某污染場地大氣中揮發性有機物污染特征與健康風險評價

李春玉　陳素文　章霖之

摘 要：該研究選擇某典型農藥企業搬遷修復后場地，通過移動監測車中的車載監測設備，對其主導風向下游區域空氣中的揮發性有機物（VOCs）進行26d的連續監測，并結合風玫瑰圖對不同風向下VOCs的濃度進行了分析。結果表明，在主導風向下，除丙烯腈外，甲烷、非甲烷總烴和其他VOCs的濃度均呈現最低的狀態；分析不同天氣條件下空氣中VOCs的污染特征，發現其和常規污染物污染規律相似，非甲烷總烴、苯、甲苯和環境空氣質量指數（AQI）之間有很好的關聯性。依據健康風險評價模型和評價參數，對測點環境空氣中VOCs可能存在的非致癌風險和致癌風險進行評價，測點環境空氣的非致癌風險和致癌風險均在可接受水平。

關鍵詞：移動監測車；揮發性有機物；污染場地；環境空氣質量指數；風險評價

中圖分類號 X503.1；X820.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）01-0065-05

Abstract：Select a typical pesticide companies relocation of venues，mobile monitoring vehicles by vehicle monitoring equipment，the dominant wind direction of the downstream airborne volatile organic compounds（VOCs） for 26 days of continuous monitoring，combined with wind rose map for different wind direction，the concentration of VOCs was analyzed. The results showed that except for acrylonitrile，the concentrations of methane，non-methane hydrocarbons and other VOCs all showed the lowest state under the prevailing wind direction. The pollution characteristics of VOCs in air under different weather conditions were analyzed and the results showed that the pollution of pollutants and conventional pollutants similarly，there was a good correlation between non-methane total hydrocarbons，benzene，toluene and Ambient Air Quality Index （AQI）. Based on the health risk assessment model and evaluation parameters，the possible non-carcinogenic and carcinogenic risks of VOCs in the ambient air at the measuring point were evaluated. The non-carcinogenic and carcinogenic risks of ambient air at the measuring point were all within acceptable levels.

Key words：Mobile monitoring car；Volatile organic compounds；Contaminated site；Ambient Air Quality Index；Health risk assessment

近年來隨著城市的不斷發展，建成區面積不斷擴大，許多位于城市中心區域或老城郊的企業已陸續關、停、并、轉或搬離現有區域，這些企業涉及農藥、化工、印染、冶煉和石油等，其中有些企業大量使用揮發性有機物（VOCs）作為溶劑或原材料[1-4]。由于生產歷史較長，往往因為“跑、冒、滴、漏”、固體廢物就地堆放或掩埋、液態污染物傾倒等原因，在造成土壤污染的同時，也通過揮發和隨土壤微粒進入大氣，為周邊的空氣質量狀況埋下隱患。

本研究通過移動監測車中的車載監測設備，選擇某典型農藥企業搬遷修復后的場地主導風向下游區域，對空氣中甲烷、非甲烷總烴和20種VOCs進行連續監測，并結合風玫瑰圖對不同風向下揮發性污染物的濃度進行了分析，給出了不同天氣條件下空氣中污染物的特征，對測點環境空氣中VOCs可能存在的非致癌風險和致癌風險進行評價，從而了解VOCs對周邊空氣質量可能造成的影響。

1 材料與方法

1.1 監測時間 2016年1月11日開始，2月6日結束，共計26d。

1.2 儀器設備 揮發性有機物分析儀，配備PID檢測器和FID檢測器，24h全自動采樣，分析周期30min，荷蘭Synspec GC955-615；甲烷非甲烷總烴測定儀，配FID檢測器，24h全自動采樣，分析周期3min，荷蘭Synspec alpha 115；高純零氣發生器，美國API M701H；有機物分析儀校準儀，德國MCZ CMK-5；氫氣發生器，意大利Claind HyGen 200；采樣系統，中國FPI.DEA09；有機物標氣，美國Spectra gas；數據采集系統，中國FPI SYLPH1.0 branch。

1.3 色譜條件 Capillary columnSY1色譜柱（28m×0.32mm×1.0μm）；Capillary columnSY1色譜柱（2m×0.32mm×1.0μm）；預濃縮管溫度：230℃；柱溫箱溫度：70～100℃；環境溫度：5～35℃；PID/FID：107℃；采樣壓力：1018mBar；氫氣壓力：2.6Bar；空氣（去CH）壓力：3.0Bar；載氣：N2（壓力4.0Bar，流量1.5mL/min）。TCH-4不銹鋼填充柱（2.1mmID，100cm）。endprint

1.4 分析原理與方法 分析原理：氣相色譜（GC）。分析方法：包括采樣、預濃縮、分離和檢測4個步驟。采樣：空氣樣，步進式進樣器，7次為一個過程。預濃縮和脫附：樣氣經由預濃縮管被富集后通過快速加熱預濃縮管在很短時間內脫附，用載氣吹掃帶入分離柱。分離：分離柱被載氣反吹以去除滯留物，由于不同組分滯留時間不同，所以按先后不同的次序從固定相中流出。檢測：分離后的各組分依次到達檢測器，并被轉換成易于測量的電信號，最終給出色譜圖和對應的濃度。采用FID、PID共檢測出20種VOCs物種，包含了烷烴、鹵代烴和芳香烴等化合物，其中，定量限為（0～300）×10-9。

1.5 健康風險評價方法 健康風險評價包括致癌健康風險評價和非致癌健康風險評價。健康風險評價是以風險度作為評價指標，參照已被許多國家或國際組織采用的四步法，定量描述環境污染對人體產生健康危害的風險[5-7]。根據USEPA 2009年發布的EPA-540-R-070-002，暴露量使用空氣中污染物的質量濃度來計算，致癌風險值用單位吸入致癌風險與終生平均暴露濃度之積表示[8]。

2 結果與分析

2.1 質量濃度范圍 該測點共監測了環境空氣中20種VOCs及甲烷、非甲烷總烴，其檢出的質量濃度范圍及平均濃度見表1。由表1可知，小時濃度范圍甲烷1444～2280μg/m3，非甲烷總烴35～460μg/m3，VOCs的小時濃度范圍0～54.8μg/m3，平均濃度為2.35μg/m3。特征污染物苯系物和丙烯腈占VOCs總濃度的58.9%。

2.2 污染物風向分布 如圖1所示，該監測時段，北風和東北風為主的風向占比超過50%，東北風為其監測時段的主導風向，而該風向條件下的甲烷、非甲烷總烴和其他VOCs的濃度基本呈現最低的狀態，說明該風向條件下，沒有污染物的輸送或污染物的輸送不明顯。

2.3 空氣中污染物日變化特征 非甲烷總烴是指示空氣中VOCs污染總體狀況的指標，非甲烷總烴和甲烷2項指標在各時刻下濃度均值均呈現清晰的U型結構，走勢基本趨同，污染物整體濃度在傍晚和凌晨時分較高，在早上8時后明顯下降，夜間19時左右又重新回到高點；夜間19時至次日7時也是濃度明顯升高的主要時段。這和早晚時段地面溫度和大氣邊界層高度較低，污染物不易擴散而積累導致濃度較高。而白天中午前后，光強度增強，溫度和大氣邊界層升高，對流作用明顯，快速的光化學反應和有利的擴散條件降低了污染物的濃度。

苯系物基本呈現與甲烷、非甲烷總烴相似的變化特征，均出現凌晨時分濃度較高，10時后，濃度明顯下降的污染特征，這和常規污染物相類似。2-甲基庚烷和丙烯腈的最高值基本出現在午后，其他污染物變化規律不明顯（圖3）。

2.4 不同天氣條件下空氣中污染物的特征 1月12日至2月6日，共26d，我市的空氣質量指數（AQI）級別優1d，良12d，輕度污染5d，中度污染8d。選取代表VOCs總體情況的非甲烷總烴和典型的苯、甲苯為代表，研究其污染規律與AQI之間的關系。如表2、圖4所示，非甲烷總烴、苯和甲苯和AQI之間有很好的關聯性，基本上是AQI值高的時，非甲烷總烴、苯和甲苯也相應變高，濃度值和污染天氣之間基本對應。

2.5 健康風險評價 依據健康風險評價模型和評價參數，對測點環境空氣中VOCs可能存在的非致癌風險和致癌風險進行評價。由表3可見，測點環境空氣的非致癌風險和致癌風險均在可接受水平。由于進行的是初步評價，考慮到人群對暴露劑量的反應可能存在較大差異，因此健康風險評價結果存在一定的不確定性，不同VOCs組分對人群健康危害的確切關系，有待進一步研究和驗證。

3 結論

環境空氣中共監測了甲烷、非甲烷總烴、苯系物和鹵代烴等共22種物質。其中小時濃度范圍甲烷1444～2280μg/m3，非甲烷總烴35～460μg/m3，VOCs的小時濃度范圍0～54.8μg/m3，平均濃度為2.35μg/m3。特征污染物苯系物和丙烯腈占VOCs總濃度的58.9%。

主導風向下，沒有明顯的污染物輸送過程；除2-甲基庚烷和丙烯腈外，VOCs的日變化特征與常規污染物相類似，都呈現出早晚高，中午低的變化規律。VOCs的濃度與AQI之間有很好的關聯性。依據健康風險評價模型和評價參數對該測點進行健康風險評價，測點環（下轉79頁）（上接68頁）境空氣的非致癌風險和致癌風險均在可接受水平。

參考文獻

[1]章霖之，王榮俊，丁倩.常州某農藥生產場地土壤中揮發性有機物污染狀況調查[J].中國環境監測，2012，28（3）：67-71.

[2]吳祖良，謝德援，陸豪，等.揮發性有機物處理新技術的研究[J].環境工程，2012，30（3）：76-78.

[3]席勁瑛，胡洪營，武俊良，等.不同行業點源產生VOCs氣體的特征分析[J].環境科學研究，2014，27（2）：134-138.

[4]劉雅婷，彭躍，白志鵬，等.沈陽市大氣揮發性有機物（VOCs）污染特征[J].環境科學，2011，32（9）：2777-2785.

[5]李雷，李紅，王學中.廣州市中心城區環境空氣中揮發性有機物的污染特征與健康風險評價[J].環境科學，2013，34（12）：4558-4564.

[6]胡冠九，穆肅，張祥志，等.空氣中揮發性有機物污染狀況及健康風險評價[J].環境監控與預警，2010，2（1）：5-7.

[7]章霖之，丁倩，戴玄吏，等.某廢棄農藥生產場地地下水揮發性有機物污染健康風險評價[J].環境監測管理與技術，2014，26（5）：5-7.

[8]USEPA：EPA-540-R-070-002.Risk Assessment Cuidance for Superfund[C].US EPA.Washington DC，2009.

（責編：張宏民）endprint