著相關(guān)性，說(shuō)明污染物之間可能有著同一來(lái)源，否則來(lái)源可能不止一個(gè)[22].本研究污染場(chǎng)地土壤中存在Sb和6種PAHs復(fù)合污染區(qū)域，利用皮爾遜相關(guān)系數(shù)對(duì)Sb、BaA、BbFA、BaP、IPY、DBA和BkF進(jìn)行相關(guān)性分析(表4)，結(jié)果表明PAHs之間具有顯著正相關(guān)性(雙側(cè)檢驗(yàn)的顯著性概率均小于0.01)，相關(guān)系數(shù)超過(guò)0.995；Sb與PAHs基本不相關(guān)，相關(guān)系數(shù)在-0.011～-0.019之間，由此分析可知，污染場(chǎng)地內(nèi)6種PAHs可能具有相同的來(lái)源，但Sb與PAHs的污染來(lái)源不相同.當(dāng)然僅通過(guò)相關(guān)性分析，并不足以說(shuō)明污染物的源頭，應(yīng)結(jié)合同位素等其他指標(biāo)輔助分析，由于本研究時(shí)限等因素影響，未能進(jìn)行同位素等其他指標(biāo)的分析檢測(cè)，因此本研究通過(guò)對(duì)比Sb和PAHs污染羽分布范圍與原企業(yè)生產(chǎn)功能區(qū)劃，定性地推斷該場(chǎng)地土壤中的Sb主要來(lái)源于建筑材料中阻燃劑的加工和存儲(chǔ)，而PAHs主要來(lái)源于漆料和添加劑等材料的加工和存儲(chǔ)，原企業(yè)漆料和建材這兩種主要生產(chǎn)功能區(qū)域分布位置的不同造成Sb和PAHs污染羽分布位置的不同.然而，來(lái)源不同的Sb和PAHs卻在場(chǎng)地部分區(qū)域的土壤環(huán)境中混合共存并相互影響，產(chǎn)生這種復(fù)合污染可能是因?yàn)镾b和PAHs均易被吸附沉積，再經(jīng)過(guò)遷移后在場(chǎng)地部分區(qū)域形成復(fù)合污染；也可能與原企業(yè)搬遷后外來(lái)的垃圾和遺留的殘余廢棄物的隨意傾倒和堆砌造成Sb和PAHs在同一區(qū)域先后進(jìn)入環(huán)境存在一定關(guān)系.

a 點(diǎn)位S4和S9的銻含量

b 點(diǎn)位S1的PAHs含量

c 點(diǎn)位JS18-1的PAHs含量

表4 場(chǎng)地土壤重金屬與多環(huán)芳烴相關(guān)性分析Tab.4 Correlation between soil heavy metal and PAHs

注：“**”表示雙側(cè)檢驗(yàn)的顯著性概率小于0.01.

4 地下水環(huán)境污染特征分析

4.1 地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

地下水樣品檢測(cè)結(jié)果表明，污染場(chǎng)地地下水中Sb超過(guò)地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(DZ/T0290—2015)[17]的III類標(biāo)準(zhǔn)值，針對(duì)Sb利用單因子指數(shù)法對(duì)地下水環(huán)境污染現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià).Sb在2個(gè)點(diǎn)位的3 m監(jiān)測(cè)井和6 m監(jiān)測(cè)井中采集的3個(gè)地下水樣品存在超標(biāo)現(xiàn)象，最大檢出質(zhì)量濃度為0.191 mg·L-1，最大檢出濃度超標(biāo)了約37.2倍，如圖4a所示，Sb污染面積較大，污染程度嚴(yán)重，存在重度污染(H)區(qū)域.

4.2 地下水污染分布特征

該場(chǎng)地地下水中污染羽總體分布范圍不足場(chǎng)區(qū)面積的六分之一，Sb的污染主要集中在場(chǎng)地北部和中部的建筑材料(包括阻燃劑)加工車間和原料及成品倉(cāng)庫(kù)所在區(qū)域的1～6 m深處的含水層內(nèi)，污染分布范圍與土壤中銻的分布存在一定程度的一致性，地下水中Sb污染羽分布范圍與Sb在土壤中污染最嚴(yán)重區(qū)域(對(duì)應(yīng)樣品超標(biāo)約109.3倍，且污染深度超過(guò)2.0 m)基本一致，主要是生產(chǎn)活動(dòng)和遺留的殘余廢棄物導(dǎo)致了相應(yīng)區(qū)域土壤中Sb富集且長(zhǎng)期積累，再通過(guò)雨水淋濾遷移到地下水，造成了污染場(chǎng)地地下水環(huán)境中Sb的高濃度檢出.

由于原企業(yè)主要生產(chǎn)活動(dòng)區(qū)域集中分布的特點(diǎn)，Sb在地下水中的分布具有明顯的空間差異性.雖然淺層地下水流向呈自東南流向西北，但由于其水力梯度較小，污染物隨流向遷移的趨勢(shì)不明顯，加之潛水含水層的巖性主要為粉質(zhì)黏土，滲透性相對(duì)較弱，因此污染基本呈現(xiàn)由中心向四周緩慢遷移的態(tài)勢(shì)，檢出濃度由污染中心向四周逐漸下降，越接近濃度中心濃度梯度越大.

地下水中Sb的濃度隨深度的變化規(guī)律如圖4所示，垂向濃度隨深度增加呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，對(duì)于地下水環(huán)境而言，表層和淺層土壤中所富集的高濃度Sb，成為相應(yīng)區(qū)域淺層地下水的污染源，其會(huì)源源不斷地溶解到地下水中，造成周圍區(qū)域地下水污染，由于潛水含水層的巖性以粉質(zhì)黏土為主，垂向滲透性較差，因此Sb在地下水中的垂向遷移受限，遷移能力隨深度增加而下降，污染主要集中在潛水含水層上部(1～3 m).

a 地下水中銻的污染羽分布b 點(diǎn)位JGW-1的銻含量垂向分布

圖4場(chǎng)地地下水中銻的污染羽分布和垂向分布特征

Fig.4Distributionofpollutionplumeandverticaldistributionfeaturesofantimonyingroundwater

5 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

5.1 污染識(shí)別

本研究按照《上海市污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)規(guī)范》[23]和《上海市工業(yè)用地全生命周期管理場(chǎng)地環(huán)境保護(hù)技術(shù)指南(試行)》[14]進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估.該場(chǎng)地的土壤關(guān)注污染物為Sb、BaA、BbFA、BaP、IPY、DBA和BkF，地下水關(guān)注污染物為Sb.由于污染來(lái)源主要是生產(chǎn)過(guò)程中的跑、冒、漏、滴和存儲(chǔ)過(guò)程中的泄漏等，加上污染介質(zhì)的非均質(zhì)性以及污染物的遷移性等原因，導(dǎo)致土壤與地下水樣品的檢出濃度數(shù)據(jù)經(jīng)描述性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果呈現(xiàn)非正態(tài)分布.考慮到本研究場(chǎng)地的污染物分布情況、不同質(zhì)地的土壤理化性質(zhì)的差異性及其對(duì)污染物遷移轉(zhuǎn)化行為的影響，按土層的巖性及理化性質(zhì)將土壤分為表層土壤(0～2 m)和下層土壤(2 m以下)，然后計(jì)算每個(gè)超標(biāo)點(diǎn)位的土壤及地下水中關(guān)注污染物的經(jīng)單一和所有暴露途徑的致癌風(fēng)險(xiǎn)值和非致癌危害商.

5.2 暴露評(píng)估

污染場(chǎng)地未來(lái)規(guī)劃為教育科研用地，屬于敏感用地，應(yīng)考慮暴露人群為未來(lái)居民，包括兒童和成人.另外由于污染場(chǎng)地涉及建設(shè)再開(kāi)發(fā)過(guò)程，還應(yīng)考慮建設(shè)開(kāi)發(fā)期間對(duì)建筑工人的健康風(fēng)險(xiǎn).兩種暴露情景下所對(duì)應(yīng)的暴露途徑不同，該場(chǎng)地的暴露概念模型見(jiàn)表5.

表5 場(chǎng)地暴露概念模型Tab.5 Site exposure conceptual model

(1) 再開(kāi)發(fā)建設(shè)期間，下層污染土壤因施工暴露于空氣中，對(duì)建筑工人來(lái)說(shuō)下層污染土壤暴露途徑可視為表層污染土壤，因此考慮經(jīng)口攝入表層和下層土壤、皮膚接觸表層和下層土壤、吸入表層和下層土壤顆粒物、吸入室外來(lái)自表層土壤的氣態(tài)污染物、吸入室外來(lái)自下層土壤的氣態(tài)污染物的5種暴露途徑；地下水中的關(guān)注污染物無(wú)揮發(fā)性，但建筑工人可能因施工因素接觸到污染的地下水，因此考慮經(jīng)口意外攝入地下水的1種暴露途徑.

(2) 再開(kāi)發(fā)建設(shè)完成后作為敏感用地的情景下，表層土壤對(duì)人體健康的影響較大，因此考慮經(jīng)口攝入表層土壤、皮膚接觸表層土壤、吸入表層土壤顆粒物、吸入室外來(lái)自表層土壤的氣態(tài)污染物的所有暴露途徑；深層土壤人體一般不會(huì)直接接觸，且相應(yīng)關(guān)注污染物無(wú)揮發(fā)性或揮發(fā)性相對(duì)弱，因此不考慮深層土壤相關(guān)的暴露途徑；地下水中不作為飲用水，且關(guān)注污染物無(wú)揮發(fā)性，因此不考慮地下水相關(guān)的暴露途徑.

土壤或地下水中污染物的濃度、污染土層的厚度與深度和地下水的埋深等土壤與地下水性質(zhì)參數(shù)、污染區(qū)近地面年平均風(fēng)速等參數(shù)按照實(shí)際測(cè)量測(cè)試結(jié)果和該區(qū)域經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，受體暴露參數(shù)、空氣及建筑物特征參數(shù)等其他參數(shù)均參考《上海市污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)規(guī)范》[23]中的參數(shù)推薦值進(jìn)行設(shè)定.

5.3 毒性評(píng)估

參考國(guó)際癌癥研究中心(IARC)和美國(guó)環(huán)保署的IRIS體系的化學(xué)物質(zhì)致癌性分類，污染場(chǎng)地的關(guān)注污染物的致癌可能性由高到低排列為：BaP、DBA、Sb、BaA、BbFA、IPY、BkF，這些污染物的具體的理化性質(zhì)與毒性特征參數(shù)的引用來(lái)源參考《上海市污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)規(guī)范》[23].

5.4 風(fēng)險(xiǎn)表征

根據(jù)《上海市污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)規(guī)范》[23]，基于毒性評(píng)估參數(shù)，可對(duì)BaA、BbFA、BaP、IPY、DBA和BkF的致癌效應(yīng)以及Sb的非致癌效應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)表征.按規(guī)范要求，經(jīng)計(jì)算分別得到兩種暴露情景下，土壤和地下水中每個(gè)超標(biāo)點(diǎn)位的關(guān)注污染物經(jīng)單一和所有暴露途徑的致癌風(fēng)險(xiǎn)值和非致癌危害商.根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知：

(1) 表層土壤對(duì)未來(lái)居民(包含兒童)的致癌風(fēng)險(xiǎn)超過(guò)可接受水平10-6的污染物為BaA、BbFA、BaP、IPY、DBA和BkF；表層土壤對(duì)建筑工人的致癌風(fēng)險(xiǎn)超過(guò)可接受水平10-6的污染物為BaP；表層土壤對(duì)未來(lái)居民(包含兒童)以及表層、下層土壤和地下水對(duì)建筑工人的非致癌危害商超過(guò)1的污染物為Sb.

(2) 在土壤的23個(gè)超過(guò)敏感用地篩選值的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中，存在至少一個(gè)單一污染物經(jīng)所有途徑超過(guò)可接受風(fēng)險(xiǎn)水平的點(diǎn)位有19個(gè)；在地下水的2個(gè)超過(guò)相應(yīng)地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中，存在至少一個(gè)單一污染物經(jīng)所有途徑超過(guò)可接受風(fēng)險(xiǎn)水平的點(diǎn)位有1個(gè).

(3) 土壤中6種多環(huán)芳烴的主導(dǎo)暴露途徑均為經(jīng)口攝入和經(jīng)皮膚接觸，對(duì)總風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)率范圍為62.09%～72.70%；土壤和地下水中銻的暴露途徑均為經(jīng)口攝入，對(duì)總風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)率為100%.

因此，對(duì)該類有機(jī)物和重金屬?gòu)?fù)合污染場(chǎng)地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制與管理時(shí)，應(yīng)避免和減少誤食和直接接觸的機(jī)會(huì)以降低污染物對(duì)人體產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn).

5.5 待修復(fù)范圍的確定

根據(jù)《上海市污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)規(guī)范》[23]的要求，本研究風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估采用單一污染物可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)為10-6計(jì)算基于致癌效應(yīng)的苯BaA、BbFA、BaP、IPY、DBA和BkF的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值，采用單一污染物可接受非致癌危害商為1計(jì)算基于非致癌效應(yīng)的Sb的土壤和地下水風(fēng)險(xiǎn)控制值，并結(jié)合敏感用地篩選值，選擇最合理值作為污染場(chǎng)地各類污染物的綜合風(fēng)險(xiǎn)控制值.經(jīng)計(jì)算Sb、BaA、BbFA、BaP、IPY、DBA和BkF的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值分別為6.67、0.73、0.73、0.4、0.73、0.1和7.22 mg·kg-1，Sb的地下水風(fēng)險(xiǎn)控制值為0.185 mg·L-1.

結(jié)合污染物空間分布與污染物類型，以估算的風(fēng)險(xiǎn)控制值劃定待修復(fù)的污染區(qū)域，按照污染物種類和空間相關(guān)性來(lái)分區(qū)估算出超標(biāo)污染面積、污染深度以及待修復(fù)的土壤和地下水的理論體量，如圖5和表6所示.污染場(chǎng)地超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)控制值的表層污染土壤總占地面積為7 543.8 m2，污染物包含Sb、BaA、BbFA、BaP、IPY、DBA和BkF；下層污染土壤總占地面積為658.7 m2，污染物為Sb；污染土方總量為1.54萬(wàn)m3，最大深度達(dá)4 m.污染場(chǎng)地超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)控制值的地下水總占地面積為56.8 m2，污染物為Sb，污染地下水總量為136.3 m3，最大深度達(dá)8 m.

6 結(jié)論

(1) 本研究污染場(chǎng)地土壤和地下水環(huán)境受到不同程度的污染.土壤中Sb、BaA、BbFA、BaP、IPY和DBA 污染程度嚴(yán)重，BkF屬于輕微污染；地下水中Sb污染嚴(yán)重.污染在整個(gè)場(chǎng)區(qū)土壤和地下水中的分布具有明顯的空間差異性，主要集中在原企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)頻繁的場(chǎng)地西北部、中部和東部土壤的表層和淺層以及潛水含水層上部.

(2) 污染主要來(lái)源于原企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)，6種PAHs具有相同的來(lái)源，但Sb與PAHs的污染來(lái)源不相同，來(lái)源不同的Sb與PAHs可能經(jīng)過(guò)遷移后在場(chǎng)地部分區(qū)域混合而相互影響形成復(fù)合污染，也可能是遺留污染源造成Sb與PAHs在相同區(qū)域先后進(jìn)入環(huán)境而導(dǎo)致復(fù)合污染.

a 土壤待修復(fù)區(qū)域

b 地下水待修復(fù)區(qū)域

Tab.6Estimationvolumeofsoilandgroundwaterrequiringremediation

待修復(fù)土壤分區(qū)污染物污染面積/m2污染深度/m待修復(fù)方量/m3APAHsA1A21 898.2243.8 0～1.63 037.0 390.0 3 427.1BSbB1B2B3B41 697.52 486.4210.260.50～20～1.10～23 394.9 4 972.7 231.2 120.9 8719.7CPAHsSbC1C2C3C4C5503.6187.7155.156.444.7 0～40～20～40～20～22 014.5 375.4 620.4 112.7 89.3 3 212.3待修復(fù)地下水Sb污染面積/m2污染深度/m56.8 0～8含水率/%待修復(fù)方量/m330136.3總計(jì)土壤需要修復(fù)1.54萬(wàn)m3,地下水需要修復(fù)136.3 m3

(3) 通過(guò)經(jīng)口攝入和經(jīng)皮膚接觸等暴露途徑，Sb、BaA、BbFA、BaP、IPY、DBA和BkF的暴露風(fēng)險(xiǎn)超過(guò)人體健康可接受風(fēng)險(xiǎn)水平；通過(guò)經(jīng)口意外攝入，地下水中Sb的的暴露風(fēng)險(xiǎn)超過(guò)人體健康可接受風(fēng)險(xiǎn)水平.因此，污染場(chǎng)地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制與管理時(shí)，應(yīng)避免和減少誤食和直接接觸的機(jī)會(huì)以降低污染物對(duì)人體產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn).

(4) 該場(chǎng)地Sb、BaA、BbFA、BaP、IPY、DBA和BkF的土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值分別為6.67、0.73、0.73、0.4、0.73、0.1和7.22 mg·kg-1，待修復(fù)方量為1.54萬(wàn)m3；銻的地下水風(fēng)險(xiǎn)控制值為0.185 mg·L-1，待修復(fù)總量為136.3 m3.