我国南方某沿江腾退化工污染场地土壤与地下水风险评估.pdf

第 卷第 期 年 月环境生态学 生态调查与评估我国南方某沿江腾退化工污染场地土壤与地下水风险评估周美春任富天马 晨彭 倩刘 翠王 超黄 蕾(.江苏中吴环保产业发展有限公司江苏 常州.南京大学 环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室江苏 南京)摘要:以长江经济带某沿江化工企业腾退地块为例开展了典型沿江腾退地块土壤与地下水的人体健康风险评估和污染现状评价 结果表明:场地土壤污染相对较轻无关注污染物地下水存在一定程度的污染关注污染物包括苯、甲苯、二氯乙烷和 地块土壤和地下水中污染物风险值均不超过可接受风险水平但苯的致癌风险和非致癌危害商贡献率最大对于企业历史生产区域存在污染物超标但风险可接受长期监测和回顾性风险评估是地块未来风险管控的重点关键词:化工污染场地腾退地块土壤与地下水风险评估中图分类号:文献标识码:文章编号:().(.).().:.:收稿日期:基金项目:国家重点研发计划()资助作者简介:周美春()女江西高安人硕士高级工程师主要从事土壤与地下水风险管控研究通讯作者:黄蕾:.随着我国经济发展和城镇建设速度的加快产业结构和城市布局调整特别是“退二进三”政策的实施以及履行国际公约(如 公约)的需要导致一些地区出现大量工业遗留、遗弃场地 尤其在长江经济带“共抓大保护不搞大开发”的战略部署下沿江 内所有化工企业“关改搬转”在长期生产过程中工业遗留场地会对场地及周边土壤和地下水造成不同程度的污染 腾出的工业企业场地作为城市建设用地被再次开发利用当土地利用方式变得更为敏感时(如从工业用地变为居住用地)如果不进行适当的整治工业遗留场地的污染物可能对施工人员和居民身体健康造成巨大危害甚至成为社会不稳定的因素沿江化工企业有机污染复合多源区域地貌地质复杂多样含水层渗透性差异大地表水地下水频繁交互场地污染特征及机制不清 同时土壤和地下水污染是一个长期蓄积过程具有复杂性、隐蔽性、不可逆转性的特点土壤和地下水一旦受到污染恢复治理难度大即使彻底消除污染源也需十几年甚至几十年才能恢复 在企业退出的过程中原有地块因为常年受到工业企业污染土壤和地下水受到破坏若不进行相关污染分析和风险评估将威胁长江生态保护 因此对工矿企业腾退地块进行环境调查和风险防范是非常有必要环 境 生 态 学第 期的有助于最大限度地减少污染物的影响并确保场地恢复到安全状态本研究以长江经济带某沿江腾退化工企业为研究对象开展场地土壤与地下水污染特征调查通过人体健康风险评估和基于内梅罗污染指数的地下水环境污染现状评价探讨典型污染物在土壤与地下水环境中的风险并制定化工企业腾退地块长期风险管控的相关措施以期为类似大型污染场地地下水环境管理及资源保护提供科学参考 材料与方法 场地概况本研究选择的腾退化工企业地块位于长江中下游平原占地面积 万 主要生产车间包括树脂系列产品生产、磺胺类车间、丁硫脲车间、酸类生产车间和 氯氯甲基吡啶车间 该化工企业于 年开始生产活动 年停产关闭地块污染调查随后开展用地规划目前仍为工业用地后续本地块拟开展“长江大保护”建设场地最北侧距离长江仅 地块地形较为平整地表相对高差 场地在最大勘察深度 范围内的土层均为第四系全新统()冲积层及上更新统()冲积层 自上而下共划分为 层土壤种类包括:素填土(平均埋深 下同)、粉质黏土()、淤泥质粉质黏土()、黏土()、粉土夹粉砂()、粉砂()、粉质黏土夹粉砂()、粉质黏土()、粉土()、粉砂()场地地下水按其埋藏条件可划分为潜水和承压水两种:第一层潜水层厚度为 第二层潜水层厚度为 浅层承压水上段厚度为 浅层承压水下段厚度为 地块内地下水大致流向为由南向北受到长江和东侧某河流的补给 样品采集与分析测定根据原化工企业厂区场地内不同的功能分区和污染源分布本次土壤和地下水污染状况调查将地块分为 个区域如图 所示点位主要分布在可能污染的区域:生产车间、储罐区、接卸区、仓库和生产辅助区域等并兼顾整个场地区域内外 结合现场踏勘基础按照原环境保护部发布的建设用地土壤环境调查评估技术指南进行土壤和地下水采样点位布设 对于根据污染识别和初步调查筛选的涉嫌污染的区域土壤采样点位数每为 不少于 个其他区域每 不少于个地下水图 土壤与地下水采样点位和地块分区.年周美春等:我国南方某沿江腾退化工污染场地土壤与地下水风险评估采样点位数每 不少于 个 场地调查包括两轮采样调查第一轮采样调查:探明场地内污染因子分布情况第二轮采样调查:对第一轮疑似污染区域进行加密布点同时对密度不足的区域进行补充采样 土壤样品采用 设备进行机械钻井和土孔钻探取样采样深度 每隔 采集 个样品 场地内土壤调查点位共计 个其中场地内 个场地外 个 地下水的样品采集、样品运输和质量保证等按照地下水环境检测技术规范(/)和地块土壤和地下水中挥发性有机物采样技术导则()执行地下水调查点位共计 个其中场地内 个场地外 个井深 点位布设和地块分区如图 所示考虑到场地历史资料收集的局限性、有效性和场地调查的不确定性本地块地下水监测需要兼顾常规监测项目和特征因子包含土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)中建设用地土壤污染风险筛选的必测项目 根据厂区生产产品的相关特征列出分析测定中关注的土壤和地下水污染物因子如下所示:基本理化性质:常规项目:重金属 项(砷、镉、六价铬、铜、铅、汞、镍、锑)、总石油烃()、挥发性有机物(含单环芳香烃等)、半挥发性有机物(含苯胺类、酞酸酯类等)特征因子与有机全扫描:氟化物、氰化物、丁酮、环氧丙烷、双环戊二烯、丙烯醛、丙烯腈、杀虫剂和除草剂 现场采样过程中若发现土壤或地下水异常情况包括气味、颜色、非土相物质等将对异常点位样品进行有机全扫描了解其主要有机因子成分土壤和地下水样品采集后置于低温箱中保存并及时送至实验室分析 在现场直接测定重金属分析使用电感耦合等离子体质谱法和原子荧光法样品中有机污染物分析方法采用气相色谱法/质谱法遵循 标准方法、场地内布设了 个土壤理化性质调查点根据土层岩性变化在不同深度和位置处采集原状土壤样品按照土壤农业化学分析方法测定土壤的基本理化性质包括土壤粒径分布、含水率、孔隙率、干密度、渗透系数等(表)表 土层划分与土壤理化性质参数 深度/土质土壤粒径分布砂粒/粉粒/黏粒/含水率/孔隙率/干密度/()渗透系数垂直/()水平/()填土 粉质黏土 淤泥质粉质黏土 淤泥质粉质黏土 淤泥质粉质黏土 粉质黏土 评价方法人体健康风险评估:依据我国生态环境部编制的建设用地土壤污染风险评估技术导则()及美国材料与测试协会()基于风险的校正行动指南应用生态环境部南京环境科学研究所和浙江大学环境健康研究所研发的污染场地风险评估电子表格根据风险评估的多层次性计算污染物的致癌风险和非致癌危害商为评估受污染的地下水的环境风险程度使用内梅罗综合污染指数法进行评价 公式如下:/()/()()/()式中为第 种污染物的实际浓度为第 种污染物的阈值浓度为第 种污染物的单因子污染程度为所有 的平均值为 的最大值 为内梅罗指数利用上述计算公式可以得出污染地块的综合污染指数再与评价等级表相对比即可判定该地块的污染状况 评价等级表如表 所示环 境 生 态 学第 期表 内梅罗污染指数评价等级 污染等级污染程度 严重污染 结果与讨论 场地概况保护人体健康风险评估 危害识别场地环境调查、布点、采样和分析结果表明场地土壤和地下水受到不同程度的污染部分挥发性有机物的检出浓度较高 初步判断苯、甲苯、石油烃()和 二氯乙烷为土壤与地下水中潜在的关注污染物(表)土壤污染相对较轻在分析检测的 个土壤样品中共检测土壤因子 种检出土壤因子 种检出率 取得 个土壤检测因子检出数据其中无超标数据数据达标率 点位达标率 地下水环境质量按照地下水质量标准(/)中类水限值评估地下水存在一定程度的污染在分析检测的 个地下水样品中共检测地下水因子 种检出地下水因子 种检出率 取 表 地下水中关注污染的浓度范围及数据统计 ()关注污染物浓度范围导则计算第二类用地筛选值地下水质量标准类最终确定地下水筛选值超筛选值倍数苯 甲苯 二氯乙烷 (芳香烃)(芳香烃)得 个地下水检测因子检出数据其中 个超标数据数据超标率 个超标点位点位超标率 暴露评估该场地目前用地规划仍为工业用地后续本地块拟开展“长江大保护”建设厂区平整后实施了绿色生态恢复工程 进行 防渗膜铺设用作水平阻隔并整体覆土 地下水作为该场地的污染源从保护人体健康角度分析不考虑饮用地下水且无室内情景受体的暴露途径为吸入室外空气中来自地下水的气态污染物 第二类用地方式下成人的暴露期长、暴露频率高根据成人的暴露期来评估污染物的致癌风险和非致癌效应对于污染物理化和毒性参数、人体暴露特征参数主要选择建设用地土壤污染风险评估技术导则()中规定的参数推荐值对于地块土壤与地下水特征参数主要通过场地环境调查实测获得(表)第二类用地受体暴露参数、建筑物特征参数、空气特征参数来源于导则中的推荐值表 暴露评估部分参数 参数名称单位取值土壤容重(包气带)/土壤含水率/污染土层顶部到地下水面的距离 空气流速/土壤总孔隙度 包气带孔隙水体积比 包气带孔隙空气体积比 可接受致癌风险 包气带土壤有机碳含量 空气中可吸入颗粒物含量()/土壤有机质含量()/地下水埋深 毒性评估毒性评估强调环境污染物可能对人体健康产生的危害程度包括致癌效应和非致癌效应 吸入室外空气中来自地下水的气态污染物暴露途径下污染物的相关毒性参数如表 所示 年周美春等:我国南方某沿江腾退化工污染场地土壤与地下水风险评估表 关注污染物的毒性参数 毒理性质经口摄入致癌斜率因子呼吸吸入单位致癌因子经口摄入参考剂量呼吸吸入参考浓度消化道吸收效率因子皮肤吸收因子编号中文名 编号/()/()/()/()苯 甲苯 二氯乙烷 风险表征计算得到地下水中单一因子最高浓度值对应的致癌风险及非致癌危害商值见表 地下水各关注污染物最高浓度值对应的致癌风险均不超过 对应的非致癌危害商均不超过 非敏感用地条件下该地块地下水只有一种暴露途径即吸入室外空气中来自地下水的气态污染物该途径的贡献率为 依据地块地下水中不同因子的风险贡献率可以发现关注因子苯的致癌风险和非致癌危害商贡献率最大表 第二类用地条件下地下水中单一因子最高浓度值对应的致癌风险及非致癌危害商值 因子最高浓度吸入室外空气中来自地下水的气态污染物合计风险贡献率/致癌风险苯 甲苯 二氯乙烷 芳香烃 因子最高浓度吸入室外空气中来自地下水的气态污染物合计风险贡献率/非致癌风险苯 甲苯 二氯乙烷 芳香烃 地下水环境污染现状评价利用内梅罗指数计算方法针对每一个监测点位上的每一项拥有污染阈值浓度的污染物质进行计算得出每一个点位上的内梅罗污染指数并进行描述性统计如表 所示最小值和最大值之间相差较大平均值左偏且存在非常明显的差异性因此采用插值分析研究地块内部不同区域的污染情况如图 所示 整个地块出现两个较为明显的严重污染区域分别位于 区和 区这与样品测定结果相似 区 点和 区 点出现非常明显的超标情况因此未来风险管控进行监测时需要重点关注 区和 区污染点位必要时加大监测频率明确污染物原位衰减的离场迁移情况表 内梅罗指数描述性统计 项目数值项目数值最大值 标准差 最小值 变异系数平均值 图 地下水环境污染现状内梅罗指数空间插值图.沿江腾退地块地下水长期风险管控措施针对本污染场地中的污染物超标但致癌和非致癌风险未超过阈值的问题对于化工企业腾退地块可能存在土壤与地下水污染风险大加强风险管控和监管是确保未来土地开发利用符合土壤环境质量要求的基础()控制疑似污染源头 化工企业产品生产区环 境 生 态 学第 期和仓储区的地下水监测点位常常存在明显的污染物超标情况因此在未来长期管控此类腾退地块时需要严格监管历史生产过程中相关污染源的直接堆放和污染排放减少污染物直接迁移进入地下水环境的途径()末端治理土水共治 末端治理是最经典的污染地块管控措施当污染物排放进入环境之后果断采取措施及时净化环境介质阻断污染物迁移的路径 风险管控的目标既要保证土壤环境安全也要保证土壤中污染物向地下水中淋溶未来不会导致地下水环境形成不可预估的新风险()以长期监测为主的风险管控 对化工企业腾退地块进行长期跟踪监测和回顾性评估掌握污染物的原位衰减过程同时可以进行建模预测分析预测污染物浓度的时空变化规律 结论()该化工企业腾退地块土壤污染相对较轻检出污染物的浓度均未超过第二类用地筛选值标准地块内土壤中无关注因子地下水存在一定程度的污染存在 个超标点位关注污染物包括苯、甲苯、二氯乙烷和 共计 种()对于腾退地块二类用地方式下吸入室外空气中来自地下水的气态污染物是唯一的暴露途径 该地下水中关注因子致癌风险均不超过可接受风险水平 非致癌危害商均小于 地块土壤和地下水中污染物风险值均不超过可接受风险水平 但关注因子苯的致癌风险和非致癌危害商贡献率最大需要进行长期重点监测和管控()该地块未来风险管控进行监测时需要着重关注历史生产区域 区(磺胺 氯三氟烟酸生产区域)和 区(丁硫脲生产区)污染点位必要时加大该区域的监测频率明确污染物原位衰减的离场迁移情况参考文献 张丽娜姜林钟茂生等.基于用地规划的大型污染场地健康风险评估.环境科学研究():.周友亚姜林张超艳等.我国污染场地风险评估发展历程概述.环境保护():.杨宗帅魏昌龙宋昕等.基于 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