甲苯污染場地基于人體健康的風(fēng)險評估

桂時喬

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

江蘇的某精細(xì)化工廠始建于20 世紀(jì)90年代初。由于歷史原因，位于該廠的維生素車間發(fā)生過甲苯泄漏，導(dǎo)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(fèi)用昂貴而受到各國環(huán)境學(xué)者和水文地質(zhì)學(xué)者的關(guān)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(tài)下使水質(zhì)復(fù)原［1］。

鑒于現(xiàn)場的土壤和地下水污染的情況，現(xiàn)場已于2010年6月至2011年12月之間委托了專業(yè)的公司進(jìn)行了土壤和地下水調(diào)查，以了解現(xiàn)場確切的污染狀況。于2012年7月對污染區(qū)域進(jìn)行基于人體健康的風(fēng)險評估，以確定污染的修復(fù)目標(biāo)值和修復(fù)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(chǎn)改造，在施工過程中發(fā)現(xiàn)一根埋地的連接于儲罐和反應(yīng)釜的管道已經(jīng)破裂，并且發(fā)現(xiàn)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(diào)查結(jié)果概述

1.2.1 污染區(qū)域地質(zhì)和水文地質(zhì)情況

根據(jù)現(xiàn)場的鉆孔情況，污染區(qū)域的淺層地質(zhì)狀況如下:

靜止地下水位約為地表以下0.6～1.0m。根據(jù)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(xiàn)場觀察結(jié)果

現(xiàn)場先后在污染區(qū)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(jiān)測井(圖1)。調(diào)查過程中共采集了96 個土樣，并使用便攜式PID 檢測儀在現(xiàn)場對土壤進(jìn)行了半定量的揮發(fā)性有機(jī)物檢測。采樣過程中發(fā)現(xiàn)部分土樣帶有明顯的有機(jī)溶劑異味，并且部分土壤樣品的PID 讀數(shù)超過了10000ppm。調(diào)查過程中在一些點(diǎn)位也發(fā)現(xiàn)了輕質(zhì)非水相液體(LNAPL)的存在。調(diào)查過程中先后選取了35 個土樣和10 個水樣送到了實(shí)驗(yàn)室分析。實(shí)驗(yàn)室結(jié)果顯示，部分樣品中的苯和甲苯濃度超出了評價標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)

·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(biāo)

·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(biāo)

·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(biāo)

表1 土層性質(zhì)

2 風(fēng)險評估

2.1 風(fēng)險評估模型

基于人體健康的風(fēng)險評估過程非常復(fù)雜，需要考慮各種污染物的遷移特點(diǎn)及對人群的暴露途徑、污染物的毒理學(xué)信息等。為了簡化風(fēng)險評估工作流程并且提高工作效率，一些模型被開發(fā)出來，目前國際上應(yīng)用較廣的基于風(fēng)險的土壤標(biāo)準(zhǔn)獲取模型有美國的Risk Based Corrective Action(RBCA)和英國的Contaminated Land Exposure Assessment(CLEA)等環(huán)境風(fēng)險評估軟件［2］。中國科學(xué)院南京土壤研究所于近期開發(fā)了健康和環(huán)境風(fēng)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(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》中的模型和計算方式。本項(xiàng)目采用了HERA 軟件進(jìn)行了模型計算。

2.2 風(fēng)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(xiàng)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(qū)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(qū)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(zhì)進(jìn)行遷移。土壤和地下水中的揮發(fā)性有機(jī)物以蒸汽和土壤飄塵的形態(tài)通過大氣擴(kuò)散方式進(jìn)行遷移;上層土壤中的污染物可通過地表徑流擴(kuò)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(jìn)入地下水體，并擴(kuò)散到場地各處;污染土壤還可經(jīng)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(xiàn)場周邊都為企業(yè)而且近距離不存在居民區(qū)等敏感點(diǎn)，本次風(fēng)險評估主要考慮現(xiàn)場員工的健康風(fēng)險。對于苯和甲苯污染的土壤，受體處于污染環(huán)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(huán)保局IRIS 的研究成果進(jìn)行關(guān)注污染物致癌毒性判定。結(jié)果顯示苯具有致癌性，本報告將既評估其致癌風(fēng)險，又評估其非致癌風(fēng)險;甲苯不具有致癌性，本報告將只評估其非致癌風(fēng)險。

本項(xiàng)目的毒性因子選自于《污染場地風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)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(guān)注污染物致癌性毒性因子參數(shù)表

表3 關(guān)注污染物非致癌性毒性因子參數(shù)表

(3)風(fēng)險表征

本次評估針將對苯和甲苯兩種關(guān)注污染物使用量化的方法，從致癌風(fēng)險和非致癌風(fēng)險兩方面，表征關(guān)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(zhì)參數(shù)、地下水性質(zhì)參數(shù)、建筑物特征參數(shù)和空氣特征參數(shù)部分從前期的場地調(diào)查結(jié)果中得到，部分直接采用了HERA 軟件中的默認(rèn)參數(shù)。

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

表4 部分表層土壤樣品風(fēng)險表征計算結(jié)果

2.3 現(xiàn)場修復(fù)目標(biāo)值和修復(fù)范圍確定

本項(xiàng)目按照中國《污染場地風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)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(fēng)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(fù)目標(biāo)值計算采用了HERA 軟件，并選用了HJ25.3－2014 中的風(fēng)險評估模型。計算結(jié)果見表5。

表5 修復(fù)目標(biāo)值

根據(jù)場地環(huán)境調(diào)查的結(jié)果和修復(fù)目標(biāo)，需要修復(fù)的受苯和/或甲苯污染的土壤體積預(yù)計為5000m3;需要修復(fù)的受苯和/或甲苯污染的地下水體積預(yù)計為8000m3。部分污染土壤的修復(fù)范圍見圖1。

3 結(jié)論和建議

結(jié)論如下:

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

(2)風(fēng)險評估過程復(fù)雜，涉及到大量的參數(shù)確定和模型計算，運(yùn)用可信的商業(yè)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(xiàn)場進(jìn)一步采用合理的方式對污染的土壤和地下水進(jìn)行修復(fù)。鑒于現(xiàn)場的污染特性和土壤特性，可以先使用多項(xiàng)抽提(MEP)的方式去除游離態(tài)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(jìn)行生物降解去除［3］。

圖1 受甲苯污染土壤修復(fù)范圍圖

［1］汪春香，孟凡生，王業(yè)耀．石油烴污染地下水的修復(fù)［J］．新疆環(huán)境保護(hù)，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．