基于健康風險的土壤和地下水修復目標分析

莫欣岳 李歡 安偉銘 張鐳 潘峰

摘要：以某石油化工污染場地為研究對象，參照國家環保部頒布的HJ25.3—2014《污染場地風險評估技術導則》，確定健康風險評價中的相關參數，對該場地污染土壤和地下水進行健康風險分析。監測結果表明，土壤和地下水中有機污染物苯超過了其風險篩選值。基于經口攝入、皮膚接觸、呼吸吸入土壤顆粒物、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和吸入室內空氣中來自下層土壤的氣態污染物6種暴露途徑計算了土壤污染造成的健康風險，并基于吸入室外空氣中來自地下水的氣態污染物和吸入室內空氣中來自地下水的氣態污染物污染2種暴露途徑計算了地下水污染造成的健康風險。結果顯示，土壤對人體產生的疊加致癌風險（cancer risk，簡稱CR）和非致癌危害商（hazard quotient，簡稱HQ）分別達到1.62×10-3、9.78，地下水對人體產生的疊加致癌風險CR和非致癌危害商HQ分別達到1.33×10-3、81.80，會對該場地上的工人產生較大健康危害。結合可接受致癌風險（acceptable cancer risk，簡稱ACR）、可接受危害商（acceptable hazard quotient，簡稱AHQ）的取值10-6、100，最終將土壤、地下水中苯修復目標值分別確定為0.34 mg/kg、0.21 mg/L。

關鍵詞：污染場地；苯；健康風險評價；致癌風險；危害商；修復目標

中圖分類號： X53；X523文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）10-0205-04

污染場地是指通過累積、存儲、處置、污染物遷移轉化等方式承載有毒有害物質，對環境和人群健康產生危害或具有潛在風險的空間區域[1]。其中化工場地污染在污染場地中最具代表性，石油化工企業的生產工藝復雜、涉及物料危害性大，石油化工基地長期運行不可避免將造成有毒有害物質排放、泄漏進入場地環境，并通過各種途徑影響周邊環境與居民健康[2-3]。

污染場地健康風險評價是指對場地中各種污染物產生的人體健康危害進行定性和定量估算[4]，識別場地潛在危害和風險，明確場地是否需要修復，提出場地修復目標。在污染場地管理中引入健康風險評價理念，有利于克服傳統環境標準治理模式存在的問題?；谌梭w健康和環境安全，開展污染場地內致癌物對周邊人群健康風險評價，將有利于充分了解場地污染狀況、周圍敏感受體分布情況、污染物遷移轉化規律以及對人體健康和環境的危害程度，為場地污染治理和政府性決策提供一定的依據[5-6]。

本研究以某省會城市化工污染場地為例，對場地土壤和地下水進行監測。監測結果表明，各污染因子中苯含量較高且毒性較大，故此次以苯為研究對象結合場地實際情況和場地未來使用功能，對場地進行健康風險評價。根據 HJ 25.3—2014《污染場地土壤修復技術導則》確定健康風險評價模型中的相關參數，計算得出該場地污染物苯的土壤和地下水修復目標值。

1場地土壤和地下水環境調查

研究目標場地位于某省會城市化工廠廠區內，廠區建于20世紀50年代，目標場地長約1 000 m，寬約300 m，場地占地面積為30.1萬m2，場地位于黃河南岸一級階地。

根據HJ/T 166—2004《土壤環境監測技術規范》，本次土壤樣品采樣深度設計為0.5、1.5、3.0、4.5 m，共布設68個土壤采樣點，其中在場地重度污染區采用40 m×40 m網格布點，共布設32個土壤采樣點；場地其他區域采用80 m×80 m網格布點，共布設34個土壤采樣點[7]。根據《工業企業場地環境調查評估與修復工作指南（試行）》《地下水環境狀況調查評價工作指南（試行）》和HJ 25.2—2014《場地環境監測技術導則》（簡稱《導則》）并考慮場地污染狀況和季節性，洪水及降水等事件引起的地下水位、水質變化，地下水監測井共布設20口淺部地下水監測井、8口深部地下水監測井[8-10]。

根據監測結果，目標場地土壤和地下水均受到不同程度的污染，通過查閱廠區歷史資料，確定化工區某車間曾發生渣油泄漏且未能采取有效措施對其進行回收，同時早期生產裝置設計建設標準低、跑冒滴漏嚴重，為造成污染物累積主要原因。

2污染場地人體健康風險評價

2.1危害識別

我國污染場地調查與風險評價工作起步較晚，目前使用的土壤篩選值包括GB 15618—1995《土壤環境質量標準》、GB 15618—2008《土壤環境質量標準（征求意見稿）》和HJ 350—2007《展覽會用地土壤環境質量評價標準（暫行）》等。由于場地未來仍作為工業用地，結合場地的實際情況，參考國內類似項目經驗，確定以2008年發布的《土壤環境質量標準》（征求意見稿）二級工業用地標準作為土壤中污染物的篩選值[11-13]；我國GB/T 14848-93《地下水質量標準》主要針對重金屬等無機污染物，除了滴滴涕、六六六，缺乏其他有機污染物的標準，無法滿足本項目需求，本研究地下水污染物的濃度值優先選擇我國2009年發布的《地下水質量標準》（報批稿）中的Ⅳ類水標準[14-15]作為參照。

根據苯的檢出結果，對場地苯污染物濃度的各層分布進行非參數置信上限（upper confidence limit，簡稱UCL）計算，確定場地土層和地下水中苯的篩選濃度值，計算結果見表1、表2。

2.2暴露評估

2.2.1暴露途徑

污染物的暴露途徑不同，敏感受體不同，對人體健康的危害也存在差異。根據調查，本研究場地未來仍然作為工業用地，工人是未來居住場景下的主要風險受體，本研究將重點對非敏感用地類型情況下的工人人體健康風險暴露評估進行介紹和分析。苯為揮發性有機物，在土壤中具有持久性和遷移性，在一定的條件下（如合適的溫度、氣壓及土層受到擾動等）[16]，污染的土壤顆粒可以通過直接攝入、皮膚接觸、呼吸攝入危害人體健康。同時，揮發的苯通過土壤裂隙、孔隙等優先通道揮發到室內（室外）空氣中，進而被人體吸入造成人體健康風險。因此，苯通過表層土壤介質接觸人體的主要途徑為經口攝入、皮膚接觸、呼吸吸入土壤顆粒和室外吸入污染物蒸氣，通過下層土壤介質接觸人體的主要途徑為室外吸入污染物蒸氣和室內吸入污染物蒸氣，以上為本研究土壤接觸人體的6種暴露途徑。地下水接觸人體的暴露途徑不考慮地下水飲用，考慮吸入室內地下水污染蒸氣和室外地下水污染蒸氣2種暴露途徑。

2.2.2暴露劑量評估

不同的污染場地因污染因子、用地功能（如住宅用地、商業服務及工業用地等）不同[17-18]，而對人體健康產生的危害程度也不同。本研究的目標修復場地為工業用地，故暴露劑量計算公式取HJ 25.3—2014《污染場地風險評估技術導則》中關于非敏感用地土壤和地下水的暴露量的計算公式，暴露因子參數選擇HJ 25.3—2014《污染場地風險評估技術導則》中附錄的風險模型參數及推薦值[19]。計算得到的非敏感用地各種暴露途徑下，敏感人群對土壤和地下水中污染物暴露量見表3、表4。

2.3毒性評估

根據EPA致癌物質分類標準[20]，苯為致癌性污染物，國際癌癥研究署（IARC）確定苯為環境致癌物，長期接觸苯作業工人患各種類型的白血病和惡性淋巴瘤的危險性升高[21]。毒性評估的工作內容包括分析關注污染物的健康效應（致癌和非致癌效應），確定污染物的毒性參數值。本研究所參考毒性參數來源于HJ 25.3—2014《污染場地風險評2.4風險表征

土壤和地下水中的污染物的風險可以通過暴露劑量與對應土壤和地下水中污染物濃度、致癌風險斜率因子的相關計算得出，非致癌風險則采用危害商進行表述，它由暴露劑量和對應土壤和地下水中污染物濃度、毒理學參考劑量的相關計算得出。

目標場地土壤和地下水監測濃度經處理后見表1、表2，由于場地土壤各層污染物的分布不均勻，土壤各途徑的致癌風險值詳見表6，危害商詳見表7。場地地下水根據初期調查淺井和深井污染物濃度的不同， 場地地下水中的污染物風險

危害商分別為0.92、7.88、0.99，其中第2層（1.0～2.5 m）土壤中苯的危害商超過《導則》中的單一污染物的可接受危害商（1.00），它代表的場地土壤區域應劃定為風險不可接受的污染區域。

淺井和深井苯的總致癌風險值分別為1.33×10-3、 9.87×10-4，由此看出地下水中苯的致癌風險也超出了《導則》中的單一污染物的可接受致癌風險水平（取值為10-6），因此，地下水中的苯也具有潛在致癌風險，應對其進行修復。淺井和深井苯的危害商分別為81.80、60.50，地下水中苯的危害商超過導則中的單一污染物的可接受危害商（1.00），它代表的場地地下水區域應劃定為風險不可接受的污染區域。

3污染土壤和地下水修復目標的確定

由風險評價模型可知，修復目標值是基于已確定的人體健康致癌或非致癌可接受風險水平，利用風險評估模型模擬暴露場景，并根據場地特征參數反推計算得到的[23-24]。本研究根據HJ 25.3—2014《污染場地風險評估導則》，可接受致癌風險（ACR）取值為10-6，可接受的非致癌危害商（AHQ）取值為1.00。根據風險表征結果，土壤中不同深度苯的致癌風險和地下水中苯的致癌風險超過10-6，土壤中第2層苯的危害商和地下水中苯的危害商超過了1.00，場地土壤和地下水須要進行修復后方能再次使用。對于土壤中苯的修復限值考慮致癌風險和非致癌危害2個方面，分別采用公式（1）、公式（2）進行計算，對于地下水中苯的修復限值同樣也考慮致癌風險和非致癌危害2個方面，分別采用公式（3）、公式（4）進行計算。

[JZ（][HT9.，6"]RCVSn=[SX（]ACROISERca×SFO+（PISERca+IOVERca1+IOVERca2+IIVERca1）×SFi[SX）]。[JZ）][JY]（1）

式中：RCVSn表示單一污染物基于所有土壤暴露途徑綜合致癌效應的土壤風險控制值；ACR表示可接受致癌風險；OISERca表示經口攝入土壤暴露量；SFO表示經口攝入致癌斜率因子；PISERca表示吸入土壤顆粒物的土壤暴露量；IOVERca1 表示吸入室外空氣中來自表層土壤的氣態污染物對應的土壤暴露量；IOVERca2表示吸入室外空氣中來自下層土壤的氣態污染物對應的土壤暴露量；IIVERca1表示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；SFi表示呼吸吸入致癌斜率因子（以上變量為致癌效應）。

[JZ（]HCVSn=[SX（]AHQ×SAF[SX（]OISERncRfDO[SX）]+[SX（]PISERnc+IOVERnc1+IOVERnc2+IIVERnc1RfDi[SX）][SX）]。[JZ）][JY]（2）

式中：HCVSn表示單一污染物基于所有土壤暴露途徑綜合非致癌效應的土壤風險控制值；AHQ表示可接受危害商；SAF表示暴露于土壤的參考劑量分配系數；OISERnc表示經口攝入土壤暴露量；PISERnc表示吸入土壤顆粒物的土壤暴露量；IOVERnc1表示吸入室外空氣中來自表層土壤的氣態污染物對應的土壤暴露量；IOVERnc2表示吸入室外空氣中來自下層土壤的氣態污染物對應的土壤暴露量；IIVERnc1表示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；RfDo表示經口攝入參考劑量；RfDi表示呼吸吸入參考劑量（以上變量為非致癌效應）。

[JZ（]RCVGn=[SX（]ACR（IOVERca3+IIVERca2）×SFi[SX）]。[JZ）][JY]（3）

式中：RCVGn表示單一污染物基于所有地下水暴露途徑綜合致癌效應的地下水風險控制值；IOVERca3表示吸入室外空氣中來自地下水的氣態污染物對應的地下水暴露量；IIVERca2表示吸入室內空氣中來自地下水的氣態污染物對應的地下水暴露量；SFi表示呼吸吸入致癌斜率因子（以上變量為致癌效應）。

[JZ（]HCVGn=[SX（]AHQ×WAF×RfDiIOVERnc3+IIVERnc2[SX）]。[JZ）][JY]（4）

式中：HCVGn表示單一污染物基于所有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；WAF表示暴露于地下水的參考劑量分配比例；IOVERnc3表示吸入室外空氣中來自地下水的氣態污染物對應的地下水暴露量；IIVERnc2表示吸入室內空氣中來自地下水的氣態污染物對應的地下水暴露量；RfDi表示呼吸吸入參考劑量（以上變量為非致癌效應）。

結合表3和表4中敏感人群對土壤和地下水中污染物的暴露量以及表5中污染物斜率因子及參考劑量進行計算，利用公式（1）～（4）最終計算得到土壤中污染物苯的基于致癌風險、非致癌危害商的修復值分別為0.34、5.04 mg/kg，地下水中污染物苯的基于致癌風險、非致癌危害商的修復值分別為0.21、3.41 mg/L。為確保場地上工人的健康安全，應選擇二者中的較小值作為修復限值，即土壤中苯的修復限值為 0.34 mg/kg，地下水中苯的修復值為 0.21 mg/L。

4結論

以某省會城市化工廠區內場地為研究對象，在調查目標場地背景和歷史資料的基礎上，對場地土壤和地下水環境質量進行環境現狀監測，監測結果表明，場地土壤和地下水主要污染因子為苯，超過了相應篩選環境質量標準。由于場地未來規劃為工業用地繼續使用，需要對場地土壤和地下水進行人體健康風險評價。

確定目標場地為非敏感用地類型中的工業用地，工人是未來居住場景下的主要風險受體，分析污染物在環境中的遷移，確定場地土壤污染物的暴露途徑為經口攝入、皮膚接觸、吸入土壤顆粒、室外吸入表層土壤污染物蒸氣、室外吸入下層土壤污染物蒸氣和室內吸入下層土壤污染物蒸氣，確定場地地下水污染物的暴露途徑為吸入室內地下水污染蒸氣和室外地下水污染蒸氣。在綜合考慮污染物相關毒理學參數基礎上，運用《導則》中的風險評價模型，對場地土壤和地下水中苯進行致癌風險和非致癌危害商計算，結果表明，場地土壤和地下水中苯疊加的致癌風險和非致癌危害商超過了可接受的風險水平。

根據致癌風險、非致癌危害商可接受的風險水平10-6、1.00，將土壤、地下水中苯的修復限值分別確定為 0.34 mg/kg、0.21 mg/L。

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