老化土壤中As的人体可给性控制因素及健康风险

采用UBM(unified bioaccessibility model)模拟胃肠消化的方法测试了来自湖南省、广西壮族自治区和大连市的13个不同理化参数污染土壤中As的人体可给性,分析了考虑As人体可给性对风险评估结果的影响. 结果表明:①供试土壤样品模拟胃提取阶段As的人体可给性因子为3.9%~49.5%,平均值为19.6%;模拟肠提取阶段的人体可给性因子为1.2%~10.8%,平均值为6.0%,前者是后者的1.2~9.1倍. ②影响供试土壤样品胃提取阶段As人体可给性浓度的最显著性因素是w(TAs)(R2=0.94,P<0.01,n=13),其次为w(TP)(R2=0.82,P<0.01,n=13)和w(TMn)(R2=0.79,P<0.01,n=13);影响肠提取阶段As人体可给性浓度的显著因素依次为土壤w(TAs)(R2=0.83,P<0.01,n=13)、w(TP)(R2=0.80,P<0.01,n=13)、胃提取阶段As的人体可给性浓度(R2=0.76,P<0.01,n=13)、pH(R2=0.74,P<0.01,n=13)、w(TMn)(R2=0.65,P<0.02,n=13)以及w(TOM)(TOM为有机质)(R2=0.59,P<0.04,n=13). ③基于土壤w(TAs)和w(黏粒)构建的模型能较好地预测As在胃提取阶段的人体可给性浓度,预测值与实测值的R2达到0.97,ME(平均误差)、RMSE(均方根误差)、r_p2(可决系数)分别为0.02、0.17、0.95;仅基于土壤w(TAs)构建的模型能较好地预测As在肠提取阶段的人体可给性浓度,R2达到0.90,ME、RMSE、r_p2分别为-0.03、0.26、0.80. ④以供试土壤样品中w(TAs)为暴露浓度计算的健康风险分别是考虑As在胃及肠提取阶段人体可给性因子的2.0~15.0和7.3~81.0倍. 可见,基于土壤w(TAs)所制定的风险管理对策可能过于保守.      

VOCs污染场地风险管理策略的筛选及评估

以某VOCs(volatile organic compounds,挥发性有机化合物)污染场地为例,结合实地调查,将健康风险评估用于场地风险管理策略的筛选. 结果表明:①该场地不同深度土壤均受到氯仿、二氯甲烷和苯的污染,污染物垂向迁移特征明显,最大迁移深度达25.8 m,其中深度≤15.0 m的土壤污染较重. ②基于保守的通用场地概念模型对将其规划为居住用地时的健康风险进行评估显示,氯仿、二氯甲烷和苯的致癌风险分别达6.0×10-2、2.9×10-4、7.4×10-5,均超过可接受风险水平(1.0×10-6),三者修复目标分别为0.22、12.00和0.64 mg/kg. 如采取策略一,即将场地内超过修复目标的土壤进行清除,需修复的土壤深度达24.0 m,修复土方量为33.4×104 m3. ③结合污染物垂向分布及场地未来地下空间开发规划,提出策略二,即对0~15.0 m深度范围内重污染土壤进行清除异位修复、>15 m深度范围内土壤采取工程控制措施. 实施策略二后的风险评估结果显示,虽然>15.0 m深度范围内土壤中依然存在w(氯仿)超过修复目标的采样点,但致癌风险(8.3×10-8)远低于可接受水平;概率风险评估显示,该风险值对应的累计频率为99.5%,考虑各参数取值的不确定性后,风险模拟结果最大值也仅为1.06×10-7. 可见,策略二足够保守,能够保障未来居民的身体健康;与策略一相比,策略二可减少修复土方量6.4×104 m3,因此更具经济性,为风险管理策略的优选方案.      

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.      

基于土壤中多环芳烃解吸特性的生物修复效果评价

采用XAD-2树脂辅助解吸方法测试了生物堆修复前后土壤中荧蒽、苯并(a)蒽、苯并(a)芘、苯并苝这4种PAHs的解吸特性,并根据解吸结果进行了生物修复效果评价.结果表明,土壤中这4种PAHs的累计解吸量随解吸时间延长而增加,但解吸速率逐渐降低,符合"两阶段"解吸模型,生物修复前土壤中不同种类PAHs"快解吸"量占PAHs总量的32%～70%,修复后土壤中不同种类PAHs"快解吸"量占PAHs总量的14%～39%.经过6个月的生物修复,基于生物可利用含量变化的荧蒽、苯并(a)蒽、苯并(a)芘、苯并苝修复效率依次为82.9%、79.7%、64.9%、54.3%,,明显高于基于PAHs总含量的生物修复效率61.0%、51.7%、37.2%、38.7%.     

基于土壤汞形态归趋的健康风险评估方法

土壤汞污染是一个全球性关注问题,矿产资源开采、化工生产和燃煤发电等均造成了不同程度的土壤汞污染,合理评估汞污染场地的健康风险是场地开发再利用的关键.对土壤中汞的形态归趋研究总结表明,由于汞的特殊物理化学性质,并受土壤等环境因素的影响,导致其在土壤中具有复杂的化学形态和变化过程.汞在土壤中的不同化学形态归趋对其毒性效应、生物有效性和暴露途径产生显著影响.基于土壤汞总量的风险评估方法忽略了土壤中不同化学形态汞对毒性、生物有效性和暴露途径的影响,导致高估土壤汞污染的健康风险.针对基于土壤汞总量的风险评估存在的问题,提出了基于土壤汞形态归趋的土壤汞污染健康风险评估理论,并构建基于土壤汞形态归趋-有效剂量-健康效应的土壤汞污染的精细化风险评估技术体系框架:①土壤不同形态汞的测定与表征方法;②汞形态归趋预测模型;③暴露分析与暴露量计算;④有效剂量（生物可给性或生物有效性）测定;⑤风险表征;⑥基于不同形态汞的场地土壤污染风险筛选值和修复目标制定.该方法体系从理论上解决了传统基于土壤汞总量的风险评估方法存在的问题,实际应用中面临的主要问题和今后重点发展方向:①研发可商业化的土壤汞化学物组分分析仪及土壤汞蒸气的原位测定方法;②结合中国场地土壤特点,开展土壤中汞的形态归趋模拟的模型研究,弥补现阶段土壤汞化合物形态分析方法的欠缺;③研发和建立土壤汞的生物可给性和有效性的标准测试方法技术;④本土化的土壤汞筛选值的确定.      

工业化规模生物堆修复焦化类PAHs污染土壤的效果

现场建立处理能力为450 m3工业化规模的生物堆对焦化类PAHs污染土壤进行为期8个月的修复,运行过程中控制土壤C∶N∶P=100∶10∶1、水分10%～20%(质量百分比)、堆内氧气不低于7%(体积百分比)。结果表明:O2与CO2浓度呈负相关。系统连续运行时,微生物数量增加至107数量级,高出自然状态下土壤中微生物数量1～2个数量级。除NO3-在运行后期显著增加外,其余土壤因子均无明显变化。PAHs的降解主要出现在前6个月,之后进入"拖尾"阶段,土壤中各PAH浓度基本不再降低。运行结束后,堆体0.5 m处土壤中含2、3、4、5和6个苯环PAHs的降解率分别介于56.3%～99.5%、34.8%～71.6%、30.7%～40.6%、28.6%～39.2%和39.3%,16种PAHs的平均去除率为65.1%。1.5 m处土壤中含2、3、4、5和6个苯环PAHs的降解率分别介于50.9%～99.8%、57.7%～60.9%、55.9%～63.0%、27.3%～57.1%和52.2%,16种PAHs的平均去除率为71.4%。     

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.     

多证据分析技术在场地重金属污染评价中的应用研究

采用多证据分析技术,综合重金属浓度相对累积频率分布规律及其在场地中的空间分布规律,推导了案例场地土壤中As、Cr6+背景浓度上限.其中,场地1土壤中As、Cr6+背景浓度上限分别为29.8 mg.kg-1、76.1 mg.kg-1,均远高于文献报道的北京地区土壤背景浓度.场地2土壤中As、Cr6+背景浓度上限分别为10.6 mg.kg-1、33 mg.kg-1,略高于文献报道浓度.以推导的背景值作为评估标准,案例场地均存在不同程度污染,与场地历史生产活动中的排污特性分析结果及元素相关性分析结果相符.其中,场地1中As、Cr6+的超标率分别为3.8%、6.0%,场地2中仅As超标,超标率为5.2%,但均远低于以文献报道的背景浓度作为评估标准确定的超标率77.7%、96.7%及41.9%.因此,具体重金属污染场地评估项目中,应避免因直接以文献报道的区域背景浓度作为标准进行评估而使结论缺乏客观性,并导致后续修复过程中投入过多不必要的修复资金.     

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.     

我国污染场地风险评估发展历程概述

风险评估是污染场地再开发利用的关键步骤之一。我国引入污染场地风险评估至今已有20多年。目前,我国基本上形成了基于风险的污染场地环境管理技术体系。但由于我国的风险评估主要是引进发达国家早期的风险评估方法,在实际应用中存在过于保守的情况,因此,本文建议应进一步开展基于土壤污染物形态归趋等方面的精细化风险评估理论与方法研究,研究制定基于不同形态的土壤污染物风险筛选值和修复目标值,以解决目前因评估结果过于保守而导致过度修复的问题。