場(chǎng)地參數(shù)對(duì)地下水污染物健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)影響的初步研究

吳鵬 馬露瑤 余海波 彭超 孫哲

摘要：通過單變量分析，考察含水率、容重和地下水埋深對(duì)揮發(fā)性有機(jī)污染物風(fēng)險(xiǎn)控制值的影響，結(jié)果表明土壤含水率、土壤容重和地下水埋深與風(fēng)險(xiǎn)控制值為正相關(guān)關(guān)系，土壤含水率和容重在超過某一閾值后，微小變化會(huì)使風(fēng)險(xiǎn)控制值產(chǎn)生較大的波動(dòng)，因此建議在實(shí)際調(diào)查過程中提高水文地質(zhì)勘察取樣和測(cè)試質(zhì)量，獲得高代表性的數(shù)據(jù)，減少風(fēng)險(xiǎn)控制值的不確定性。

關(guān)鍵詞：含水率;容重;地下水埋深;風(fēng)險(xiǎn)控制值

中圖分類號(hào)：X820.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）01-00-02

Abstract：Through univariate analysis， the effects of soil water content， soil bulk density and depth of groundwater on the risk control values of volatile organic pollutants were investigated.Soil water content， soil bulk density and depth of groundwater were positively correlated with risk control values.After the soil moisture content and bulk density exceed a certain threshold， small changes will cause large fluctuations in the risk control value.It is recommended to improve the sampling and testing quality of hydrogeological surveys in the site investigation process to obtain high representative data and reduce uncertainty in risk control values.

Key words：Soil water content;Soil bulk density;Depth of groundwater;Risk control values

在場(chǎng)地開發(fā)利用過程中，場(chǎng)地環(huán)境質(zhì)量與用地安越來越受到大眾的關(guān)注，在世界范圍內(nèi)，風(fēng)險(xiǎn)管理是場(chǎng)地管理的核心思想[1～2]，隨著我國場(chǎng)地管理的日趨完善，風(fēng)險(xiǎn)思想在場(chǎng)地管理中已逐漸被大眾接受。

場(chǎng)地環(huán)境主要包括土壤環(huán)境和水環(huán)境，基于風(fēng)險(xiǎn)的管理思路，《土壤環(huán)境質(zhì)量 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》已對(duì)建設(shè)用地土壤環(huán)境質(zhì)量做出了要求，共提出了45項(xiàng)基本項(xiàng)目和40項(xiàng)其他項(xiàng)目的管理要求[3];《地下水污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作指南》則規(guī)定若地下水中有毒有害指標(biāo)超《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)類別標(biāo)準(zhǔn)則需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

風(fēng)險(xiǎn)控制值計(jì)算是地下水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，與其他評(píng)估環(huán)節(jié)過程基本一致，均需要計(jì)算孔隙率、有效擴(kuò)散系數(shù)、揮發(fā)因子、暴露量等必須參數(shù)。風(fēng)險(xiǎn)控制值計(jì)算時(shí)，土壤含水率、土壤容重和地下水埋深是必須且較容易獲得的特征參數(shù)，但易受外界環(huán)境干擾[4～6]。目前關(guān)于土壤含水率、土壤容重和地下水埋深對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制值的影響報(bào)道較少，掌握這些參數(shù)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制值的影響規(guī)律，有助于提高場(chǎng)地調(diào)查和評(píng)估質(zhì)量，有利于地塊后續(xù)管理。

基于此，本研究利用單變量分析，以城市建成區(qū)第一類用地為研究對(duì)象，考察含水率、容重和地下水埋深對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制值的影響，以期為場(chǎng)地調(diào)查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和場(chǎng)地管理提供一定的借鑒和參考。

1 地下水風(fēng)險(xiǎn)控制值計(jì)算的過程

地下水風(fēng)險(xiǎn)控制值的計(jì)算主要包含暴露情景與暴露途徑的確定，關(guān)注污染物的確定，有效擴(kuò)散系數(shù)、揮發(fā)因子、暴露量和風(fēng)險(xiǎn)控制值的計(jì)算等內(nèi)容[7]。

1.1 暴露情景與暴露途徑

第一類用地考慮成人和兒童的暴露，我國城區(qū)不直接利用地下水，一般僅考慮吸入室外空氣中來自地下水的氣態(tài)污染物，吸入室內(nèi)空氣中來自地下水的氣態(tài)污染物2種暴露途徑。

1.2 有效擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算

有效擴(kuò)散系數(shù)是污染物在介質(zhì)中傳質(zhì)速率的重要體現(xiàn)，其計(jì)算需要利用場(chǎng)地特征參數(shù)和污染物理化參數(shù)，有效擴(kuò)散系數(shù)包括土壤中氣態(tài)污染物有效擴(kuò)散系數(shù)、氣態(tài)污染物在地基與裂隙中的有效擴(kuò)散系數(shù)、氣態(tài)污染物在毛細(xì)管層中的有效擴(kuò)散系數(shù)、地下水到表層土壤的有效擴(kuò)散系數(shù)、室外空氣中氣態(tài)污染物擴(kuò)散因子、室內(nèi)空氣中氣態(tài)污染物擴(kuò)散因子。

1.3 揮發(fā)因子的計(jì)算

揮發(fā)因子主要包括地下水中污染物進(jìn)入室內(nèi)空氣的揮發(fā)因子，地下水中污染物擴(kuò)散進(jìn)入室外空氣的揮發(fā)因子。

1.4 暴露量的計(jì)算

按敏感、非敏感條件下致癌與非致癌效應(yīng)分別計(jì)算暴露量，包括吸入室外空氣中來自地下水的氣態(tài)污染物途徑的暴露量，吸入室內(nèi)空氣中來自地下水的氣態(tài)污染物途徑。

1.5 風(fēng)險(xiǎn)控制值的計(jì)算

風(fēng)險(xiǎn)控制值包括基于致癌風(fēng)險(xiǎn)的地下水風(fēng)險(xiǎn)控制值，基于非致癌風(fēng)險(xiǎn)的地下水風(fēng)險(xiǎn)控制值，選取較嚴(yán)格的值作為最終的風(fēng)險(xiǎn)控制值。

2 不同參數(shù)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制值的影響

2.1 參數(shù)取值

氯代烴是地下水中常見的污染物[8]，已有文獻(xiàn)按照不同的方法和場(chǎng)景對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[9-11]。本研究以氯乙烯為目標(biāo)污染物，用地類型設(shè)定為第一類用地，按照《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定的公式，通過單變量分析，初步考察含水率、容重和地下水埋深對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制值的影響。本次計(jì)算過程中，土壤含水率的變化范圍為0.1～0.25 kg·kg-1，土壤容重的變化范圍為1.0～1.6 kg·dm-3，地下水埋深的范圍為50～500cm，并根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置不同的計(jì)算點(diǎn)。氯乙烯毒理參數(shù)與理化參數(shù)如表1所示[12]，其他計(jì)算參數(shù)均采用推薦參數(shù)[13]。

2.2 含水率對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制值的影響

其他參數(shù)不變，含水率在0.1～0.25 kg·kg-1變化，不同含水率對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制值如圖1。

結(jié)果表明含水率升高，氯乙烯風(fēng)險(xiǎn)控制值變大。含水率高，說明土壤孔隙率小，由于氣體在空氣中的擴(kuò)散速率大于在液態(tài)中的擴(kuò)散速率，因此含水率增大，污染物向外擴(kuò)散減弱，風(fēng)險(xiǎn)控制值變大。圖1中曲線顯示含水率對(duì)氯乙烯風(fēng)險(xiǎn)控制值為非線性影響，當(dāng)含水率增大到0.2左右后，風(fēng)險(xiǎn)控制值變化速率增快，說明含水率大于此階段后，敏感性增加。

2.3 容重對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制值的影響

其他參數(shù)不變，容重在1.0～1.6 kg·dm-3變化，不同容重對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制值如圖2。

土壤容重小，表明土壤固體顆粒相對(duì)少，孔隙較多，從而污染物在土壤中有效擴(kuò)散系數(shù)大，污染物傳質(zhì)過程變強(qiáng)，因而容重較小時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)控制值較小，容重變大時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)控制值變大。觀察圖3曲線可知，容重對(duì)氯乙烯風(fēng)險(xiǎn)控制值為非線性影響，在容重大于約1.5時(shí)，容重增大風(fēng)險(xiǎn)控制值急劇上升，說明當(dāng)容重大于此階段后，容重敏感性變大。

2.4 地下水埋深風(fēng)險(xiǎn)控制值的影響

其他參數(shù)不變，地下水埋深在50～500cm變化，不同地下水埋深的風(fēng)險(xiǎn)控制值如圖3。

計(jì)算結(jié)果表明，地下水埋深淺，氯乙烯的風(fēng)險(xiǎn)控制值小，地下水埋深大，氯乙烯的風(fēng)險(xiǎn)控制值變大。根據(jù)圖3所示，地下水埋深對(duì)氯乙烯風(fēng)險(xiǎn)控制值的影響為線性影響，即氯乙烯風(fēng)險(xiǎn)控制值隨著地下水埋深線性變化，在各變化范圍地下水埋深敏感性不變。

2.5 實(shí)例研究

研究場(chǎng)地位于東部某城市建成區(qū)，規(guī)劃為第一類用地，初步調(diào)查階段發(fā)現(xiàn)地下水中氯乙烯檢出濃度為6.2ug/L。根據(jù)《地下水污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作指南》，氯乙烯超出《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中III類限值，現(xiàn)計(jì)算其風(fēng)險(xiǎn)控制值，判斷地下水氯乙烯人體健康風(fēng)險(xiǎn)是否可接受。地下水不作為飲用水，僅考慮吸入室外空氣中來自地下水的氣態(tài)污染物與吸入室內(nèi)空氣中來自地下水的氣態(tài)污染物2種途徑。設(shè)定可接受非致癌危害商為1，可接受風(fēng)險(xiǎn)水平為10-6。地下水埋深、含水率和容重測(cè)試如下。

根據(jù)含水率、土壤容重和地下水埋深與風(fēng)險(xiǎn)控制值的關(guān)系，初步調(diào)查階段基于保守考慮，含水率取值0.231，地下水埋深取值1.34m，容重取值1.29 kg·kg-1。計(jì)算結(jié)果見表3。

2.6 結(jié)果討論

在場(chǎng)地調(diào)查中，地下水埋深、土壤含水率和容重為比較容易獲取的資料。通過本研究可以發(fā)現(xiàn)，土壤容重、含水率和地下水埋深對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制值的影響方式存在差異。地下水埋深對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制值的影響為線性，敏感性保持不變;容重和含水率則是非線性影響，在超過某一區(qū)域后，容重和含水率敏感性增大，微小變化會(huì)使風(fēng)險(xiǎn)控制值產(chǎn)生較大的波動(dòng)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)控制值的產(chǎn)生較大影響，對(duì)場(chǎng)地調(diào)查結(jié)果、治理目標(biāo)與治理技術(shù)要求帶來不確定性。

根據(jù)本研究，為了獲得穩(wěn)定可靠的評(píng)估結(jié)果，需要確保計(jì)算參數(shù)的可靠性，特別需要保證強(qiáng)敏感性參數(shù)在強(qiáng)敏感區(qū)段的數(shù)據(jù)可靠性。因此，在水文地質(zhì)勘察時(shí)，要注意鉆探方法的選取，盡量采用擾動(dòng)較小的鉆探方式和樣品采集、保存方式，以獲取高代表性的參數(shù)值，對(duì)于容重和含水率測(cè)試，對(duì)于處于參數(shù)處于高敏感區(qū)段的樣品，則需要給與更高的質(zhì)控措施。

3 結(jié)論

本研究表明，土壤含水率、土壤容重和地下水埋深對(duì)計(jì)算地下水中污染物的風(fēng)險(xiǎn)控制值有不同影響。土壤含水率和容重在超過某一閾值后，微小的變化會(huì)造成風(fēng)險(xiǎn)控制值較大的波動(dòng)，因此在實(shí)際調(diào)查過程中需強(qiáng)化管理水文地質(zhì)勘察土工樣品的取樣和測(cè)試，以獲得高代表性的數(shù)據(jù)，減少計(jì)算結(jié)果的不確定性。

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收稿日期：2019-11-05

作者簡介：吳鵬（1988-），男，土家族，研究生學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)槲廴緢?chǎng)地調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。