華南某典型玻璃廠地塊土壤污染狀況調(diào)查與風險評估

廖高明 張鎮(zhèn)星 劉麗麗 呂明超 李洪偉 鐘名譽 鄧一榮

(廣東省環(huán)境科學研究院，廣東 廣州 510045)

近年來，工業(yè)搬遷后遺留的污染地塊的環(huán)境管理、修復及土地再開發(fā)等問題逐步成為城市建設的重大議題[1，2]。國務院和生態(tài)環(huán)境部相繼發(fā)布《中華人民共和國土壤污染防治法》和《關于貫徹落實土壤污染防治法推動解決突出土壤污染問題的實施意見》(環(huán)辦土壤〔2019〕47號)等文件規(guī)定，對有污染風險的疑似污染地塊，應由土地使用權人或相關責任單位對遺留地塊進行土壤污染調(diào)查和風險評估。

目前已有相關研究探討了香料廠地塊[3]和化工廠類型地塊[4-6]的土壤污染狀況調(diào)查與風險評估，但少有研究報道華南地區(qū)玻璃廠類型企業(yè)地塊土壤和地下水的污染物的種類和污染水平等。本文以華南某遺留典型玻璃廠地塊為例，對該地塊土壤和地下水的污染狀況進行了調(diào)查，確定該類企業(yè)土壤與地下水污染物種類和污染水平。根據(jù)地塊特征水文地質(zhì)參數(shù)、土層分布和污染源情況，構建了該地塊污染概念模型，基于二類用地的評價標準下，確定敏感受體為成人，通過危害識別、暴露評估、毒性評估、風險表征，對關注污染物進行風險評估，判斷各超標污染物是否對人體存在健康風險；根據(jù)風險表征結(jié)果結(jié)合相關土壤環(huán)境質(zhì)量標準，提出了該地塊土壤風險控制值。以期為玻璃類生產(chǎn)企業(yè)遺留地塊的土壤污染調(diào)查和風險評估工作提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

該玻璃廠地塊占地面積1.4萬m2，位于華南某鎮(zhèn)。地塊1999年前為農(nóng)田，2000年建設為工廠并投產(chǎn)運營，主要從事電燈玻璃外殼生產(chǎn)加工工作。2016年，該企業(yè)停產(chǎn)，至2021年，地塊內(nèi)生產(chǎn)設備已完全拆除。目標地塊土壤類型為水稻土，目標地塊所在地地處沖積平原地區(qū)，地下水類型主要為松散巖類孔隙水，該類地下水除受降水補給外，還受河水周期性補給，地下水排泄通過滲透、潛水蒸發(fā)及植物蒸騰等作用進行。

1.2 第1階段環(huán)境調(diào)查

該階段調(diào)查主要通過以下方式進行：收集目標地塊環(huán)境影響評價、安全評價、清潔生產(chǎn)等相關資料；對地塊現(xiàn)場進行踏勘，摸查污染情況；與地塊相關知情人員進行訪談了解情況等形式，分析目標地塊的潛在的地塊特征污染物和污染情況。

1.3 第2階段環(huán)境調(diào)查

1.3.1 布點采樣

本階段主要為現(xiàn)場采樣調(diào)查，包括初查和詳查采樣。初查階段根據(jù)前期污染識別情況在疑似區(qū)域按照不大于40m×40m網(wǎng)格對布設采樣點位，對非疑似區(qū)域按不大于100m×100m網(wǎng)格布設采樣點位。初步調(diào)查共在地塊設置了13個土壤監(jiān)測點位，4個地下水監(jiān)測點位。

詳查階段采用系統(tǒng)網(wǎng)格布點和專業(yè)判斷布點結(jié)合的方法，在初查結(jié)果劃定污染區(qū)域內(nèi)布設加密采樣點。土壤點位按照不大于20m×20m對關注區(qū)域進行網(wǎng)格布點，地下水點位按照不大于80m×80m網(wǎng)格進行布點。詳細調(diào)查共在地塊設置了34個土壤監(jiān)測點位，6個地下水監(jiān)測點位，見圖1。初步調(diào)查和詳細調(diào)查按照變層取樣的原則共采集了260份土壤樣品，10份地下水樣品。

圖1 土壤與地下水布點圖

1.3.2 土壤與地下水檢測指標

詳細調(diào)查指標根據(jù)初步調(diào)查結(jié)果和前期已有監(jiān)測結(jié)果確定，土壤和地下水檢測指標為砷、氟化物、石油烴(C10-C40)、苯、乙苯、苯并[a]芘。

1.3.3 環(huán)境質(zhì)量評價標準

該地塊暫未有規(guī)劃，但明確不作為居住商業(yè)等經(jīng)營性用地和公園綠地(G1)中社區(qū)公園和兒童公園，基于現(xiàn)狀，土壤環(huán)境評價標準參考建設用地土壤環(huán)境質(zhì)量標準GB 36600中第二類用地篩選值標準。目標地塊地下水水質(zhì)保護目標類別為IV類。因此，地塊的地下水使用《地下水質(zhì)量標準》(GB/T 14848-2017)[8]的IV類水進行評價。土壤和地下水質(zhì)量標準以外的污染物使用《建設用地土壤污染風險評估技術導則》(HJ 25.3-2019)[9]默認參數(shù)推導得出。

1.4 風險評估方法與內(nèi)容

該地塊評價標準為第二類用地，屬于非敏感用地。該地塊基于人體健康的風險評估的工作內(nèi)容包括[9，10]：危害識別，掌握關注污染物的濃度分布，篩選出可能的敏感受體；暴露評估，確定各污染物的暴露途徑，計算敏感受體在各暴露途徑下的土壤暴露量；毒性評估，確定污染物的理化性質(zhì)和毒理參數(shù)，分析其對人體健康的致癌和非致癌效應；風險表征，計算各污染物致癌風險及危害熵，并對風險評估結(jié)果的不確定性進行分析；判斷污染物是否超過可接受風險水平，若超過，則計算土壤和地下水風險控制值。若不超過，則結(jié)束風險評估工作。

2 結(jié)果與討論

2.1 第1階段地塊環(huán)境調(diào)查結(jié)果

地塊內(nèi)存在主體構筑物5處，見圖2，包括1棟生產(chǎn)廠房、1處油類儲罐儲存區(qū)、1棟外租廠房、1棟宿舍及辦公樓和1處雜貨間，生產(chǎn)設備已拆除完畢。地塊周邊500m范圍內(nèi)主要敏感目標為居住區(qū)、農(nóng)用地等。

圖2 地塊平面布置情況

該玻璃企業(yè)產(chǎn)生廢水、廢氣、固廢等。廢氣包括配料、投料時產(chǎn)生的顆粒物粉塵，切割、打磨、鉆孔工序產(chǎn)生顆粒物粉塵，熔爐使用重油或煤粉作為燃料燃燒時產(chǎn)生的燃燒廢氣，酸洗工藝中產(chǎn)生的酸洗廢氣；廢水主要包括酸洗廢水、切割打磨廢水、燃燒廢氣堿洗廢水；固廢主要為廢次品和玻璃碎屑、粉塵、廢棄包裝材料等。

企業(yè)主要生產(chǎn)白色透明玻璃。企業(yè)生產(chǎn)主要使用的原輔料有石英砂、石灰石和純堿等，企業(yè)使用的能源為重油和柴油等。企業(yè)玻璃吹制加工項目主體工程包括熔爐、吹制、退火、磨邊、切口、鉆孔、酸洗等工序。

根據(jù)工藝流程以及地塊功能區(qū)分析，將企業(yè)生產(chǎn)區(qū)域和油類儲罐儲存區(qū)劃為疑似污染區(qū)域，面積為7500m2，宿舍食堂等區(qū)域未涉及到工業(yè)生產(chǎn)，但因人為活動等可能對土壤和地下水造成影響，因此將宿舍食堂識別為非疑似污染區(qū)域，見表1。目標地塊主要涉及的關注污染物為重金屬和無機物(砷、銻、氟化物)、VOCs(苯系物等)、SVOCs(苯并[a]芘等8種多環(huán)芳烴等)、石油烴(C10-C40)、多氯聯(lián)苯等。

表1 地塊疑似區(qū)域和特征污染物識別情況

表2 基于人體健康的土壤污染物風險控制值

表3 地塊土壤污染物綜合風險控制值

2.2 第2階段地塊環(huán)境調(diào)查

初步采樣調(diào)查結(jié)果表明，地塊內(nèi)土壤樣品主要偏堿性，67個樣品中除砷和氟化物外，其他重金屬、SVOCs、VOCs、石油烴(C10-C40)和多氯聯(lián)苯(PCBs)的檢測值均未超過各指標的二類用地風險篩選值或未檢出。砷超標點位位于油類儲罐儲存區(qū)和生產(chǎn)車間外空地處，超篩選值樣品為2個，氟化物超標點位位于生產(chǎn)車間清洗區(qū)域和生產(chǎn)車間外空地處。4個地下水樣品中有3個存在氟化物超過地下水質(zhì)量標準Ⅳ類水標準。

根據(jù)企業(yè)歷史監(jiān)測結(jié)果和本次初查結(jié)果，詳細調(diào)查階段土壤和地下水檢測了砷、氟化物、石油烴(C10-C40)、苯、乙苯、苯并[a]芘。結(jié)合初步調(diào)查和詳細調(diào)查，檢測結(jié)果表明，土壤樣品中存在重金屬和無機物砷和氟化物、VOCs苯、SVOCs苯并[a]芘超GB 36600第二類用地篩選值情況。砷最大超篩選值采樣深度為4.0m，最大超標14.2倍，有14個樣品超篩選值；氟化物最大超篩選值采樣深度為4.9m，最大超標1.9倍，有10個樣品超篩選值；苯最大超篩選值采樣深度為0.3m，最大超標倍數(shù)為2.2倍，有1個樣品超篩選值；苯并[a]芘最大超篩選值采樣深度為0.3m，超標倍數(shù)為1.5倍，有1個樣品超篩選值；10個地下水樣品中有9個存在氟化物超過《地下水質(zhì)量標準》(GB/T 14848-2017)中的Ⅳ類標準，最大超標倍數(shù)為47.1倍。

土壤中砷超標點位位于油類儲罐儲存區(qū)、生產(chǎn)車間外空地處、宿舍及辦公區(qū)和生產(chǎn)車間熔爐區(qū)域，氟化物超標點位位于生產(chǎn)車間清洗區(qū)域和生產(chǎn)車間外空地處，苯和苯并[a]芘超標點位位于油類儲罐儲存區(qū)，見圖3。本地塊土壤中氟化物超篩選值采樣深度最大為4.9m，污染物超標均在填土層，見圖4。根據(jù)現(xiàn)場鉆探結(jié)果，污染區(qū)域地層按成因類型均為第四系土層(包含填土、淤泥質(zhì)粘土)。本地塊玻璃生產(chǎn)工藝中涉及使用氟化清洗液對玻璃進行加工，根據(jù)分析，可能是由于生產(chǎn)車間防滲不到位，污染物通過地面裂縫等發(fā)生跑冒滴漏現(xiàn)象及泄漏情況，對生產(chǎn)車間清洗及周邊區(qū)域土壤造成污染，土壤中的氟化物在土壤淋溶作用下及地下水的長期流向作用下發(fā)生遷移擴散，導致地塊內(nèi)土壤氟化物超標[1]。土壤砷超篩選值采樣深度最大為4.0m，且均在填土層超標，生產(chǎn)廠房外空地處歷史上無生產(chǎn)活動，污染原因與生產(chǎn)關聯(lián)性不大，油類儲罐區(qū)域砷超標的最大采樣深度為0.3m，該層填土為廠區(qū)關閉拆遷時的填土，熔爐儲罐區(qū)域基坑填土均為廠區(qū)關閉時使用磚塊碎玻璃渣等，同樣與生產(chǎn)不具關聯(lián)性，因此砷污染可能與廠房建設和關閉搬遷時使用的外來填土有關。苯和苯并[a]芘在油罐區(qū)域表層土超標，通過人員訪談等得知，該區(qū)域在廠區(qū)關閉時曾用外來填土與底部油渣等混合，因此導致該區(qū)域小范圍苯和苯并[a]芘超標。

圖3 土壤和地下水超標點位分布

圖4 土壤污染物垂向分布

地下水氟化物超標可能是企業(yè)生產(chǎn)過程中的氟化物清洗廢水跑冒滴漏造成，如車間地面或沉淀池存在破損和裂縫，清洗廢水從車間地面向下滲透，極易進入土壤和地下水造成污染，并經(jīng)過地下水的長期流向作用發(fā)生遷移擴散。

初查和詳查結(jié)果顯示，該玻璃廠地塊土壤有重金屬砷、無機物氟化物、VOCs苯和SVOCs苯并[a]芘不同程度的污染，地下水存在無機物氟化物超標，需啟動地塊健康風險評估。

2.3 風險評估結(jié)果

項目地塊按照第二類用地方式評價。第二類用地條件下，未來地塊的敏感暴露人群為成人。

根據(jù)本地塊未來的用途與可能的暴露情景，地塊區(qū)域地下水不屬于地下水飲用水源補給徑流區(qū)和保護區(qū)，不對地下水飲用或開發(fā)，因此目標地塊的健康風險評估中不考慮飲用地下水途徑及皮膚接觸途徑。地塊按第二類用地評價，可能存在辦公室、廠房等構筑物，對于暴露受體而言，土壤需要考慮經(jīng)口攝入、皮膚接觸、吸入土壤顆粒物、吸入土壤蒸氣的暴露途徑；地下水污染物為氟化物無揮發(fā)性，因此無暴露途徑。

經(jīng)計算，地塊土壤中苯并[a]芘和砷針對潛在暴露人群的致癌風險水平大于10-6，風險不可接受；砷和氟化物對潛在暴露人群的危害商大于1，風險不可接受。土壤苯并[a]芘、砷和氟化物對潛在暴露人群構成健康風險。經(jīng)計算，得出土壤中各污染物風險控制值分別為苯并[a]芘1.53mg·kg-1、氟化物17026mg·kg-1、砷1.48mg·kg-1。地下水中關注污染物氟化物未對暴露受體構成健康風險。

綜合考慮國家土壤環(huán)境質(zhì)量標準中的要求和地塊實際情況，確定本地塊土壤污染物綜合風險控制值。土壤綜合風險控制值的確定原則：當基于人體健康的風險控制值高于篩選值時且低于管控值時，選擇基于人體健康的風險控制值作為綜合風險控制值；當基于人體健康的風險控制值低于篩選值時，選擇篩選值作為綜合風險控制值；當基于人體健康的風險控制值高于管制值時，選擇管制值作為綜合風險控制值。根據(jù)計算結(jié)果，各污染物的綜合風險控制值分別為苯并[a]芘1.53mg·kg-1、砷60mg·kg-1、氟化物17026mg·kg-1。

3 結(jié)論

本次調(diào)查與評估的玻璃廠地塊暫未有規(guī)劃，但明確不作為居住商業(yè)等經(jīng)營性用地和公園綠地(G1)中社區(qū)公園和兒童公園，按第二類用地進行評價。該地塊關注污染物為重金屬和無機物(砷、銻、氟化物)、揮發(fā)性有機物(苯、甲苯、乙苯、二甲苯等)、半揮發(fā)性有機物(苯并[a]芘等8種多環(huán)芳烴)、石油烴(C10-C40)、多氯聯(lián)苯等。

采樣調(diào)查結(jié)果表明，土壤樣品中存在重金屬砷、無機物氟化物、揮發(fā)性有機物苯、半揮發(fā)性有機物苯并[a]芘超篩選值情況。地下水樣品中存在氟化物超過地下水質(zhì)量Ⅳ類水標準。該企業(yè)土壤與地下水中氟化物污染可能是由企業(yè)生產(chǎn)時環(huán)保措施不到位，使用氟化清洗劑產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水跑冒滴漏造成。砷污染可能與廠房建設和關閉搬遷時使用的外來填土有關。苯和苯并[a]芘污染為遺留重油油渣導致。

基于人體健康的土壤風險評估結(jié)果表明，土壤苯并[a]芘、砷和氟化物對潛在暴露人群構成健康風險。地下水中所有關注污染物氟化物未對暴露受體構成健康風險。經(jīng)計算，基于人體健康的土壤中各污染物風險控制值分別為苯并[a]芘1.53mg·kg-1、砷60mg·kg-1、氟化物17026mg·kg-1。建議對基于目前規(guī)劃用途下污染土壤確定管控或修復目標值并采取管控或修復措施，確保該地塊未來使用人群在可接受的健康風險安全水平之內(nèi)。