HERA軟件在石油污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用研究

湯曼琳，李翌洲

（1.武漢市工程咨詢部有限公司；2.武漢瑞景環(huán)境修復(fù)工程有限公司，武漢 430000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油污染場(chǎng)地已成為國(guó)內(nèi)外污染場(chǎng)地環(huán)境管理的焦點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年通過(guò)落地原油及事故泄漏途徑進(jìn)入環(huán)境中的石油污染物約有800 萬(wàn)t。石油是一種復(fù)雜混合物，在石油污染場(chǎng)地調(diào)查及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中，常用總石油烴（TPH）來(lái)衡量烴類物質(zhì)總量，苯系物（BTEX）、多環(huán)芳烴（PAHs）作為指示化合物。HERA 軟件是國(guó)內(nèi)污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主流軟件，與美國(guó)RBCA 軟件、英國(guó)CLEA 軟件相比，操作更便捷，更符合我國(guó)環(huán)境及地質(zhì)特點(diǎn)。本研究以湖北省某石油污染場(chǎng)地為對(duì)象，分碳段對(duì)場(chǎng)地關(guān)注的污染物總石油烴和苯進(jìn)行調(diào)查評(píng)估，采用HERA 軟件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)表征，確定修復(fù)目標(biāo)值和修復(fù)范圍，以便后續(xù)進(jìn)行污染場(chǎng)地修復(fù)。

1 場(chǎng)地描述

本項(xiàng)目場(chǎng)地位于湖北省武漢市，面積約為2 萬(wàn)m。 根據(jù)場(chǎng)地調(diào)查報(bào)告，場(chǎng)地內(nèi)污染物主要為原油管道發(fā)生損壞后泄漏的原油；場(chǎng)地沒(méi)有明確的用地規(guī)劃，其位于市郊且距離周邊居住區(qū)500 m 以上，對(duì)周邊居住區(qū)影響較小，此外，場(chǎng)地與建筑垃圾填埋場(chǎng)相鄰，因此根據(jù)場(chǎng)地環(huán)境條件，將調(diào)查場(chǎng)地定為非敏感用地開展調(diào)查評(píng)估；場(chǎng)地地層巖性依次為雜填土、素填土、淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、碎石及泥巖，地下水平均埋深約為0.8 m。調(diào)查結(jié)果表明，場(chǎng)地內(nèi)土壤的TPH（碳原子數(shù)大于16）和苯，地下水中的TPH 和苯指標(biāo)超過(guò)篩選值，需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

2 危害識(shí)別

2.1 關(guān)注污染物識(shí)別

場(chǎng)地土壤關(guān)注污染物為TPH（碳原子數(shù)大于16）、 苯，地下水關(guān)注污染物為TPH、苯。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，場(chǎng)地調(diào)查階段選用的土壤篩選值是針對(duì)非敏感用地，TPH（碳原子數(shù)小于16）、TPH（碳原子數(shù)大于16）及苯篩選值分別為3 833 mg/kg、2 851 mg/kg、 2.9 mg/kg；地下水中TPH 篩選值為600 μg/L，苯篩選值為120 μg/L。

2.2 污染分布描述

場(chǎng)地調(diào)查階段，對(duì)土壤和地下水進(jìn)行了兩輪采樣。第一輪采樣共送檢150 個(gè)土壤樣品、7 個(gè)地下水樣品。7 個(gè)地下水樣品TPH 均超過(guò)篩選值，5 個(gè)地下水樣品苯超過(guò)篩選值。土壤深度0 ～1.0 m 層位中，苯超過(guò)篩選值的點(diǎn)位數(shù)量為32 個(gè)，TPH（碳原子數(shù)大于16）超過(guò)篩選值的點(diǎn)位數(shù)量為1 個(gè)，兩者均超的點(diǎn)位數(shù)量為5 個(gè)；1.0 ～2.0 m 層位中，僅5 個(gè)點(diǎn)位苯超過(guò)篩選值。場(chǎng)地內(nèi)土壤污染主要分布在0 ～1 m 深度，且苯的污染程度更大。

為進(jìn)一步評(píng)估場(chǎng)地TPH的污染程度及污染范圍，對(duì)土壤和地下水中TPH 進(jìn)行第二輪采樣，并將TPH按含碳量分成脂肪烴（C～C、C～C、C～C、C～C、C～C、C～C、C～C）、芳香烴（C～C、C～C、C～C、C～C、C～C、C～C、C～C），共計(jì)14 段，進(jìn)行分段檢測(cè)分析。為了獲取各碳段濃度最大值，以便開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，利用第二輪采樣的TPH各碳段檢測(cè)數(shù)據(jù)，得出各碳段占TPH 的平均比例，利用該比例對(duì)第一輪采樣中未分段的TPH 檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出第一輪各采樣點(diǎn)TPH 各碳段濃度。最后統(tǒng)計(jì)所有數(shù)據(jù)，分別得出土壤表層（0 ～1 m）、土壤下層（1 ～2 m）及地下水中苯、TPH 各碳鏈段濃度最大值。

3 暴露評(píng)估參數(shù)

本項(xiàng)目場(chǎng)地的用地情景為非敏感用地暴露情景，暴露受體一般為成人。根據(jù)場(chǎng)地相關(guān)人員活動(dòng)方式，確定本場(chǎng)地污染土壤的暴露途徑包含《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.3—2019）規(guī)定的6種土壤污染物暴露途徑，場(chǎng)地污染地下水的暴露途徑為該導(dǎo)則中除飲用地下水外的2 種暴露途徑。本次評(píng)估采用的土壤理化參數(shù)均為實(shí)測(cè)值，如表1 所示。地下水參數(shù)也采用實(shí)測(cè)值，埋深為0.8 m。除實(shí)測(cè)參數(shù)外，場(chǎng)地暴露評(píng)估中需要的其他參數(shù)均參考《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.3—2019）及HERA 軟件默認(rèn)參數(shù)。

表1 土壤理化性質(zhì)（天然狀態(tài)）

4 毒性參數(shù)

本項(xiàng)目場(chǎng)地苯的理化毒性參數(shù)主要參考《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.3—2019）。該導(dǎo)則未提供總石油烴的理化毒性參數(shù)，其主要參考HERA 默認(rèn)參數(shù)，HERA 默認(rèn)參數(shù)主要來(lái)源于美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局的綜合風(fēng)險(xiǎn)信息系統(tǒng)（IRIS）數(shù)據(jù)庫(kù)。由于HERA 軟件未提供總石油烴的呼吸吸入?yún)⒖紳舛龋ǎ?，本次評(píng)估參數(shù)來(lái)源于美國(guó)TX12 數(shù)據(jù)庫(kù)和TPH 數(shù)據(jù)庫(kù)。

5 風(fēng)險(xiǎn)表征

目前，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)確定的單一污染物可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)水平不盡相同，一般為10～10，可接受的非致癌危害商一般為1。根據(jù)《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 25.3—2019），本項(xiàng)目場(chǎng)地選取的目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)控制值如下：?jiǎn)我晃廴疚锟山邮苤掳╋L(fēng)險(xiǎn)水平為10，可接受的非致癌危害商為1。

本項(xiàng)目場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)表征選取關(guān)注污染物的最大檢測(cè)值進(jìn)行計(jì)算。土壤中TPH（碳原子數(shù)大于16）的總非致癌危害商為0.731，苯的總致癌風(fēng)險(xiǎn)水平為6.25×10，非致癌危害商為0.387；地下水中TPH 的總非致癌危害商為2.45×10，苯的總致癌風(fēng)險(xiǎn)水平為7.64×10，非致癌危害商為0.047。由此可見(jiàn)，本項(xiàng)目場(chǎng)地土壤中苯的總致癌風(fēng)險(xiǎn)超出可接受水平，對(duì)人體健康造成潛在危害。因此，采用HERA 軟件對(duì)土壤中苯的風(fēng)險(xiǎn)控制值進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果為1.50 mg/kg。

6 土壤修復(fù)方案建議

6.1 修復(fù)目標(biāo)值

修復(fù)目標(biāo)值需要根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)控制計(jì)算值和本項(xiàng)目場(chǎng)地土壤篩選值進(jìn)行綜合確定。土壤篩選值是在保障人體健康安全的基礎(chǔ)上制定的，使用土壤篩選值對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正，可以保證場(chǎng)地環(huán)境安全，節(jié)約修復(fù)成本，避免過(guò)度修復(fù)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果顯示，TPH（碳原子數(shù)大于16）的人體健康風(fēng)險(xiǎn)在可接受范圍內(nèi)，但場(chǎng)地內(nèi)還殘留原油污染，為減少二次污染，必須對(duì)TPH 進(jìn)行處理。因此，建議本項(xiàng)目場(chǎng)地TPH（碳原子數(shù)大于16）修復(fù)目標(biāo)值取土壤篩選值2 851 mg/kg，苯修復(fù)目標(biāo)值取土壤篩選值2.9 mg/kg。

6.2 修復(fù)范圍

土壤關(guān)注污染物超過(guò)修復(fù)目標(biāo)值的區(qū)域定為風(fēng)險(xiǎn)控制污染范圍。為了準(zhǔn)確地描述污染范圍，將本項(xiàng)目場(chǎng)地土壤分為4 個(gè)土層：第一層0.0 ～0.5 m、第二層0.5 ～1.0 m、第三層1.0 ～1.5 m、第四層 1.5 ～2.0 m。先劃定單一污染物的修復(fù)范圍，然后進(jìn)行疊加合并，得出綜合考慮各種污染物后每層需要修復(fù)的范圍。使用Kriging 插值法，運(yùn)用Surfer 軟件繪制風(fēng)險(xiǎn)控制污染范圍圖，得到具體超標(biāo)范圍。若通過(guò)Surfer 軟件插值模擬出的污染邊界超過(guò)調(diào)查邊界，則推薦范圍邊界以調(diào)查邊界為準(zhǔn)。為便于后期處理工作開展，運(yùn)用AutoCAD 軟件對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制污染范圍圖進(jìn)行邊界處理，適當(dāng)截彎取直，得到每層需要修復(fù)的具體范圍，制作修復(fù)范圍圖并確定拐點(diǎn)坐標(biāo)，為后續(xù)實(shí)施提供參考。

另外，有4 個(gè)點(diǎn)位2.0 m 深度檢測(cè)值超過(guò)控制值，因此，保守起見(jiàn)，第四層向下修復(fù)至2.5 m。具體實(shí)施時(shí)，可依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)情況適當(dāng)調(diào)整，以達(dá)到修復(fù)目標(biāo)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，第一層、第二層、第三層和第四層的修復(fù)面積分別為8 100 m、4 650 m、650 m和 850 m，修復(fù)土方量分別為4 050 m、2 325 m、325 m和850 m，總修復(fù)土方量為7 550 m。

7 結(jié)論

本項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)的TPH 和苯存在超標(biāo)情況，且土壤中苯的人體健康風(fēng)險(xiǎn)超過(guò)可接受水平。苯是原油的常見(jiàn)組分之一，其處理工藝與TPH 相同，且降解速度要高于TPH。為了避免場(chǎng)地內(nèi)殘留的TPH 向外遷移造成二次污染，建議在修復(fù)過(guò)程中對(duì)修復(fù)區(qū)域內(nèi)的TPH 進(jìn)行處理。在處理TPH 的過(guò)程中，苯可以得到同步降解，最終達(dá)到去除場(chǎng)地內(nèi)所有關(guān)注污染物的目的。此外，為保證場(chǎng)地環(huán)境安全，節(jié)約修復(fù)成本，避免過(guò)度修復(fù)，建議選擇各污染物土壤篩選值作為修復(fù)目標(biāo)值，劃定修復(fù)范圍，總修復(fù)土方量為7 550 m。