典型石油烴污染場地土壤與地下水環境風險評估

張亞尼,鄧小文，袁雪竹

(1.天津市生態環境監測中心，天津 300191；2.天津市生態環境保護科學研究院，天津 300191)

1 引言

石油烴是一種復雜的混合物，含有許多單一組分，每種化合物有其特定的化學和毒理學特性[1]，有些具有致癌性，有些則會造成持久性污染[2]。石油烴進入環境后，由于其遷移及轉化過程復雜多變，會對土壤和地下水帶來較大環境風險，且難以清理整治。此外，環境中的石油烴污染物可經由口、皮膚等途徑攝入人體，對人的神經系統、泌尿系統、呼吸系統、循環系統、血液系統造成危害，長期接觸還會危害人體器官[3]。因此，此類污染物對生態環境和人體健康的潛在風險一直是人們關注的焦點[4]，開展石油烴污染場地土壤和地下水環境風險評估具有重要的現實意義[5～11]。本研究以某典型石油烴污染場地為例，對其進行了土壤和地下水環境風險評估，探討了所選總石油烴污染場地土壤和地下水環境風險，以期為該污染場地的修復治理提供依據，并為典型石油烴類污染場地的風險評估的一般方法提供借鑒。

2 材料與方法

2.1 場地描述

本研究選擇某有機化工廠場地，場地占地總面積約1.2萬m2，所在區域是居住人口相對密集的居民區，四周絕大多數為居民小區和學校，500 m之內的居民小區和學校等敏感建筑就有20個左右，地塊北側沿街地段正在籌建商業樓房。該有機化工廠生產過程中曾使用汽油、機油等原料，目前已停產，場地完整并未拆遷，場地平整。

2.2 樣品采集與分析

根據前期歷史資料收集、人員訪談和場地勘察信息總結，該場地存在潛在污染源7個，其中原廠排放5個，潛在泄漏源2個，涉及的污染物包括重金屬、總石油烴、多環芳烴、苯系物等揮發性和半揮發性有機物。

基于上述場地調查分析，將對該污染場地進行3次采樣調查。第1次采樣選取16個采樣點對場地13種重金屬進行采樣調查，以確定場地土壤是否受到重金屬污染；第2次采樣共布設9個土壤采樣點(S1～S9)，其中含有4個地下水采樣點(S1、S6、S7、S9)，進一步確定土壤中有機物污染情況及地下水環境是否受到污染；第3次采樣根據第2次采樣結果對廠區可能的污染區域范圍進一步加密布點采樣，共布設6個土壤采樣點(S10～S15)。場地的平面布局、樣點分布如圖1所示。土壤樣品采樣深度為0～9.5 m，采樣間隔為1 m；地下水采樣共設置4個地下水監測井，平均深度4.0～9.5 m。

2.3 三次采樣調查結果

第1次采樣測試結果顯示，所有點位土壤樣品中重金屬含量均未超標，即目標場地土壤未受到重金屬污染。由第2次采樣調查結果可知場地內S1和S7號點位所在區域的土壤中存在總石油烴(

2.4 研究方法

本研究采取美國Oklahoma建立的分層次總石油烴TPH場地評價方法[13]，該方法將TPH定義為C6～C35的總石油烴，并將其分為汽油組分(C6～C12)，柴油組分(C13～C27)和潤滑油組分(C28～C35)。由于總石油烴污染物組成成分復雜，主要由烴類物質組成，且僅有少部分多環芳烴的某些組分具有致癌性，因此只表征非致癌危害商與非致癌風險控制值[14]。評估過程依據我國環境保護部編制的《污染場地風險評估技術導則》(發布稿)(以下簡稱《導則》)及 USEPA商值評估方法，通過計算場地人體對土壤及地下水的攝入量來分析場地人體健康風險。由于該場地未來用地還在進一步的規劃中，但目前人口居住密集，四周絕大多數為居民小區和學校，故以居住用地來進行此次風險評估。

圖1 廠區平面布局及土壤與地下水采樣布點

2.4.1 非致癌危害商

本研究中污染物非致癌風險的計算見公式(1)、(2)：

(1)

(2)

式(1)、(2)中，HQs、HQgw分別表示土壤、地下水中單一污染物經所有暴露途徑的危害指數，無量綱；Csur、Csub分別為表層土壤和下層土壤中污染物濃度(mg/kg)；SAF為參考劑量分配系數，無量綱；Cgw為地下水中污染物濃度(mg/L)；RfDo、RfDd、RfDi分別為經口攝入參考劑量，皮膚接觸參考劑量和呼吸吸入參考劑量(mg/(kg/d))；OISERnc、DCSERnc、PISERnc、IOSERnc1、IOSERnc2、IIVERnc1、IOVERnc3、IIVERnc2分別為經口攝入，皮膚接觸，吸入土壤顆粒物，吸入室外空氣中來自表層土壤的氣態污染物，吸入室外空氣中來自下層土壤的氣態污染物，吸入室內空氣中來自下層土壤的氣態污染物對應的土壤暴露量(非致癌效應)(kg·(kg·d))，吸入室外空氣中來自地下水的氣態污染物，吸入室內空氣中來自地下水的氣態污染物;nc為非致癌效應。

2.4.2 風險控制計算

按照《導則》，風險控制值是基于可接受致癌風險為10-6及危害商為1[15,16]的基礎，達到風險控制值的場地基本能滿足土地使用要求，不會對范圍內的人體健康和動植物造成危害。

基于6種土壤暴露途徑綜合非致癌效應的土壤風險控制值的計算見公式(3):

HCVSn=

(3)

式(3)中，HDVSn為基于6種土壤暴露途徑綜合非致癌效應的土壤風險控制值，(mg/kg)；RfDo、RfDd、RfDi見公式(1)、(2)；SAF為暴露于土壤的參考劑量分配系數，無量綱；AHQ為可接受危害商值，無量綱；OISERnc、DCSERnc、PISERnc、IOSERnc1、IOSERnc2、IIVERnc1見公式(1)、(2)。

基于3種地下水暴露途徑綜合非致癌效應的土壤風險控制值的計算見公式(4)：

(4)

式(4)中，HCVGn為基于3種地下水暴露途徑綜合非致癌效應的地下水風險控制值，(mg/kg)；AHQ見公式(3)；WAF為暴露于地下水的參考劑量分配比例，無量綱；RfDo、RfDi見公式(1)；IOVERnc3、IIVERnc2見公式(2)；CGWERnc為飲用水受地下水對應的地下水的暴露量(非致癌效應)，(L/(kg/d))。

3 結果與討論

3.1 污染物分布特征及污染源確認

對樣品進行分析得出：目標場地土壤與地下水中總石油烴檢出濃度較高，在檢測的土壤樣品中，總石油烴(

3.2 風險評價計算結果及分析

3.2.1 土壤

對總石油烴(C6-C8、TPH>C8-C10、TPH>C10-C12、TPH>C12-C16、TPH>C21-C355個碳段最大值，計算結果見表2，從表中可以看出場地內總石油烴(C21-C35環境風險未超過可接受風險水平。其中，TPH>C8-C10碳段非致癌危害商最高達13400，TPH>C10-C12碳段非致癌危害商最高也達1220，根據TPH碳段的劃分可以看出，這兩個碳段均屬于汽油組分，這與原廠大量使用汽油原料密切相關，說明該場地可能對該居住用地人群產生較大的非致癌危害，且主要原因是由于汽油原料的使用或泄露。因此需針對該污染場地土壤中污染情況進行修復治理，并以總石油烴(

表1 污染源確認

表2 土壤中危害商及風險控制值計算結果

3.2.2 地下水

同利用總石油烴(TPH>C8-C10、TPH>C10-C12、TPH>C12-C16、TPH>C16-C21)的最大值進行計算，計算結果見表3，從表中可以看出總石油烴中TPH>C8-C10、TPH>C10-C12和TPH>C12-C163個碳段危害商均大于1，高于可接受水平。其中，TPH>C10-C12碳段的非致癌危害商為454，該碳段屬于汽油組分，處于較高危害水平，但低于同碳段土壤的非致癌危害商，說明該碳段汽油組分對土壤影響較大；TPH>C12-C16碳段的非致癌危害商最高達2030，該碳段屬于柴油組分，且其高于同碳段土壤的非致癌危害商，說明該碳段柴油組分易縱向遷移，其地下水環境風險影響較土壤更為嚴重。

表3 地下水危害商及風險控制值計算結果.

4 結論

所選污染場地土壤和地下水均存在總石油烴超標現象，根據總石油烴碳段劃分，主要超標組分為汽油和柴油組分，汽油為原廠主要生產原料之一，柴油可能是由汽油和機油發生轉化而產生。計算得到總石油烴在土壤和地下水中非致癌危害商最大值分別為13400和2030，均遠大于1，說明該污染場地對居住地人群可能會造成一定的健康風險。由此，需針對該場地具體污染現狀制定修復治理方案，以防對周圍人群帶來健康風險。根據廠區布局、采樣布點及場地水文地質情況，可判斷該場地污染物的主要排放源為生產車間，潛在污染源為罐區，污染原因可能是油管泄漏。因此，此類化工廠在日常生產過程中不僅要采取環保措施使生產和排放過程達標，還要嚴格注意檢查原料等的存放是否對環境產生不良影響，危害人體健康，以免造成不必要的經濟損失，同時應加強培養企業的環保及健康意識。