甲苯污染場地基于人體健康的風險評估

桂時喬

(1.蘋果采購運營管理(上海)有限公司，上海 200135;2.上海格林曼環境技術有限公司，上海 200001 )

江蘇的某精細化工廠始建于20 世紀90年代初。由于歷史原因，位于該廠的維生素車間發生過甲苯泄漏，導致了周圍的土壤和地下水受到不同程度的污染。

土壤和地下水受石油烴類污染以其污染普遍、危害性巨大、去除困難以及治理費用昂貴而受到各國環境學者和水文地質學者的關注。受到石油烴污染的地下水，在污染源控制后，一般幾十年都難以在自然狀態下使水質復原［1］。

鑒于現場的土壤和地下水污染的情況，現場已于2010年6月至2011年12月之間委托了專業的公司進行了土壤和地下水調查，以了解現場確切的污染狀況。于2012年7月對污染區域進行基于人體健康的風險評估，以確定污染的修復目標值和修復范圍。

1 污染場地背景概況

1.1 泄漏事故回歸

該廠的維生素車間于2009年停產改造，在施工過程中發現一根埋地的連接于儲罐和反應釜的管道已經破裂，并且發現周邊的土壤和地下水都不同程度的受到了污染。

1.2 土壤和地下水調查結果概述

1.2.1 污染區域地質和水文地質情況

根據現場的鉆孔情況，污染區域的淺層地質狀況如下:

靜止地下水位約為地表以下0.6～1.0m。根據地表水流，地下水的流向大致為向東流向旁邊的馬汊河。

1.2.2 現場觀察結果

現場先后在污染區域鉆有35 個土孔，并在其中的10 個土孔位置安裝了地下水監測井(圖1)。調查過程中共采集了96 個土樣，并使用便攜式PID 檢測儀在現場對土壤進行了半定量的揮發性有機物檢測。采樣過程中發現部分土樣帶有明顯的有機溶劑異味，并且部分土壤樣品的PID 讀數超過了10000ppm。調查過程中在一些點位也發現了輕質非水相液體(LNAPL)的存在。調查過程中先后選取了35 個土樣和10 個水樣送到了實驗室分析。實驗室結果顯示，部分樣品中的苯和甲苯濃度超出了評價標準，具體如下:

·地下水樣品中苯的檢出濃度在“未檢出”至295μg/L 之間，其中5 個樣品超標

·地下水中樣品甲苯的檢出濃度在“未檢出”至514000μg/L 之間，其中6 個樣品超標

·土壤樣品中苯的檢出濃度在“未檢出”至0.96mg/kg 之間，其中41 個樣品超標

·地下水中樣品甲苯的檢出濃度在“未檢出”至1673mg/kg 之間，其中16 個樣品超標

表1 土層性質

2 風險評估

2.1 風險評估模型

基于人體健康的風險評估過程非常復雜，需要考慮各種污染物的遷移特點及對人群的暴露途徑、污染物的毒理學信息等。為了簡化風險評估工作流程并且提高工作效率，一些模型被開發出來，目前國際上應用較廣的基于風險的土壤標準獲取模型有美國的Risk Based Corrective Action(RBCA)和英國的Contaminated Land Exposure Assessment(CLEA)等環境風險評估軟件［2］。中國科學院南京土壤研究所于近期開發了健康和環境風險評估軟件(簡稱為HERA 軟件)，該軟件涵括了RBCA、CLEA 和中國《污染場地風險評估技術導則》中的模型和計算方式。本項目采用了HERA 軟件進行了模型計算。

2.2 風險評估

(1)暴露評估

本場地的土地使用類型為工廠用地。本項目的污染源如下:

·表層污染土壤(包氣帶，≤1m)，地表至地表以下1 米的區域

·下層污染土壤(包氣帶，＞1m 且≤地下水水位)，地表以下1 米至地下水水位的區域

·受污染的淺層地下水

場地污染物主要通過空氣和水等介質進行遷移。土壤和地下水中的揮發性有機物以蒸汽和土壤飄塵的形態通過大氣擴散方式進行遷移;上層土壤中的污染物可通過地表徑流擴散到場地各處;上層和下層土壤中的污染物可通過滲透方式進入地下水體，并擴散到場地各處;污染土壤還可經由人類活動(如踩踏、挖掘)遷移到場地各處;地下水中的污染物可借助地下水流遷移。由于現場周邊都為企業而且近距離不存在居民區等敏感點，本次風險評估主要考慮現場員工的健康風險。對于苯和甲苯污染的土壤，受體處于污染環境中可能通過口腔攝入、呼吸攝入及皮膚接觸三種途徑受到暴露。

(2)毒性評估

本評估報告依照國際癌癥研究署IARC 和美國環保局IRIS 的研究成果進行關注污染物致癌毒性判定。結果顯示苯具有致癌性，本報告將既評估其致癌風險，又評估其非致癌風險;甲苯不具有致癌性，本報告將只評估其非致癌風險。

本項目的毒性因子選自于《污染場地風險評估技術導則》(HJ25.3－2014)，包括口服致癌斜率、呼吸致癌斜率、非致癌參考劑量和參考濃度(見表2，表3)。

表2 關注污染物致癌性毒性因子參數表

表3 關注污染物非致癌性毒性因子參數表

(3)風險表征

本次評估針將對苯和甲苯兩種關注污染物使用量化的方法，從致癌風險和非致癌風險兩方面，表征關注污染物對不同受體的健康影響。本次模型計算中所采用的土壤性質參數、地下水性質參數、建筑物特征參數和空氣特征參數部分從前期的場地調查結果中得到，部分直接采用了HERA 軟件中的默認參數。

模型計算結果顯示共有4 個點位的表層土壤樣品的總致癌風險值超出了10－6;9 個點位的表層土壤樣品的總非致癌危害商超出了1 。共有9 個點位的下層土壤樣品的總致癌風險值超出了10－6;10 個點位的土壤樣品的總非致癌危害商超出了1。共有5 個點位地下水樣品的總致癌風險值超出了10－6;6 個點位地下水樣品的總非致癌危害商超出了1。部分表層土壤風險表征計算結果見表4。

表4 部分表層土壤樣品風險表征計算結果

2.3 現場修復目標值和修復范圍確定

本項目按照中國《污染場地風險評估技術導則》(HJ25.3－2014)將單個污染物對受體在所有暴露途徑下的致癌風險可接受水平定為10－6;單個污染物對受體在所有暴露途徑下的非致癌危害商可接受水平定位1。

本次修復目標值計算采用了HERA 軟件，并選用了HJ25.3－2014 中的風險評估模型。計算結果見表5。

表5 修復目標值

根據場地環境調查的結果和修復目標，需要修復的受苯和/或甲苯污染的土壤體積預計為5000m3;需要修復的受苯和/或甲苯污染的地下水體積預計為8000m3。部分污染土壤的修復范圍見圖1。

3 結論和建議

結論如下:

(1)通過風險評估可以計算由于土壤和地下水污染對敏感受體的風險，并確定土壤和地下水污染的修復范圍和修復目標。

(2)風險評估過程復雜，涉及到大量的參數確定和模型計算，運用可信的商業模型軟件可以大大降低計算時間，提高工作效率。

建議如下:現場進一步采用合理的方式對污染的土壤和地下水進行修復。鑒于現場的污染特性和土壤特性，可以先使用多項抽提(MEP)的方式去除游離態的甲苯(LNAPL)，然后在使用生物法吸附于土壤和溶解于地下水中的甲苯進行生物降解去除［3］。

圖1 受甲苯污染土壤修復范圍圖

［1］汪春香，孟凡生，王業耀．石油烴污染地下水的修復［J］．新疆環境保護，2005，27(2):25－28．

［2］Mark Hosfold．Human Health Toxicological Assessment of Contaminants in Soil［EB/OL］．http://www．environment－agency．gov．uk/static/documents/Research/TOX_guidance_report－final．pdf．

［3］Philip B Bedient，Hanadi S．Rifai，Charles J．Newell．Ground Water Contamination Transport and Remediation［M］．US:Prentince－Hall Inc．，1999．