多環芳烴類污染場地地下水風險評估參數敏感性分析

任 璇，高 越，張 吉

(1.天津市勘察設計院集團有限公司，天津 300000；2.南開大學 環境科學與工程學院，天津 300712；3.天津市生態環境科學研究院，天津 300000)

農藥、殺蟲劑、樹脂、潤滑劑、染料、人工色素等化工產品的制備過程產生的廢水、廢渣的排放是環境中多環芳烴類污染物的重要人為來源，廣泛的來源使其污染周圍的土壤和地下水，嚴重威脅人體健康[1-2]。多環芳烴類污染物具有致癌、致畸、致突變和高毒性，為了保護人體健康，需要根據場地未來用地規劃及水文地質條件等對場地進行人體健康風險評估，以確定最終的健康風險水平與修復目標[3]。污染場地地下水風險評估涉及的相關參數較多，主要包括人體暴露參數、建筑物參數、場地和土壤參數等，準確選擇適合特定污染場地的參數值難度較大，而參數敏感性分析能夠識別出對模型輸出結果影響較大的參數，可有效減少參數值選取的不確定性，提高地下水風險評估的準確性與科學性[4]。

本研究以華北平原某多環芳烴類污染場地為例，選取苯并(a)芘為目標污染物，進行地下水風險評估模型參數的敏感性分析，進而確定敏感性較大的參數，為后續風險評估參數的取值提供科學依據。

1 場地概況

研究場地歷史上曾生產聚醚多元醇及聚合物多元醇，生產期間內場地內建設有一處燃煤鍋爐，造成土壤和地下水中萘、苯并(a)蒽、苯并(a)芘等污染物超過相應的標準，本場地未來規劃為倉儲物流用地。本場地包氣帶厚度約為1.50 m，潛水含水層厚度約8.50 m，主要由全新統上組陸相沖積層粉質黏土(地層編號④1)，全新統中組海相沉積層粉質黏土(地層編號⑥1)、粉土(地層編號⑥2)組成，潛水含水層的相對隔水底板為全新統下組沼澤相沉積層粉質黏土(地層編號⑦)。本場地地下水流向為自西向東，水力坡度約為1‰。

2 評估過程

本研究場地地下水健康風險評估優先選用HJ 25.3-2019推薦的模型及參數，其中土壤含水率和地下水埋深等參數優先采用場地實測值。地下水風險評估的主要步驟包括：危害識別、暴露評估、毒性評估、風險表征以及控制值計算，其中在進行風險表征時要進行不確定性分析，主要包括暴露途徑風險貢獻率分析與模型參數敏感性分析[5]。

研究場地未來規劃為倉儲物流用地，屬于GB36600中的第二類用地，場地敏感受體為成人，地下水苯并(a)芘暴露途徑為通過呼吸吸入室內外地下蒸汽，建立的概暴露念模型如圖1所示。呼吸吸入暴露途徑下，涉及到的苯并(a)芘毒性參數為呼吸吸入致癌斜率因子(SFi)和呼吸吸入參考劑量(RfDi)，以上兩個毒性參數均根據HJ 25.3-2019中的外推模型計算。通過地下水苯并(a)芘暴露量、毒性參數以及實測的污染物濃度可計算致癌風險值與危害商。

圖1 污染場地暴露概念模型

3 參數敏感性分析

3.1 敏感性分析方法

在進行參數敏感性分析時，先要進行目標污染物單一暴露途徑的貢獻率分析，當單一暴露途徑風險貢獻率超過總風險水平20%時，需對與該暴露途徑相關參數的敏感性進行分析，以確定影響風險水平的主要參數，以及各個參數的影響程度[5]。

本次參數敏感性分析選用單因素局部分析法，局部參數分析法用于研究單個參數的變化對模型計算結果的影響，分析時需改變某一分析參數的數值，其他參數保持不變，本次將所研究的參數增加或減少一個幅度如10%或20%，其他參數不變，來觀察模型輸出結果的變化情況。單一暴露途徑風險貢獻率計算公式見公式(1)，敏感性分析方法見公式(2)。

(1)

式中：PCRi為苯并(a)芘第i種暴露途徑的風險貢獻率，無量綱；CRi為苯并(a)芘第i種暴露途徑的風險水平，無量綱；CRn為苯并(a)芘所有暴露途徑的風險水平，無量綱。

(2)

式中：SR為模型參數敏感性比例，無量綱；P1為模型參數P變化前的數值；P2為模型參數P變化后的數值；X1為按P1計算得到的風險水平，無量綱；X2為按P2計算得到的風險水平，無量綱，其中風險水平包括致癌風險和危害商。

3.2 參數選取

本研究通過對比《建設用地土壤污染風險評估技術導則》(HJ25.3-2019)、《場地環境調查與風險評估技術導則》(DB 50/T725-2016)、《污染場地風險評估技術導則》(DB 33/T 892-2013)、《上海市污染場地風險評估技術規范(試行)》中人體暴露參數、建筑物參數給出的推薦值情況，從中選取取值有差異的參數，具體情況見表1。本次研究從表1各風險評估導則中取值有差異的推薦值中選取參數作為參數敏感性分析的對象。

表1 風險評估導則參數推薦值比較

根據研究場地地下水苯并(a)芘單一暴露途徑風險貢獻率分析，呼吸吸入室外地下水蒸汽的暴露途徑貢獻率占比為91.34%，為主要的暴露途徑，主要是因為苯并(a)芘為半揮發性有機物，很難穿透地基與墻體裂隙進入室內，地下水苯并(a)芘單一暴露途徑風險貢獻率見表2。

表2 暴露途徑風險貢獻率

通過以上地下水苯并(a)芘單一暴露途徑風險貢獻率分析以及各風險評估導則推薦值的取值情況，最終選取EFOa、BWa、DAIRa、ATca、ATnc以及土壤特征參數Pws(取值0.227 mg/kg)、ρs(取值2.65 kg/dm3)、ρb(取值1.5 kg/dm3)作為參數敏感性分析對象。

3.3 分析結果

通過上文選取的參數進行10%或20%的變幅后帶入到苯并(a)芘污染地下水致癌風險和危害商的計算模型中進行參數敏感性分析，敏感性分析結果見表3、表4、圖2和圖3。

圖2 致癌風險參數敏感性分析結果 圖3 危害商參數敏感性分析結果

表3 致癌風險參數敏感性分析結果

表4 危害商參數敏感性分析結果

由以上的分析結果可知研究場地地下水苯并(a)芘致癌風險和危害商對所選參數的敏感性一致，其中敏感性最大的為ρb，不敏感的參數主要為BWa、和DAIRa，主要是因為在計算研究場地地下水暴露量和外推苯并(a)芘毒性參數時均涉及到BWa和DAIRa兩個參數，兩個參數對最終風險水平的影響相互抵消。所選取的8個參數對地下水苯并(a)芘風險水平影響排序為ρb>Pws>ρs>ATca(ATnc)>EFOa，其中沒有影響的參數為BWa和DAIRa。

4 結語

多環芳烴類污染場地地下水風險評估參數敏感性分析采用局部敏感性分析方法進行計算研究，由計算結果可知，所選取的8個參數對多環芳烴類污染場地地下水風險水平影響排序為ρb>Pws>ρs> ATca(ATnc)>EFOa，其中沒有影響的參數為BWa、和DAIRa。