鹿守敢,孟慧芳
(江蘇方正環(huán)保設(shè)計(jì)研究有限公司, 江蘇 徐州 221000)
為滿足城市建設(shè)用地需要,我國(guó)已逐步實(shí)施“退二進(jìn)三”、“退城進(jìn)園”和“產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移”等政策,許多大中城市正面臨重污染工業(yè)企業(yè)的關(guān)閉和搬遷,由此出現(xiàn)大量工業(yè)遺留和遺棄場(chǎng)地[1-2]。這些場(chǎng)地因生產(chǎn)歷史悠久、工藝設(shè)備相對(duì)落后,加之生產(chǎn)過(guò)程中管理粗放、環(huán)保措施缺乏或不完善及對(duì)危險(xiǎn)廢物處置不當(dāng)?shù)惹闆r,造成了土壤、地表水和地下水的嚴(yán)重污染。
工業(yè)企業(yè)搬遷后遺留污染場(chǎng)地是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)物,常常伴隨城市擴(kuò)張或城市結(jié)構(gòu)布局的調(diào)整產(chǎn)生,污染場(chǎng)地的管理和修復(fù)已經(jīng)成為世界性的難題[3-5]。那些位于城市中心、生產(chǎn)歷史悠久、生產(chǎn)工藝變革多的污染企業(yè)遺留場(chǎng)地對(duì)場(chǎng)地未來(lái)使用人群的健康可能產(chǎn)生不利影響[4-5]。針對(duì)這類污染場(chǎng)地在開(kāi)發(fā)過(guò)程中的環(huán)境問(wèn)題,環(huán)境保護(hù)部及地方環(huán)境管理部門(mén)已經(jīng)出臺(tái)有關(guān)政策,其中,基于健康風(fēng)險(xiǎn)的污染場(chǎng)地管理理念已獲得普遍認(rèn)可。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以危害識(shí)別、暴露評(píng)估、毒性評(píng)估及風(fēng)險(xiǎn)表征4個(gè)方面進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[6-11]。我國(guó)在污染場(chǎng)地管理領(lǐng)域起步相對(duì)較晚,但近年來(lái),國(guó)內(nèi)許多研究單位和學(xué)者開(kāi)展了對(duì)化工污染場(chǎng)地土壤與地下水健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。
本研究以江蘇徐州某化工企業(yè)遺留的污染場(chǎng)地為研究對(duì)象,對(duì)污染場(chǎng)地土壤和地下水環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查,分析土壤中各污染物的分布特點(diǎn)及污染程度。在此基礎(chǔ)上,按照HJ 25.3—2014《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》推薦模型及參數(shù),開(kāi)展污染場(chǎng)地健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,分析場(chǎng)地環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),為該場(chǎng)地的后續(xù)利用提供理論和科學(xué)依據(jù)。
該化工企業(yè)搬遷遺留場(chǎng)地位于江蘇省徐州市,該廠始建于1958年,占地3.6×104m2,設(shè)有生產(chǎn)車間、倉(cāng)庫(kù)、電石渣堆放區(qū)和辦公區(qū)等。主要產(chǎn)品為氮?dú)?、混合氣體、溶解乙炔和羧甲基纖維素鈉。為響應(yīng)地區(qū)政府關(guān)于主城區(qū)工業(yè)企業(yè)“退城入園”的號(hào)召以及公司長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃發(fā)展的需求,公司決定搬遷實(shí)施轉(zhuǎn)型發(fā)展,2014年廠區(qū)已全部停產(chǎn)并實(shí)施拆遷,目前,廠區(qū)的各類生產(chǎn)設(shè)施及配套的管線已全部拆除。依據(jù)當(dāng)?shù)卣囊?guī)劃說(shuō)明文件,該廠址所在地塊未來(lái)規(guī)劃用地性質(zhì)主要為居住用地、公共綠地和道路用地。場(chǎng)地所在區(qū)域埋深40 m內(nèi)的地層主要分布特征:埋深3 m以內(nèi)主要為填筑土;3~9 m為淤泥質(zhì)黏土;9~12 m為黏土;12~20 m為含沙漿黏土;20 m以下基本為石灰?guī)r。
根據(jù)HJ 25.1—2014《場(chǎng)地環(huán)境調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》,HJ 25.2—2014《場(chǎng)地環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》和HJ/T 166—2004《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》等文件的相關(guān)要求,并結(jié)合潛在污染區(qū)域和潛在污染物的識(shí)別結(jié)果,對(duì)調(diào)查場(chǎng)地的土壤和地下水進(jìn)行布點(diǎn)監(jiān)測(cè)。采樣點(diǎn)布設(shè)體現(xiàn)突出重點(diǎn)、兼顧均勻性原則,根據(jù)原場(chǎng)地使用功能和污染特征,結(jié)合場(chǎng)地的地形特征及現(xiàn)場(chǎng)踏勘,采用專業(yè)判斷布點(diǎn)和分區(qū)布點(diǎn)相結(jié)合的布點(diǎn)方法在生產(chǎn)車間、倉(cāng)庫(kù)、電石渣堆放區(qū)等重點(diǎn)污染區(qū)和廠區(qū)空地及辦公區(qū)等一般污染區(qū)進(jìn)行土壤監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的布設(shè),共設(shè)置19個(gè)土壤采樣點(diǎn)位,土壤采樣點(diǎn)用S01~S19編號(hào),共采集209個(gè)土壤樣品(包括171個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)土樣、17個(gè)物理樣、2個(gè)背景樣和19個(gè)平行樣)。在場(chǎng)地內(nèi)布設(shè)3口地下水監(jiān)測(cè)井,共采集4個(gè)地下水樣品(包括1組平行樣),地下水采樣點(diǎn)用W01~W03編號(hào)。調(diào)查場(chǎng)地布局及采樣點(diǎn)布設(shè)見(jiàn)圖1。
圖1 采樣點(diǎn)布設(shè)及0~2 m多環(huán)芳烴類修復(fù)范圍示意
為了判斷土壤中污染物濃度隨深度的變化情況,本次采樣進(jìn)行了不同深度的取樣。土壤垂直方向采樣深度最大達(dá)到14 m,清除地表建筑垃圾后3 m以內(nèi)土壤的采樣間隔為0.5m,3~6m采樣間隔為1m,6 m以下采樣間隔為2 m。地下水監(jiān)測(cè)井點(diǎn)位在完成土壤樣品采集后進(jìn)行監(jiān)測(cè)井安裝,完成洗井24~48 h后,測(cè)定地下水埋深,進(jìn)行地下水樣品采集及現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)指標(biāo)的測(cè)定。
將送檢的土壤和地下水樣品按制樣規(guī)范,裝入實(shí)驗(yàn)室提供的樣品瓶,并貼上標(biāo)簽紙,寫(xiě)上樣品名稱、編號(hào)和采樣日期等參數(shù),立即放置到冷藏箱中,低溫保存(<4℃),并及時(shí)送實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析。
檢測(cè)分析項(xiàng)目指標(biāo)需涵蓋該場(chǎng)地特征污染物,同時(shí)要對(duì)場(chǎng)地污染有全面的了解,既要有針對(duì)性,又要有全面性。根據(jù)該化工企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn),同時(shí)考慮到場(chǎng)地歷史資料收集的局限性、有效性和場(chǎng)地調(diào)查的不確定性,選擇土壤檢測(cè)因子包括pH值、VOCs、重金屬(8 項(xiàng))、SVOC 等;地下水檢測(cè)因子包括 pH值、TPH、重金屬、TOC、氰化物、VOCs及 SVOCs等。
樣品檢測(cè)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行化學(xué)分析,部分參照美國(guó)環(huán)保署規(guī)定方法進(jìn)行化學(xué)分析。土壤pH值測(cè)定方法為NY/T 1377—2007;地下水pH值測(cè)定方法為GB/T 6920—1986;土壤和地下水中 VOCs的分析方法為 USEPA 8260 C—2006;SVOCs的分析方法為USEPA 8270 D—2007;重金屬的分析方法為 GB/T 22105.1—2008,HJ 491—2009 等。
根據(jù)當(dāng)?shù)卣?guī)劃,場(chǎng)地未來(lái)將作為居住用地、公共綠地和道路用地開(kāi)發(fā)。土壤篩選值選定參考北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/T 811—2011《場(chǎng)地土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)篩選值》[12]和《上海市場(chǎng)地土壤環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估篩選值(試行)》[13]2者中相對(duì)較嚴(yán)的數(shù)據(jù)。
地下水篩選值選取按照優(yōu)先順序依次參考GB/T 14848—93 《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、DZ/T 0290—2015《地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類和《美國(guó)環(huán)境保護(hù)署區(qū)域篩選值》。本文選定的土壤和地下水篩選值見(jiàn)表1和表2。
表1 選用的土壤篩選值mg·kg-1
表2 選用的地下水篩選值μg·L-1
本研究根據(jù)我國(guó)環(huán)境保護(hù)部編制的HJ 25.3—2014《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》的相關(guān)要求和規(guī)定的模型參數(shù),適當(dāng)參照國(guó)際通用的美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì) ASTM等國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)指南、準(zhǔn)則,利用中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所 HERA污染場(chǎng)地土壤與地下水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件,對(duì)該化工企業(yè)搬遷遺留場(chǎng)地進(jìn)行土壤和地下水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。土壤中濃度超過(guò)篩選值的污染物被篩選出作為關(guān)注污染物。
場(chǎng)地土壤檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。采集的土樣中重金屬鉻(Ⅵ)均未檢出,其他7項(xiàng)重金屬(銅、鉻、鋅、鎳、鉛、鎘、汞)在所有土樣中均有檢出,檢測(cè)結(jié)果均未超過(guò)非敏感用地土壤篩選值。19個(gè)土壤采樣點(diǎn)位采集的土樣中揮發(fā)性有機(jī)物均未檢出,場(chǎng)地中有檢出的半揮發(fā)性有機(jī)物為多環(huán)芳烴類、酞酸酯類、苯胺類和聯(lián)苯胺類污染物,其他檢測(cè)因子未檢出。苯并(a)蒽質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值為0.7 mg/kg,苯并(b)熒蒽質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值為1.2 mg/kg,苯并(a)芘質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值為0.7 mg/kg,茚并(1,2,3-cd)芘質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值為0.6 mg/kg。苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘等為代表的多環(huán)芳烴類污染物主要分布于空壓機(jī)房、乙炔瓶庫(kù)南側(cè),與生產(chǎn)過(guò)程中空壓機(jī)機(jī)油揮發(fā)、泄露或者拆遷過(guò)程中拆遷設(shè)備機(jī)油泄露有關(guān)。
表3 場(chǎng)地土壤檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)mg·kg-1
3個(gè)地下水井采集的水樣中TPH、氰化物及重金屬汞、鉻(Ⅵ)均未檢出,VOCs和SVOCs大部分未檢出,有檢出的有機(jī)污染物僅有鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯質(zhì)量濃度最大值為1.1 μg/L,濃度較低。1,2號(hào)井水樣pH值分別為7.3,7.9;3號(hào)井水樣pH值為10.0,呈堿性,與3號(hào)水井位于電石庫(kù)堆放區(qū)域有關(guān)。
根據(jù)檢測(cè)分析結(jié)果,采集的水樣中重金屬以及揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)結(jié)果均顯著小于相應(yīng)的篩選值。因此,該化工企業(yè)場(chǎng)地地下水未受到重金屬以及揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物的污染。
根據(jù)污染物的濃度統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果,場(chǎng)地土壤的主要污染物為苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘。與篩選值比較結(jié)果表明,苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘所在敏感用地最大值分別為 0.7 ,1.2 ,0.7,0.6 mg/kg,分別為敏感用地篩選值的 3.5,2.4,3.5,3 倍;苯并(a)蒽、苯并(a)芘所在非敏感用地最大值分別為0.6,0.7 mg/kg,分別達(dá)到非敏感用地篩選值的1.5,1.75倍。因此將上述4種有機(jī)污染物確定為關(guān)注污染物。
根據(jù)當(dāng)?shù)卣?guī)劃,場(chǎng)地未來(lái)將作為居住用地、公共綠地和道路用地開(kāi)發(fā)。居住用地屬于敏感用地,根據(jù)人群在兒童期和成人期的暴露來(lái)評(píng)估污染物的終生致癌風(fēng)險(xiǎn),根據(jù)兒童期暴露來(lái)評(píng)估污染物的非致癌風(fēng)險(xiǎn);公共綠地和道路用地屬于非敏感用地。對(duì)于項(xiàng)目所調(diào)查場(chǎng)地污染可能對(duì)人體健康產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn),從最保守的角度出發(fā),充分考慮可能對(duì)人體健康產(chǎn)生危害的因素,且該場(chǎng)地地下水不作為飲用水。因此,從以下5種暴露途徑進(jìn)行評(píng)估:①經(jīng)口攝入土壤途徑;②皮膚接觸土壤途徑;③吸入室內(nèi)土壤顆粒物;④吸入室外土壤顆粒物;⑤吸入室外表層土壤中揮發(fā)性污染物暴露途徑。暴露量和持續(xù)時(shí)間主要參考環(huán)保部《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》的數(shù)據(jù)確定。
污染物的毒性參數(shù)優(yōu)先考慮《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》中給定的,導(dǎo)則中未包括的污染物,其參數(shù)主要通過(guò)參考國(guó)外權(quán)威機(jī)構(gòu)建立的數(shù)據(jù)庫(kù)獲取。本場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估關(guān)注的污染物及毒性參數(shù)見(jiàn)表4。
表4 污染物的毒理學(xué)參數(shù)
根據(jù)《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》,單一污染物的致癌風(fēng)險(xiǎn)可接受水平采用10-6,對(duì)于非致癌污染物,可接受危害商為小于或等于1,大于可接受的風(fēng)險(xiǎn)值或危害商就表明該污染物存在相應(yīng)的致癌或者非致癌風(fēng)險(xiǎn)。各點(diǎn)位的總致癌風(fēng)險(xiǎn)為每種物質(zhì)各個(gè)暴露途徑的風(fēng)險(xiǎn)值之和,運(yùn)用HERA軟件,場(chǎng)地土壤中污染物健康風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5和表6。
表5 場(chǎng)地敏感用地污染物健康風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果
表6 場(chǎng)地非敏感用地污染物健康風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果
由表5和表6可知,敏感用地方式下,人體健康產(chǎn)生的致癌風(fēng)險(xiǎn)水平在9.44×10-7~1.10×10-5。土壤中致癌物質(zhì)苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘的總致癌風(fēng)險(xiǎn)在場(chǎng)地生產(chǎn)區(qū)內(nèi)大量超過(guò)可接受風(fēng)險(xiǎn)水平,其風(fēng)險(xiǎn)范圍多在數(shù)量級(jí)10-5至10-6之間;非敏感用地方式下,人體健康產(chǎn)生的致癌風(fēng)險(xiǎn)水平在3.24×10-7~3.76×10-6。土壤中致癌物質(zhì)苯并(a)芘的總致癌風(fēng)險(xiǎn)在場(chǎng)地生產(chǎn)區(qū)內(nèi)超過(guò)可接受風(fēng)險(xiǎn)水平。
根據(jù)《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》篩選出超過(guò)可接受風(fēng)險(xiǎn)1.0×10-6的污染物作為該場(chǎng)地土壤中建議的修復(fù)污染物,計(jì)算了基于保護(hù)人體健康的土壤污染物的風(fēng)險(xiǎn)控制值,作為場(chǎng)地土壤修復(fù)目標(biāo)值的重要依據(jù)。經(jīng)計(jì)算,該場(chǎng)地土壤的修復(fù)目標(biāo)值見(jiàn)表7和表8。
表7 敏感用地建議修復(fù)目標(biāo)值mg·kg-1
表8 非敏感用地建議修復(fù)目標(biāo)值mg·kg-1
根據(jù)各土壤取樣點(diǎn)不同深度處的各種污染物濃度值和地表標(biāo)高得出各種污染物在地層內(nèi)的空間分布場(chǎng)。用修復(fù)目標(biāo)值作為需要清理或修復(fù)范圍的基準(zhǔn),土壤中污染物大于或等于修復(fù)指導(dǎo)值的土壤均在修復(fù)范圍之內(nèi),并且據(jù)此計(jì)算需要修復(fù)的土壤體積。
本場(chǎng)地中超過(guò)土壤修復(fù)目標(biāo)值的土壤污染物分別是苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘。根據(jù)土壤中污染物的空間分布規(guī)律,將污染土壤分為2個(gè)層次,分別為0~2,2~4 m,根據(jù)將超過(guò)修復(fù)目標(biāo)值的分布范圍進(jìn)行疊加的計(jì)算結(jié)果,在空間分布上,場(chǎng)地0~2 m表層土壤中超過(guò)修復(fù)目標(biāo)值的污染物為苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘;場(chǎng)地2~4 m表層土壤中超過(guò)修復(fù)目標(biāo)值的污染物為苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘。 場(chǎng)地土壤2個(gè)層次中污染物的超標(biāo)點(diǎn)位與修復(fù)范圍見(jiàn)圖1和圖2。
圖2 2~4 m多環(huán)芳烴類修復(fù)范圍示意
從圖1、圖2中可以看出,場(chǎng)地0~2 m表層土壤修復(fù)區(qū)域主要集中在空壓機(jī)房、乙炔瓶庫(kù)南側(cè);場(chǎng)地2~4 m表層土壤修復(fù)區(qū)域主要集中在空壓機(jī)房、乙炔瓶庫(kù)、工業(yè)氧充裝臺(tái)、總配電室。計(jì)算各層次土壤修復(fù)面積及土方量,其中0~2 m修復(fù)區(qū)域面積為1 834 m2,2~4 m修復(fù)區(qū)域面積為5 141 m2。場(chǎng)地土壤污染物超過(guò)修復(fù)目標(biāo)值需要修復(fù)的土方量約為13 950 m3。
(1)該場(chǎng)地土壤污染較重,根據(jù)污染物的濃度統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果,場(chǎng)地土壤的主要污染物有苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘4種。從污染物的空間分布來(lái)看,土壤污染物苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘超過(guò)篩選值的區(qū)域分布在空壓機(jī)房、乙炔瓶庫(kù)南側(cè),除此之外的其他區(qū)域土壤污染物濃度均未超過(guò)篩選值。根據(jù)檢測(cè)分析結(jié)果,采集的水樣中重金屬以及揮發(fā)性有機(jī)物、半揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)結(jié)果均顯著小于相應(yīng)的篩選值。
(2)根據(jù)場(chǎng)地規(guī)劃為西南側(cè)作為居住用地,其他分別為公共綠地和道路用地,將居住用地作為敏感用地方式來(lái)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算,將公共綠地和道路用地作為非敏感用地方式來(lái)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。單個(gè)污染物致癌風(fēng)險(xiǎn)可接受水平設(shè)定為10-6。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析,該場(chǎng)地主要受到多環(huán)芳烴類物質(zhì)的污染,部分污染物具有致癌性,場(chǎng)地環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)不可接受,存在風(fēng)險(xiǎn)隱患,場(chǎng)地污染土壤需進(jìn)行修復(fù)。
(3)該場(chǎng)地土壤中超過(guò)修復(fù)目標(biāo)值的土壤污染物為以苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘等為代表的多環(huán)芳烴類。多環(huán)芳烴類污染物主要分布于空壓機(jī)房、乙炔瓶庫(kù)、工業(yè)氧充裝臺(tái)、總配電室等區(qū)域,分布深度在0~4 m。根據(jù)開(kāi)展的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估劃定的建議修復(fù)區(qū)域,建議修復(fù)總面積為6 975 m2。根據(jù)修復(fù)目標(biāo)值確定修復(fù)范圍,場(chǎng)地土壤污染物超過(guò)修復(fù)目標(biāo)值需要修復(fù)的土方量約為13 950 m3。
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