基于土壤气调查的废弃工业场地人体健康风险评估研究

土壤气采样和分析是蒸气侵入评估的一个常用的工具.以某废弃化工场地为研究区,采集污染区域10个点位处的土壤气（编号SG1至SG10）,并分析土壤气中的苯、乙苯、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯和三氯甲烷等挥发性有机物.根据测定的土壤气体浓度,结合Johnson ＆amp;Ettinger（J＆amp;E）侵入模型评估了该废弃场地土壤气中挥发性有机物侵入带来的人体健康风险.风险评估结果表明,SG5与SG6处非致癌风险指数大于1,而10个采样点位中有9个（除SG8处）的单一污染物可接受致癌风险均超过1.0E-6.相对于非致癌风险,致癌风险存在面更加广泛,同时程度也比较严重,在进行场地再开发之前需要考虑场地修复等风险管理措施.     

焦化场地包气带区土壤苯的精细化风险评估

苯系物是以煤炭为原料的焦化企业主要挥发类有机污染物（VOCs）.我国现行技术导则在评估VOCs呼吸暴露健康风险时推荐Johnson-Ettinger（J&E）蒸气入侵模型,该模型简单易用,但在某些实际场地应用中存在过于保守的问题,采用双元平衡模型（Dual Equilibrium Desorption,DED）对J&E模型进行校正后可以在一定程度上克服该问题.基于河北省某焦化厂前期土壤调查结果,选取约30 000 m2污染较重的区域开展苯土壤气通量专项调查并进行精细化风险评估,采用J&E-DED模型计算苯的室内呼吸暴露途径健康风险,并与基于J&E模型和实测土壤气挥发通量计算的风险结果进行比较.结果表明:①基于J&E模型、J&E-DED模型、实测土壤气挥发通量计算研究区域土壤苯的致癌健康风险均超过1.00×10-6,对人体存在不可接受的致癌风险.②基于J&E-DED模型计算的风险值比基于J&E模型计算的风险值更接近于基于实测土壤气挥发通量计算的风险值.③当场地土壤性质偏砂性时,可为土壤气中VOCs的扩散迁移提供相对贯通的自由通道,致使整个污染区域土壤气的浓度和风险分布比较均匀.④对J&E-DED模型评估苯室内人体呼吸暴露健康风险时的敏感性参数进行分析发现,地基裂隙中空气体积比对结果的影响最明显（达190.6%）,影响最小的是土壤孔隙水体积比和土壤容重,其他参数对结果均有比较明显的影响.研究显示,该场地地质条件下,J&E-DED模型对于反映土壤中苯的人体健康风险具有较好的适用性,可以在一定程度上克服J&E模型计算结果过于保守的问题.      

土壤中苯和硝基苯蒸气入侵建筑物研究

土壤中一些污染物浓度尽管可达到相关土壤质量标准,但当其之上建有建筑物后,由于污染物蒸气会通过裂隙、管道边缘等入侵建筑物而造成危害。选取某硝基苯生产企业搬迁后的场地作为研究对象,在分析土壤污染物蒸气入侵建筑物的途径与危害的基础上,利用Johnson&Ettinger模型预测未来在该场地上建设的建筑物的室内苯和硝基苯蒸气挥发暴露浓度,并依据相关环境空气质量标准对其进行了环境影响评价。结果表明:研究场地部分点位中苯和硝基苯蒸气的室内挥发暴露浓度已超标,将会对环境和人体健康构成一定的危害。最后提出了减轻土壤污染物蒸气入侵危害的对策与措施。     

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。     

某废弃化工场地VOC/SVOC污染土壤健康风险分析

选择我国典型的废弃化工污染场地为研究对象,以场地全面调查为基础,采用美国ASTM场地环境评价方法,结合我国的人群特点和场地特性修正风险评估参数,对该化工场地VOC/SVOC污染土壤进行环境健康风险分析.结果表明,该场地已明显受到VOC/SVOC的污染,污染集中在土壤的不同层次,其中四氯化碳、四氯乙烯、五氯乙烷、六氯丁二烯、六氯乙烷和六氯苯等6种VOC/SVOC在场地土层中的浓度超过我国现有土壤环境标准,部分点位通过口腔摄入、皮肤接触和呼吸吸入污染物3种暴露途径所导致的致癌风险达到10-2,危害商超过1,这些污染物已对人体和周边环境形成了较高的健康风险.在进一步进行居住地或商业用地开发时,该场地必须进行修复与综合治理,使风险降低到人体健康可接受水平.     

蒸气入侵暴露情景下土壤气筛选值推导与比较

采用J&E模型推导了典型蒸气入侵暴露情形下土壤气中ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(氯仿)及ρ(1,1-二氯乙烯)的筛选值,并与US EPA(美国国家环境保护局)及美国各州的颁布值进行比较. 结果表明,具有致癌效应的苯、氯仿相同暴露情形下的筛选值低于非致癌效应的甲苯、1,1-二氯乙烯3~4个数量级,表明VOCs污染场地应重点关注致癌性污染物. 其中,浅层土壤气居住暴露情形下ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(氯仿)及ρ(1,1-二氯乙烯)的筛选值分别为9.6×102、2.7×102、1.1×107、4.0×105μg/m3,工商业暴露情形下分别为4.6×103、1.3×103、6.3×107、2.4×106μg/m3. 深层土壤气居住暴露情形下ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(氯仿)及ρ(1,1-二氯乙烯)的筛选值分别为1.1×103、3.1×102、1.2×107、4.5×105μg/m3,工商业暴露情形下分别为5.2×103、1.5×103、7.1×107、2.7×106μg/m3. 筛选值大小的决定因素包括污染物的室内允许浓度、土壤气衰减系数及建筑物参数. 浅层与深层土壤气中各污染物筛选值无明显差异,但与US EPA及美国各州的颁布值差异较大,这主要是由污染物室内允许浓度及衰减系数确定方法的不同所致. 浅层土壤气平均衰减系数为2.3×10-4,与深层土壤气平均衰减系数(2.0×10-4)无明显差异,但均低于US EPA对应经验值〔0.1(浅层)、0.01(深层)〕2~3个数量级. 在不考虑吸附及生物降解时,污染源上方清洁土壤对污染物的衰减作用不明显.      

染料厂遗留场地中氯仿和苯并(a)芘的污染特征与健康风险评价

以江苏省某废弃染料厂搬迁后的遗留地块为研究对象,运用内梅罗综合污染指数法对场地有机污染物污染程度进行评估,并结合Surfer软件中克里金插值法研究有机污染物的健康风险空间分布情况。结果表明:该场地主要超标污染物为氯仿和苯并（a）芘,污染区域主要为生产车间,最大超标深度为12 m,苯并（a）芘在1.5,3.0 m深土壤中对暴露人群造成的致癌风险高,氯仿在6,12 m深的土壤中致癌风险高;但它们在各层中所造成的危害商均<1。因此,该场地开发利用前需进行土壤修复。     

基于土壤气中实测苯浓度的健康风险评价

以室外呼吸暴露途径为例,推导了该途径下基于土壤气中ρ(VOCs)的风险计算模型,并在北京某焦化厂苯污染区域进行应用. 结果显示,相同暴露途径下,与采用ASTM模型的理论计算值相比,基于现场土壤气中实测的ρ(苯)低至少1个数量级,基于实测土壤气中ρ(苯)所得风险值低1~2个数量级. 因此,建议对于污染范围较广、污染情况较复杂的大型VOCs污染场地,当采用ASTM模型计算的风险过于保守时,可遵循场地风险评价中分层次风险评价的思路,采用污染区域实测土壤气中ρ(VOCs)进行风险计算,确保风险计算结果更为客观、划定的修复范围更合理以节省不必要的修复资金.      

农药企业场地空气中挥发性有机物污染特征及健康风险

采用苏玛罐收集样品,气相色谱-质谱联用方法对河北省张家口市3个代表性农药企业场地内挥发性有机物(VOCs)进行监测分析,研究了VOCs的污染特征及健康风险.结果表明,在3个农药场地内均存在着比较严重的总挥发性有机物(TVOC)污染,各场地正己烷(6 161.90~6 910.00μg·m-3)、苯(126.00~179.30μg·m-3)、1,3-丁二烯(115.00~177.30μg·m-3)的含量远超过USEPA风险系统中对应的慢性吸入参考值(700、30、2μg·m-3),场地B二氯甲烷的含量(724.00μg·m-3)也超过对应的参考浓度(600μg·m-3).各场地VOCs经吸入途径的非致癌风险数量级为1.00E-04~1.00E+00,经皮肤暴露的非致癌风险数量级为1.00E-09~1.00E-05,其中正己烷(2.52E+00~2.83E+00)、二氯甲烷(2.08E+00~2.97E+00)的非致癌风险指数均超过了1,场地B中苯的非致癌风险指数(1.10E+00)也超过了1.各场地VOCs经吸入暴露的致癌风险数量级均在1.00E-08~1.00E-03之间,各化合物经皮肤暴露的致癌风险数量级在1.00E-13~1.00E-08之间,各场地中1,3-丁二烯的吸入致癌风险指数均超过了1.0E-04,属于高致癌风险污染物,而苯的吸入致癌风险也已经超过了国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的有毒有害物质个人年风险最大可接受水平(5.0E-05).皮肤暴露途径引起的健康风险与吸入暴露有相同的趋势,但风险值远小于吸入暴露的风险值,占总风险值的比例不足0.01%,说明该农药场地挥发性有机物引起人体健康风险的主要途径为吸入暴露.     

工业废弃场地再开发的环境评估

由于工业活动地影响,工业废弃场地再开发往往会给公众健康带来许多风险,因此受到各国政府关注.文章对河南某城市进行再开发的工业废弃场地进行了环境调查.结果表明,场地土壤和地下水受到了不同程度的总石油烃和苯系物的污染,部分点位的污染物浓度远远超出了荷兰标准的干涉值水平.作为非水相液体,总石油烃和苯系物会随地下水向场地外迁移.该工业废弃场地未来将作为居住区,居民在该场地上生活会因总石油烃和苯的长期暴露导致健康风险.因此,为保护人体健康,应当在住宅小区建设前进行场地修复.另外,中国还需要进一步修订和完善相应的土壤地下水环境质量标准和污染场地管理的法规.     

MIL-101高效吸附测定土壤气中三氯乙烯及健康风险评估

为研究基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算风险值与Johnson-Ettinger联合Dual-Equilibrium Desorption（JE-DED）模型和J&E模型计算风险值的差异,在MIL-101、UIO-66、ZIF-8和MOF-801金属-有机骨架（MOFs）材料,球形活性炭、膨胀石墨碳吸附材料及HiSiv1000和HiSiv3000分子筛等3类8种吸附剂中筛选出吸附效率较高的MIL-101 MOF材料用以吸附并测定土壤气中ρ（三氯乙烯）,并将基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算的风险值与J&E模型和JE-DED模型计算的风险值进行比较.结果表明:①对于北京潮土和黑龙江黑土,J&E模型计算的风险值比基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算的风险值高2个数量级.②对于w（有机碳）较低的北京潮土,基于JE-DED模型计算的风险值比基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算的风险值高1个数量级,但比基于J&E模型计算的风险值低1个数量级,表明JE-DED模型预测结果更接近实际情况,但仍偏保守.③w（有机碳）较高的黑龙江黑土,JE-DED模型计算的风险值与基于实测土壤气中ρ（三氯乙烯）计算的风险值更接近,JE-DED模型可以比较准确地预测三氯乙烯的风险值.研究显示,采用土壤气中ρ（三氯乙烯）实测值和JE-DED模型进行风险评价在一定程度上可以避免J&E计算过于保守的问题,可以更加真实客观地反映场地污染程度而避免过度修复产生资源浪费.      

基于J&E/AAM模型的污染场地VOCs风险防控

土壤或地下水中挥发性有机污染物经包气带迁移后进入建筑物,导致室内污染物聚集危害人体健康.为研究场地蒸气入侵的过程及影响因素,以苯为例,借助一维J&E解析模型和二维近似解析AAM模型,探究土壤性质参数对污染场地建筑物底板处蒸气衰减系数和室内蒸气衰减系数的影响,并分析两个模型的适用条件.结果表明,室内蒸气浓度（C_in）取决于建筑物底板处蒸气浓度（C_ck）和土壤气体进入室内的速率（Q_ck）.J&E模型中,室内蒸气衰减系数（α_sin）随着地基埋深增加先减后增,而AAM模型中室内蒸气衰减系数一直呈上升趋势.毛细管的存在使蒸气衰减系数降低1~2个数量级,土壤水分也可有效阻挡蒸气向上扩散.在低渗透土壤条件下,两个模型计算的室内蒸气衰减系数均在10-4左右;在高渗透土壤条件下,建筑物底板处对流作用强烈,J&E模型建筑物底板处蒸气浓度减小,室内蒸气衰减系数在10-3左右,AAM模型建筑物底板处蒸气浓度为定值,室内蒸气衰减系数随土壤渗透系数的变化大致呈线性增长,且比J&E模型结果高1~2个数量级.研究显示,当污染场地建筑物底部对流作用强烈或在砂土、壤土类土壤中,采用J&E模型更为合理;对流较弱或在粉土、黏土中,可以采用AAM模型代替J&E模型,简化计算过程,便于进行场地风险评估.污染物蒸气在砂土中穿透力较强,而黏土层可以有效阻挡蒸气的迁移,在实际场地风险管控中,可以采用换土或表层覆盖黏土的方法阻挡蒸气的迁移.      

家具制造过程中VOCs的来源分析及环境健康风险评价

目前国内外仅对家具生产中涂装环节VOCs的来源进行分析,且主要关注的是家具制造完成之后释放的VOCs及其对室内空气的影响,因此本文对完整家具制造过程中VOCs的来源进行探究,并引入蒙特卡罗模拟方法,运用改进的概率风险评估模型,对家具制造过程中贴皮、喷底漆、喷面漆、清洗、喷胶、粘棉、巡检等工序9个工位的工人进行致癌和非致癌健康风险评价,并筛选出对健康风险影响较大的暴露参数.结果表明,喷底漆、喷面漆工序使用的各类油漆、稀释剂和固化剂会产生苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、丁酮、环己酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯等VOCs,贴皮工序、喷胶工序、粘棉工序使用的胶水类化学原料会产生二氯甲烷和乙酸乙酯,清洗工序用到的脱漆剂会产生二氯甲烷;暴露于苯和二氯甲烷的各工位致癌风险值均超过10~(-6),除暴露于苯的擦色、喷底漆和巡检工位外,其它各工位超过10~(-6)的概率皆大于95%,喷面漆工人的苯致癌风险最大,为3.07×10~(-6)±1.73×10~(-6),贴皮工人的二氯甲烷致癌风险最大,为5.14×10~(-6)±2.70×10~(-6),另外,各工位中只有喷面漆工人的非致癌风险大于1;暴露持续时间(ED)、致癌物的浓度(C)、呼吸速率(InhR)、暴露时间(ET)、暴露频率(EF)是对致癌风险影响较大的参数,体重(BW)对致癌风险具有负敏感度.除浓度外,对非致癌风险结果影响较大的暴露参数依次为:暴露持续时间(ED)、暴露时间(ET)、暴露频率(EF).     

基于用地规划的大型污染场地健康风险评估

以某焦化类大型污染场地苯污染土壤为例,针对S1(单一用地)、S2(多种用地)、S3(考虑建筑设计)3种暴露情景,分析不同情景下场地土壤中苯污染的暴露途径并进行健康风险评估. S1情景下的苯致癌风险为9.2×10-5. 在S2情景下,规划的5个分区中仅E区(居住用地)苯的致癌风险(4.3×10-4)高于可接受水平(1.0×10-6), 考虑到各功能区累积致癌风险,则E区高污染可导致其他4个功能区〔A区(商业用地)、B区(城市绿地)、C区(居住用地)、D区(商业用地)〕的累积致癌风险(分别为6.5×10-6、2.2×10-6、7.3×10-6、2.2×10-5)均高于可接受水平,表明单一用地会低估污染物聚集区的风险. 在S3情景下,A、B、C区土壤中苯的致癌风险(分别为1.2×10-7、2.7×10-7、2.5×10-7)均未超过可接受致癌风险水平;D区由于污染土壤被完全清除,不存在健康风险;E区开发后由剩余土壤产生的苯致癌风险为2.7×10-5,D区受E区影响产生的累积致癌风险(1.5×10-6)高于可接受水平. 进一步分析表明,场地的用地规划与建筑设计等因素将影响风险评估中关键参数(包括污染源浓度、水文地质参数、暴露参数、受体参数等)的取值,从而影响风险评估结果;此外,各功能区之间的风险影响也不容忽视. 对于大型污染场地,结合用地规划进行暴露情景分析与风险评估更为科学合理.      

生物降解对土壤气中苯衰减系数及筛选值的影响

以砂质土壤为例,采用Bio-vapor软件计算了生物降解对苯的a_i-s(衰减系数)及筛选值的影响,并对关键影响参数〔c_s(污染源苯质量浓度)、LT(建筑底板与污染源距离)、L_a(好氧土层厚度)和k_w(生物降解系数)〕进行分析. 结果表明:当c_s≥5×105mg/m3时,生物降解对a_i-s基本无贡献;当c_s≤1×104 mg/m3时,生物降解可导致a_i-s降低1~2个数量级,但降幅随c_s和LT的变化不明显;当c_s介于二者之间时,生物降解对a_i-s的作用受LT变化的影响较明显,LT升高1个数量级时,生物降解可导致a_i-s降低2个数量级. 生物降解对a_i-s的作用受L_a影响比较明显,L_a由0.50m增至1.50m时,生物降解可导致a_i-s降低2个数量级. Bio-vapor软件预测的砂质土壤条件下L_a的最大值为0.63m,低于现场普遍测试结果(1.50m),表明该模型预测结果可能过于保守,实际项目中可通过测试土壤气中各组分的纵向分布确定L_a. 当c_s≤5×104 mg/m3时,k_w由0.033h-1增至2.000h-1,生物降解将导致a_i-s降低2个数量级. 因此,同一概念模型下考虑生物降解时土壤气中苯筛选值高于不考虑生物降解时1~2个数量级.      

青霉素发酵尾气VOCs污染特征及健康风险评价

青霉素是制药行业中应用最广、历史最长的抗生素.青霉素属于生物发酵类药物,在其生产过程中会产生大量发酵尾气,其中所含有的挥发性有机物(VOCs)对环境造成了严重影响.本文从现状调研、现状监测和健康风险评估这3个方面研究了发酵尾气的污染特性,结果表明,在青霉素发酵尾气中共检测到23种VOCs,其中主要包括:乙酸乙烯酯、三氟三氯乙烷、二氯四氟乙烷、二氯甲烷等;在升温阶段、保压阶段、降温阶段和发酵阶段这4个阶段中氯代烃类所占比例最大(24.63%~78.83%),其次是酯类(11.16%~52.40%),这两类物质总量和占总挥发性有机物(VOCs)含量的90%以上;应用健康风险评估的模型对检测出的VOCs做污染水平分析,发酵尾气的非致癌风险值为4.98×10-5a-1,通过浓度梯度扩散法估算风险值远低于国际辐射防护委员会推荐的最大可接受水平(5×10-5a-1),不会对暴露人群造成非致癌危害,但发酵尾气中的VOCs对人群存在致癌影响,其中对人体造成健康危害的主要是1,3-丁二烯、二氯甲烷、氯甲烷、四氯化碳、苯、1,1-二氯乙烷.     

滹沱河冲洪积扇地下水中挥发性有机物的分布特征与健康风险

为研究滹沱河冲洪积扇地下水中VOCs(volatile organic compounds,挥发性有机物)的污染现状,于2014年9月在滹沱河冲洪积扇地区采集44个地下水样品,采用吹扫捕集-气相色谱-质谱法分析了25种VOCs的质量浓度,并对其分布特征和健康风险进行了讨论. 结果表明,研究区44个采样点均有VOCs检出,其中氯仿、二氯甲烷检出率为100%. 检出的VOCs中,ρ(氯仿)平均值最高,范围为15.4~52 195.9 ng/L;其次为ρ(四氯化碳)(nd~17 145.8 ng/L). VOCs的分布与工业布局密切相关,受制药企业排污影响,ρ(氯仿)、ρ(苯乙烯)、ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(乙苯)、ρ(二甲苯)等均在G2-1采样点最高;而在石家庄石化炼制产业密集区域,地下水中检出的VOCs种类、检出频次及含量均较高. 研究显示,研究区地下水VOCs的非致癌风险指数介于1.8×10-5~4.7×10-2之间,均远小于1;G2-22采样点地下水VOCs的致癌风险指数最高,为1.1×10-5,处于可接受水平,但四氯化碳的污染现状值得关注.