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.     

空气注射修复苯污染地下水模拟研究

空气注射是原位修复地下水中挥发性污染物的有效方法之一,但是因为缺乏现场数据,目前系统设计主要依据经验.为了获取合理设计参数,以北京某焦化厂地下水苯污染区域为例,结合现场试验,采用Petrasim中的TMVOC模块对空气注射进行了设计参数优化与修复模拟研究.现场试验得出最佳注气速率为23.2 m3.h-1,影响半径为5 m.模型对现场试验过程中地下水压力变化进行了模拟,模拟结果与实测结果吻合较好.模型对注气位置进行优化,最佳为底部注气;以底部注气方式对注气速率进行优化,得出最佳注气速率为20 m3.h-1,与现场试验结果相近;在最佳注气位置与注气速率下,影响半径为3m,现场测试结果比该值偏大,这主要是因为现场测试参数主要指示地下水上部与非饱和带中气流变化,而气流范围在接近地下水面处开始迅速增大,比地下水中实际气流范围要大.依据场地地质参数,利用优化参数,对修复过程进行了模拟研究,结果表明,修复过程中逐渐将污染物浓度已经达标区域的注射井关停的修复方式比修复过程中所有注射井一直开启的修复效果要好.采用注射井逐个关停的修复方式注气90 d后,该场地污染物浓度从371 000μg·L-1下降到1μg·L-1.     

环境政策的综合影响评价模型系统及应用

研究和建立一套以可计算的均衡理论模型(CGE)为核心,同时与大气环境质量模型和健康影响模型(暴露-反应模型)连接,组成了环境政策综合评价模型,为综合评价环境政策产生的各类影响及其相互作用提供了一种评价方法.利用该模型系统,分析北京市采用能源环境税对北京市的大气环境、健康、经济发展和居民福利水平的影响.模型分析认为,北京市采用单一的能源环境税可以改善北京市的大气环境,但也将迟缓北京市的经济发展;如果北京市在采用能源环境税的同时进行绿色环境税收制度改革,则不但可以改善环境,而且可以促进北京市的可持续发展.     

复杂污染场地的风险管理挑战及应对

复杂污染场地中土壤和地下水介质的非均质性、污染物形态归趋变化的复杂性是导致复杂污染场地调查、风险评估与修复过程存在较大不确定性的主要原因.基于侵入式采样和实验室样品分析等高成本调查技术无法理想反映复杂场地的真实污染分布,简单的定值风险评估结果则具有较大的不确定性,线性化场地管理技术体系不能适应复杂污染场地风险管理面临的不确定性挑战.结合国内外实践经验,本文提出"二精一优"的场地风险管理技术方法体系,即:①基于"有效数据理论"的定量测试与半定量实时监测技术相结合的精准调查技术;②基于污染物形态归趋规律,综合采用基于生物有效性、多证据和概率分析等多种手段的精细化风险评估技术;③动态调整优化的非线性场地风险管理技术框架.      

危险物质泄漏场地污染应急响应与清理制度及关键技术

危险物质泄漏是导致场地土壤和地下水污染的常见原因,泄漏场地的应急响应与清理制度是污染场地风险管理制度的重要组成部分,及时开展危险物质泄漏场地的土壤和地下水污染应急响应与清理工作,可降低污染导致的健康与环境危害以及后期土壤和地下水修复成本.目前,许多国家已构建了应急响应、紧急清理和非紧急清理等基于场地污染事件严重性和紧迫性的差异化应对机制,对泄漏场地土壤和地下水污染控制发挥了重要作用,但我国尚未建立泄漏场地土壤和地下水污染应急响应与清理技术体系.该文通过梳理国外场地土壤和地下水污染应急响应与清理体系框架及关键技术,分析总结了国外泄漏场地污染应急响应与清理体系中以现场协调员为核心的多层级多部门协同机制、工作程序、调查评估方法、应急响应与清理模式、措施选择与行动备忘录制定原则等,从技术层面探讨了泄漏场地中污染的移除清理、阻控、封闭隔离与应急修复等关键技术.结合国内外典型案例分析,提出以下建议:①建立涵盖多层级、多部门的泄漏场地污染应急响应与清理协同机制;②制定和完善污染场地应急响应与清理的决策机制和技术标准体系;③建立高素质专业化的应急响应与清理协调指挥队伍;④鼓励开展快速高效应急响应与清理关键技术研发.      

应用过硫酸盐氧化法预测焦化厂土壤中PAHs的生物有效性

采用过硫酸盐氧化法测定了北京市某焦化厂表层土壤中16种PAHs的生物有效性,并分析了过硫酸盐氧化前、后SOM(土壤有机质)的质量分数及其结构组成,以研究过硫酸盐氧化法预测焦化厂土壤中PAHs生物有效性方面的可行性. 结果表明:①7个供试土壤样品中w(∑PAHs)(16种PAHs质量分数之和)为10.80~249.00 mg/kg,并以HPAHs(高分子量PAHs)为主,不同环数PAHs的质量分数与w(SOM)均呈正相关,二者关系符合对数方程(R2为0.653~0.798). ②依据过硫酸盐氧化前、后土壤中w(PAHs)的变化得到PAHs的生物有效性,其中,2~3环PAHs的生物有效性平均值为0.46,略高于4环PAHs(0.22)和5~6环PAHs(0.28),较高w(SOM)及HPAHs均易引起焦化厂土壤中PAHs生物有效性的下降. ③过硫酸盐氧化前不同环数PAHs的质量分数与氧化后PAHs的残留量呈显著正相关(R2为0.991~0.994),故可利用过硫酸盐氧化前的w(PAHs)预测土壤中PAHs的生物有效性. ④与过硫酸盐氧化前相比,氧化后土壤中w(SOM)平均下降23.0%,FTIR(傅里叶变换红外光谱)分析结果显示,1 448 cm-1处吸收峰表征的脂肪碳可能是被氧化去除的软质碳的主要组分,氧化后SOM中的芳香碳相对吸光度增幅为0.88%~11.62%,可引起SOM的缩合程度加剧、憎水性增强. 因此,过硫酸盐氧化法能够作为测定焦化厂土壤中PAHs生物有效性的快速方法,可利用过硫酸盐氧化前的w(PAHs)预测土壤中PAHs的生物有效性.      

膳食Cd摄入对土壤筛选值确定的影响

收集了2000~2014年发表的关于国内不同膳食中Cd浓度研究文献,统计出不同区域各种主要膳食中Cd含量,结合2002年开展的膳食总调查结果,计算了不同地区居民膳食Cd暴露量,推导了考虑膳食Cd暴露情景下土壤中Cd的健康风险评估筛选值.结果显示,我国居民膳食Cd摄入量低于FAO/WHO(联合国粮农组织/世界卫生组织)于2010年颁布的允许Cd摄入量0.833μg/(kg体重?d).其中,全国范围内居民膳食Cd摄入量的平均值为0.444μg/(kg体重?d),高于北方[0.240μg/(kg体重?d)]、北京[0.160μg/(kg体重?d)]和上海[0.408μg/(kg体重?d)]地区的平均值,低于南方地区的平均值[0.518μg/(kg体重?d)].全国、北方及南方地区对Cd摄入量贡献最大的膳食主要为蔬菜、米及其制品、面及其制品、水产和肉类;北京地区对Cd摄入贡献较大的膳食依次为蔬菜、面及其制品、水果、米及其制品和水产;上海地区对Cd摄入贡献较大的膳食依次为蔬菜、水产、米及其制品、肉类.考虑膳食Cd摄入后推导的工商业用地情形下的筛选值低于不考虑膳食Cd摄入情形下的推导值(829mg/kg),其中,全国范围、北方、南方、北京和上海地区的筛选值分别为461,630,400,697和492mg/kg.基于不同尺度膳食摄入量的统计结果推导的筛选值差异明显,其中,南方地区筛选值是全国筛选值的86.8%,北方、北京和上海地区分别是全国范围推导值1.4倍、1.5倍和1.1倍.在制订国家层面Cd的筛选值时,应充分考虑各区域膳食Cd的暴露特性,以避免因制订统一值导致高估或低估局部区域居民的健康风险.     

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%).      

统计方法在污染场地修复验收评估中的应用

为合理评估污染场地修复验收结果,运用2种统计学方法——平行样t检验和UCL(置信上限)评估方法,对修复案例场地土壤样品的检测结果进行评估. 结果表明:采用传统的逐一对比方法,有8个采样点的w(As)和1个采样点的w(Hg)超过修复目标;平行样t检验法显示,这9个超标采样点中,S48采样点w(As)和S1采样点w(Hg)略微超过修复目标,是由采样与实验室误差引起,可视为已经达到修复效果;95%UCL评估方法结果则显示,w(As)和w(Hg)的95%UCL分别为23.81和5.83mg/kg,均小于对应的修复目标值,只有S26采样点w(As)大于修复目标值的2倍,可判定该场地土壤中除S26采样点w(As)外,其他均已达标. 研究说明:①运用适当的统计分析方法对修复效果进行评估,可节省不必要的修复成本;②传统的逐一对比方法适用于修复场地面积较小、采样数量有限的情况,平行样t检验则可剔除采样过程或实验室分析误差导致的超标值的影响;③95%UCL评估方法可从整体上判断场地修复效果,适合于修复面积较大、采样数量相对较多的情况,应用时注意95%UCL应小于修复目标值,污染物含量的最高检测值应不超过修复目标的2倍且不出现局部连续超标区域.      

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.