PRA在焦化厂污染土壤修复目标值制定中的应用

以某焦化污染场地为例,采用PRA(概率风险评价)方法研究了17个人体暴露参数和5个土壤理化性质参数的不确定性对土壤中8种污染物修复目标值的影响.结果表明:PRA与DRA修复目标值的比值仅深层Nap为0.9,其余为1.11~2.49,因此,采用传统的DRA(确定性风险评价)方法制定的修复目标值容易偏保守;将土壤中污染物含量降低到PRA修复目标值所产生的暴露风险均在可接受的范围内,但表层土壤Ben对人体健康产生危害的可能性最大;参数敏感性分析的结果表明成人暴露周期(EDa,贡献率为35%~59.8%)和儿童暴露周期(EDc,6.2%~20.2%)对各污染物修复目标值不确定性的影响均较大,此外,土壤理化性质参数,如土壤有机碳含量(foc)、土壤孔隙中空气体积比(θair,vad)和土壤孔隙中水体积比(θwater,vad)对易挥发的Ben和Nap影响较大,儿童每日土壤摄入量(IRs-c)对不易挥发的BaA~DBA影响较大.     

PRA在焦化厂污染土壤健康风险评价中的应用

以北京市某炼焦化学厂场地污染调查为依据,采用PRA(概率风险评价)研究了15个人体暴露参数和土壤中污染物浓度不确定性对苯、苯并芘健康风险评价结果的影响. 结果表明:对于表层和深层土壤,苯、苯并芘各暴露途径及总暴露途径PRA95％分位值均小于相应DRA(确定性风险评价)风险值;该场地整个土层中苯的PRA总风险值为1.5×10-8~6.9×10-3,苯并芘为2.3×10-9~2.2×10-3,二者95％分位值分别为3.8×10-4和1.1×10-4;苯、苯并芘的DRA总风险值分别为PRA96.8％和99.1％分位值,并且二者的DRA总风险值/PRA95％分位值分别为1.5和3.2,表明DRA风险值偏保守. 参数敏感性分析表明,对苯总风险不确定性贡献较大的为深层土壤中的苯浓度(贡献率为94.63%,下同)和成人暴露周期(4.12%),苯并芘为表层土壤中苯并芘浓度(92.63%)、成人暴露周期(2.40%)、儿童每日土壤摄入量(2.12%)和儿童暴露周期(1.21%).      

基于保护地下水的土壤修复目标层次化制订方法

按照复杂程度将污染物从土壤经地下水迁移到下游饮水井的过程划分为3个层次,采用分层评估框架建立了基于保护地下水的土壤修复目标的制订方法,并利用该方法确定了某污染场地的土壤修复目标值. 结果表明,在污染场地下游200 m处的饮水井内水质标准不降低的前提下,随着评价层次的不断提高,需要修复的污染物由4种(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)减至1种(苯),待修复土方量由23.1×104 m3降至4.7×104 m3,可极大地节约修复成本. 该场地污染土壤的第一层次和第二层次修复目标值与部分国家/地区的有关标准限值较为一致;第三层次修复目标值考虑的污染物迁移过程更加完整,更能反映场地的实际情况. 参数的敏感性分析表明,对土壤修复目标值计算结果影响最大的参数为土壤有机质质量分数、土壤有机碳-水分配系数和入渗速度. 在确定修复方案时,应该通过试验或补充调查获取这些参数,以降低结果的不确定性. 研究显示,将第三层次评估结果作为该污染场地的修复目标能充分保证下游饮水井内水质满足要求,并且可以避免过度修复.      

某待搬迁硫酸厂重金属污染土壤健康风险评估

以某待搬迁硫酸厂污染场地为研究对象,以污染调查监测为基础,按照《污染场地风险评估技术导则》(报批稿)推荐的模型和参数,对该场地重金属污染进行健康风险评估。结果表明,砷和钒是场地的特征污染物,主要通过经口摄入与呼吸吸入方式对人体产生健康风险。健康风险远超出可接受水平,须修复。砷和钒基于风险的修复目标建议值分别为0.35,123 mg/kg。但砷的修复目标建议值远低于我国土壤背景值,建议结合当地土壤背景值及修复技术方案等合理制定修复目标值。     

土壤理化性质对污染场地环境风险不确定性的影响

以某化工污染场地中挥发性有机物苯的环境风险评价为例,研究了土壤有机质含量、土壤含水率、土壤容重等理化性质对风险评价结果的影响.在土壤污染物苯浓度不变的前提下,土壤有机质含量、土壤含水率和土壤容重在场地条件下随机取值的变异范围分别为0.31%～2.31%、0.12～0.25和1.25～1.75 g/cm3.10 000次蒙特卡罗模拟结果表明,在95%置信水平下,苯的总致癌风险(概率值)在1.45×10-5～2.74×10-5之间.在该场地条件下,土壤有机质含量是影响苯风险不确定性的最主要因素,其对风险评价结果不确定性的贡献率高达90.2%;土壤含水率和土壤容重的贡献率分别为5.6%和4.2%.因此,在土壤污染健康风险评价过程中,应对理化参数进行敏感性分析,对评价结果影响较大的关键参数取值需慎重.      

填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型及案例研究

在对填埋场渗滤液渗漏的环境风险进行系统分析的基础上,基于层次化风险评价,构建了填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型,其中第1级概率风险评价模型(PRA)评价填埋场渗漏风险,第2级PRA评价地下水污染风险,第3级PRA评价人体健康风险.为定量研究不确定性因素对风险评价结果的影响,采用Monte Carlo方法研究三级PRA模型中参数的不确定性;采用事故树方法研究防渗层破损事故的不确定性.应用三级PRA模型评价了西南地区某危险废物填埋场渗滤液渗漏的环境风险,通过与实测数据和EPACMTP模型的比较,验证了该模型模拟结果的准确性. 第1级PRA评价结果显示,该填埋场渗漏量大于可接受渗漏量的概率为0.85,表明渗漏风险较大;第2级PRA评价结果指出,自第28年起渗滤液污染地下水的概率逐渐增大,在第47年污染概率等于1.00,主要污染物为Ni和Pb;第3级PRA评价结果表明,被污染的地下水将对填埋场周边居民构成健康危害,主要危害物为Pb,正常情况下其非致癌危害商为1.05;在不利条件下(降水量大、漏洞多、水文地质条件利于污染物扩散),非致癌危害商为1.34.      

基于形态及生物可给性的汞污染场地概率风险

为准确客观地评估汞污染场地的人体健康风险,克服当前土壤修复目标值过于保守的缺陷,对我国东北某大型汞化工废渣遗留场地进行详细环境调查,使用场地均匀设置的313个土壤样品（地表下0.5 m）的总汞含量检出数据、9个样品的零价汞含量占比数据、30个样品的胃肠可给态汞含量占比数据进行蒙特卡洛概率模拟,使用参数的概率模拟值进行汞经口摄入和气态呼吸吸入的人体健康风险和修复目标值的概率预测.结果表明:①场地的总汞含量在空间上差异明显,变化范围为0.002~579.14 mg/kg,变异系数为3.88,且主要集中在0~2.5 m;零价汞含量占比平均为15.2%±6.4%,与土壤总汞含量呈显著对数负相关（R2=0.784 5）;胃肠可给态汞含量占比平均为2.74%±2.81%,与总汞含量不具有显著相关关系.②气态呼吸吸入是该场地主要的人体健康风险来源,占总风险值的90%,风险不可忽略（危害商大于1）的概率为5.00%;经口摄入的风险不可忽略（危害商大于1）的概率为0.15%.③基于零价汞、胃肠可给态汞含量的修复目标值累积概率分布的5%上分位数为53.8 mg/kg,相应的修复面积分别为5 427.9 m2,显著低于以GB 36600-2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》中第一类用地风险筛选值（8 mg/kg）为修复目标值而确定的修复面积（37 057.6 m2）;零价汞含量占比与儿童体重是影响修复目标值最主要的参数,对修复目标值的不确定性贡献率分别为-78%和42%.研究显示,基于土壤汞形态及生物可给性的概率风险评估能更为准确地显示污染场地的人体健康风险及主要风险途径,也能有效降低相应的修复目标值,避免对场地过度修复.      

基于特定场地的挥发/半挥发有机化合物(VOC/SVOC)空间分布与修复边界确定

选择我国某典型的废弃化工污染场地为研究对象,在对场地全面调查的基础上,采用美国试验与材料学会(ASTM)规范的场地环境评价方法,对场地中污染物类型、污染程度和空间分布进行了描述.同时,以人体健康风险为基础对场地修复目标进行推算,并界定修复边界和测算污染土壤体积.结果表明,四氯化碳、四氯乙烯、五氯乙烷、六氯丁二烯、六氯乙烷和六氯苯等挥发/半挥发性有机化合物为场地土壤中的主要污染物类型,其含量超过我国现有标准.根据场地特性,以最大可接受风险水平1×10-4、1×10-5和1×10-6计算得出的修复目标值界定修复边界,场地中对应区域的污染土壤体积分别为20457、25600和37300m3.最后,根据综合场地利用规划和成本投入要求,对场地中污染土壤分类处理和修复提出了技术建议.     

案例企业土壤多环芳烃污染环境健康风险评估

近年来,随着江苏省经济发展和城市化进程加快,环境管理加强,产业转型加快,很多重污染企业关闭和搬迁,出现较多污染场地。研究选取案例煤制气厂,在企业关闭后,需要进行土壤修复工作,修复后各单项污染物达标,但仍然有所存留,考虑到由于扩散和挥发作用仍有可能在转型之后对环境和人体健康造成影响,遂以美国环保署(USEPA)列出的16种PAHs污染物作为目标并参照原国家环保部提出的《场地风险评价技术导则》计算每种PAHs的健康风险及每种暴露途径对人体造成的健康风险,从而得到了对人类健康危害较大的污染因子与暴露途径,并提出改进意见。     

基于不确定性分析的健康环境风险评价

基于对水源地石油污染等现场调查数据为基础,选取典型污染物苯,利用可传递参数差异的蒙特卡罗技术方法,分析了乙烯厂不同分区苯污染经过呼吸和饮水暴露途径造成人体健康风险的不确定性,量化不确定性因素影响的A地区人体健康风险水平.结果表明,裂解装置区是苯污染影响人体健康风险水平的主要来源,产生的健康风险水平均值为1.17×10^-4,而其他3个分区的影响较小;所有分区苯污染对A地区产生的人体健康总风险均值为1.18×10^-4,大于美国环保局人体健康风险建议值10^-6,对人体健康已产生影响;受不确定性因素影响,根据不同的人体健康可以承受的风险水平限值,污染对人体健康产生影响的概率存在差异.因此量化不确定性对风险水平的影响,可为污染场地的风险管理和修复行动提供科学依据.     

基于Monte Carlo方法的污染场地风险评价及不确定性研究

风险评价结果的不确定性直接影响风险管理者的管理和决策,为定量研究污染场地评价过程的不确定性,在系统分析污染场地危害产生过程的基础上,构建了污染场地暴露过程评价的概念模型;提出用概率分布函数表征场地污染参数的不确定性,采用基于过程的污染物运移数值模拟模型以减小模型不确定性的影响,用Monte Carlo方法评估参数不确定性对暴露浓度不确定性的贡献,进而形成暴露点污染物浓度的概率分布函数.在此基础上,基于剂量-效应模型,分别采用暴露点浓度的5%、50%和95%置信区间上限值表示乐观情况下,正常情况下以及最不利情况下的暴露浓度,计算敏感人群的健康风险.研究选择国内西南地区某铬渣污染场地进行案例分析,结果表明,在最乐观情况下六价铬和总铬的非致癌危害商分别是8.98和1.02,正常情况下分别是30.57和2.72;最不利情况下分别是77.95和7.11.研究结果表明该方法能较好的表征各参数不确定性影响下的最终风险,为污染场地的修复和后续管理提供决策支持.     

电子废弃物拆解场多氯联苯含量及健康风险评价

选择我国典型的电子废弃物拆解场为研究对象,以拆解场各环境介质中PCBs浓度全面调查为基础,采用美国环境保护署(US EPA)人体健康评价模型,结合问卷调查和实际测量修正暴露参数,对浙江台州拆解区人群(成人)进行健康风险评价.结果表明:拆解场大气和土壤中PCBs各同系物的浓度显著高于其他介质,经调查表明可能与拆解场直接焚烧、湿法酸洗工艺有关.多种暴露途径所导致拆解场成人PCBs污染总致癌风险为2.80×10-3,总非致癌风险为1.64×10-3,均超过了US EPA、ICRP等推荐的可接受的风险水平,其中经口暴露的致癌、非致癌风险最大,其次是呼吸暴露.进行敏感性分析表明:无论何种暴露途径,体重(BW)、呼吸速率(IR)、实测参数食物摄食(IR)、皮肤接触表面积(SA)和污染物实测浓度的致癌风险、非致癌风险绝对敏感性都较大.在健康风险评价时,需要对研究区人群暴露参数进行实地调查实测,以降低评价结果的不确定性.     

飞灰道路利用的环境风险及其时空分异特性

为在综合考虑长期风化导致的污染物释放变化、区域气候条件差异、以及参数不确定性影响下,精细评估飞灰道路基材资源化利用过程对浅层地下水资源(在饮用水质量方面)潜在风险及其时空分异特性,提出了一种综合的基于风险的方法,可用于评估碱性废料(如焚烧飞灰)部分替代公路垫层材料的回收潜力.将估算源浓度的浸出试验结果与风险评估程序中通常采用的归趋-迁移模型相结合,通过实验室浸出试验模拟未风化和风化条件下的污染物释放,采用Monte Carlo方法模拟参数不确定性对风险的影响,针对不同气候特征对环境风险区域特性的影响进行评估.结果显示:在华北地区典型气候条件下,所识别的7种目标污染物中,Zn、Cd和Pb存在暴露点预测浓度超标的可能,超标概率分别为34%、96%和7%,导致其暴露浓度(以95%分位值表征)均超标,环境风险不可忽视;碳酸化作用会使得部分污染物的溶出特性发生变化,并导致长期风险的变化,具体到碳酸化后的暴露浓度,Cd呈下降趋势,Ni和Zn基本不变或变化较小,Cr、Cu、As明显增加但仍显著低于标准限值,而Pb离子暴露浓度显著增加的同时超标情况从1倍增加到3.5倍,需要引起重点关注;由于降雨等区域差异化参数的影响,不同区域之间风险差异较大,差异最大的干旱区和半干旱区暴露浓度相差近2倍;不同区域超标的共性污染物为Zn和Cd,另外,湿润/半湿润区域还存在Pb暴露浓度超标.     

场地健康风险评估及生物可给性的应用

通过对江苏省某化工遗留场地初步调查和详细调查,确定了土壤污染物砷和硫酸盐,并得到场地污染状况。运用我国《污染场地风险评估技术导则(报批稿)》评估了该场地对人体健康风险,得到硫酸盐的非致癌风险为6.86×10-3,砷的致癌风险和非致癌风险分别为5.82×10-4和9.71。砷对人体健康风险值超过工业用地可接受致癌风险值(10-5)和非致癌风险值(1),需要对砷进行修复,计算得砷的修复目标值为12.10 mg/kg。经口摄入污染土壤是砷对人体健康风险的主要途径,而摄入污染土壤中的砷不能完全被溶解并被肠胃吸收。生物可给性反映污染物在胃肠系统中能被溶解并被小肠壁吸收的量。文章运用in vitro方法测定土壤中砷的生物可给性为40.16%,并将生物可给性引入风险评估计算,修正砷的修复目标值为21.00 mg/kg。     

场地土壤有机氯污染物暴露途径贡献率分析

场地污染物的暴露途径对致癌风险与非致癌风险评估结果具有显著影响,选择化工、制药等场地中常见有机氯污染物作为研究重点,探究场地土壤中常见有机氯污染物经不同暴露途径致癌风险及非致癌风险的贡献率。研究表明:挥发性有机氯污染物(氯苯类、氯代烃类)主要的致癌风险与非致癌危害熵的主要暴露途径为室内空气入侵或经口摄入,通过吸入室内空气中来自下层土壤挥发性气体的贡献率大于75%,经口摄入土壤中污染物的贡献率大于20%(1,2,3-三氯丙烷除外,其经口摄入土壤中污染物的贡献率达98%)。半挥发性有机氯污染物(有机氯农药类、多氯联苯类)的主要致癌与非致癌风险暴露途径为经口摄入及皮肤接触,通过经口摄入土壤中污染物的贡献率大于70%,通过皮肤接触吸收土壤中污染物的贡献率均大于25%。     

机械通风法处理土壤中氯代烃的修复效果研究

机械通风法是一种操作简单、效果好、成本低廉的土壤修复技术,特别适合大型挥发性污染场地的土壤修复。为了解该技术对不同挥发性污染物的去除效果,文章选取了国内一大型氯碱化工遗留场地,采用机械通风技术进行了现场修复中试。结果表明,该修复技术对于土壤中的挥发性有机污染物具有很好的去除效果,经修复后土壤中各种污染物的去除率可达90%以上,基本能达到该场地土壤污染物的修复目标值要求。土壤中污染物的挥发过程满足幂函数y=A×e(-x/B)+y0的形式,修复效果明显。结果还表明,污染物浓度对其挥发有较大的影响,浓度越高,挥发速率越快,且污染物的挥发速率与蒸汽压成正比。该研究成果将对我国开展大型挥发性污染场地的土壤修复工作提供理论基础和技术支持。     

某典型加油站场地环境调查与健康风险评估

以上海某加油站为研究对象,开展场地环境调查与健康风险评估并讨论场地修复目标值。调查发现,场地内土壤主要受总石油烃和多环芳烃污染,总石油烃对人体有非致癌危害,在可接受风险水平内;苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽具有致癌性,风险不可接受,修复面积100 m~2,修复理论土方50 m~3。初步建议苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽修复目标值分别为0.4、0.18 mg/kg。     

退役化工企业污染场地健康风险评估(即第三阶段场地环境调查)

由于城市人口的急剧增长和工业经济的迅猛发展,固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒,有害废水不断向土壤渗透,大气中的有害气体及颗粒物也不断随雨水降落在土壤中,导致了土壤污染。随着经济的发展和城市化建设进度的加快,场地性质的变更越来越频繁,位于城市中心地带或者工商业聚集区中的污染地块被改变用途后的潜在土壤污染风险问题已逐渐显现。污染场地健康风险评估考虑到多种污染物可能同时存在于场地不同的介质之中,如土壤、空气、水、食物和尘埃等,通过分析与受体相关的多种暴露途径,实现对多介质的健康风险评估,以可接受健康风险水平为出发点,提出保护人体健康的土壤修复目标值,风险评估结果是进行污染修复和管理决策的科学依据。     

某化工厂爆炸场地土壤污染物的分布特征及风险评估

以某发生爆炸事故的有机化工厂遗留地块为研究对象,运用单因子指数法、综合污染指数法和HJ 25.3—2019《建设用地土壤污染风险评估技术导则》中推荐的风险评估模型,对场地的污染程度和健康风险进行评价,并基于人体健康风险评估,提出目标污染物的风险控制值。结果表明:土壤中的超标污染物为1,1,2-三氯乙烷、氯苯和1,4-二氯苯,主要富集于研究区中部及西北部下层土壤（2~8 m）中。单因子污染指数结果表明:3种有机物在下层土壤中存在不同程度的污染,其中氯苯的污染程度最为严重。综合污染指数结果表明:表层土壤未污染,部分下层土壤的综合污染程度呈重度污染水平。健康风险评价结果表明:研究区中部及西北部下层土壤的致癌风险和危害商超出可接受阈值,主要暴露风险来自氯苯和1,4-二氯苯等气态污染物的室内吸入途径。风险控制值计算结果表明:污染物的风险控制值远低于最大检出值,选择分层计算的风险控制值作为修复目标值时,可有效减少污染治理量。     

一处电镀基地搬迁后的人体健康风险评估研究

以某电镀基地为例,设计采样监测方案,采用"污染场地风险评估技术导则"(报批稿)的推荐模型和参数,开展暴露评估、毒性评估、风险表征和确定土壤修复目标建议值。监测结果显示,场地土壤中镉、铬(Ⅲ)、铬(Ⅵ)、铜、镍、锌6类重金属浓度超过风险评估启动值,列为关注污染物。风险评估结果显示,场内多处暴露点位的人体健康风险值超过可接受风险水平,重点污染区域为污水处理厂及周边,电镀车间及周边的风险值也超标。为了保护人群健康,对具有较高风险的区域,建议实施有效的管理措施,进行场地土壤修复。