安徽北部某焦化廠場地土壤和地下水環境 調查與風險評估

謝榮煥

（安徽國禎環境修復股份有限公司，合肥 230031）

中國是世界上第一焦炭生產大國，焦炭生產過程中會產生一系列的環境污染物，特別是焦化生成的PAHs 是一類典型的持久性有機污染物，具有致癌、致畸和致突變的“三致”效應[1-2]。焦化廠長期進行工業生產活動，加上環境保護不力，土壤和地下水可能受到不同程度的污染，進而影響土地利用的功能。加強對關閉的焦炭化工場地的土壤和地下水調查與評估，是《土壤污染防治行動計劃》《污染地塊土壤管理辦法》《土壤污染防治法》的要求。目前，我國對搬遷的污染場地調查與評估研究處在快速發展階段，十分關注土壤重金屬的污染調查與健康風險評估，但研究的方法和手段較單一，存在一定的局限性。為此，本文以安徽某焦化廠場地為例，在篩選出場地潛在的污染區域和污染因子的基礎上，研究場地中土壤和地下水中典型污染物的分布特征，并對場地關注污染物開展風險評估工作，以期為本場地土壤和地下水污染治理修復和土地再利用提供科學依據。

1 樣品采集與評估方法

1.1 場地概況

研究區域位于安徽省北部，該焦化廠始建于1972年，主要是利用焦煤煉焦和制氣，焦炭、焦油、焦沫、粗苯等煤化工產品用于出售，煤氣供城市生活使用。場地總占地面積約20 萬m2，主要包含了冷凝鼓風捕捉車間、洗脫苯車間、油庫車間、污水處理站等。場地東西兩側緊鄰村莊，但已經搬遷拆除，規劃為商務用地和倉儲用地，場地北部為青龍山，南面為農田。

1.2 樣品采集與分析

本次調查采用PowerProbe 履帶式鉆機和SH-30設備分別對廠區設置的84 個土壤監測點和22 口地下水監測井進行鉆探和采樣，共采集了373 件土壤樣品和42 件地下水樣品。地質勘查結果顯示，場地自上而下的地層包含填土、黏土、粉質黏土1、粉質黏土2、砂質粉土、粉砂和基巖風化層，各層土壤的有機質含量、含水量、密度平均值分別為2.05%、25.50%和 1.93 g/cm3。場地中4 ～6 m 的粉質黏土2 層和9 ～ 14 m 的粉砂層均為含水層，分別為淺水和承壓水，且在場地北部兩層地下水存在互通。樣品采集后，土壤樣品進行了制樣和化學前處理，樣品寄送至澳實分析檢測（上海）有限公司進行測試?，F場調查過程中采集了不少于10%的質量控制樣品進行分析，檢測結果顯示，數據質量符合國家規范要求。

1.3 評價方法

根據當地政府規劃，場地未來將作為倉儲用地進行開發，因此土壤土壤篩選值《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB36600-2018）第二類用地土壤篩選值作為評價依據，地下水的質量評價以《地下水質量標準》（GB/T 14848-2017）IV 標準值為篩選值，土壤和地下水中污染物濃度超過篩選值則被確定為關注污染物。場地的風險評估主要依據場地特征參數實測結果、《污染場地風險評估技術導則》（HJ25.3-2014）和污染場地健康與環境風險評估軟件HERA（Health and Environmental Risk Assessment Software for Contaminated Sites）進行。

2 結果與討論

2.1 土壤和地下水中關注污染物的含量

2.1.1 地下水中關注污染物含量特征

地下水中檢出率最高的污染物是苯，檢出率為59.52%，檢出濃度為1.5 ～10 200 μg/L；其次是萘，檢出率為28.57%，檢出濃度為5.6 ～11 500 μg/L。對比《地下水質量標準》（GB14848-2017）IV 水標準，地下水中的苯和萘均超過相應標準值120 μg/L和600 μg/L，最大超標倍數分別為84 和18 倍，其他檢出指標均不超標。

2.1.2 土壤中關注污染物含量特征

土壤中有機物含量與檢出率如表1、表2所示。從表中可知，373 件土壤樣品中苯的檢出率最高，達到27.61%，其檢出濃度范圍為0.05 ～465 mg/kg，其次是間-二甲苯和對-二甲苯，檢出率為19.84%，檢出濃度為0.05 ～122 mg/kg；16 種常見的PAHs 中有14 種在本次調查中有檢出，檢出率最高的為菲28.65%，最低的為二苯并（a,h）蒽10.19%。其中，單個樣品濃度最高的為萘，最大濃度為5 350 mg/kg，其次為菲3 850 mg/kg 和熒蒽2 820 mg/kg，苯并[a]芘的最大濃度為707 mg/kg。通過對比，場地中超過篩選值的污染物為苯、萘、菲、苯并（a）蒽、苯并（b）熒蒽、苯并（a）芘、茚并（1,2,3-cd）芘和苯并（g,h,i）苝。

2.2 污染物分布及來源分析

由場地生產工藝與廠區布置可知，土壤中苯超標的區域分布在冷凝鼓風工段、油庫工段和蒸氨工段等車間；多環芳烴中以苯并（a）芘超標范圍和程度最大，苯并（a）芘的超標區域分布在冷凝鼓風工段、洗滌工段、硫銨工段、循環水泵房和污水處理站等。垂向分布上不同土層深度苯的污染情況存在較大差異，在0.8 ～15 m 深度范圍均有超標樣品，且污染較重深度主要分布在0.8 ～5.0 m，多環芳烴在淺層土壤中的濃度高于深層土壤，超標嚴重的樣品集中在0 ～4 m深度。地下水中苯的超標區域主要集中在油庫工段、冷凝鼓風工段和蒸氨工段，且兩層地下水中均存在超標情況，冷凝鼓風工段和污水處理站的第一層地下水中萘存在超標，這些區域的超標主要與生產的原料、工藝有密切的關系，前人對類似生產廠區調查時，出現類似的分布情況。

分析多環芳烴來源的方法有很多，主要有特征比值法和主成分分析法，其中特征比值法是較為常用的一種方法。一般來說，PAHs 的來源分為自然源和人為源兩種，污染場地環境中多為人為源。人為來源主要有燃燒源和石油源，前人研究表明，高環PAHs 主要來源于煤等化石燃料的高溫燃燒，低環PAHs 主要來源于有機物的低溫轉化和石油產品的泄露，因此蒽/（蒽+菲）、苯并（a）蒽/（苯（a）熒蒽+?）等特征比值常用來判斷土壤中PAHs 污染物的來源。通常，蒽/（蒽+菲）比值小于0.1 是石油來源，大于0.1為燃燒來源，苯并（a）蒽/（苯并（a）蒽+?）小于0.20 為石油來源，在0.20 ～0.35 為石油和燃燒的混合源，大于0.35 為燃燒源。

表1 土壤中污染物（VOCs）檢出結果

表2 土壤中污染物（SVOCs）檢出結果

2.3 風險評估

根據場地調查結果，場地土壤中的關注污染物為苯和多環芳烴（萘、芴、菲、蒽、熒蒽、芘、苯并（a）蒽、苯并（b）熒蒽、苯并（k）熒蒽、苯并（a）芘、茚并（1,2,3-cd）芘、二苯并（a,h）蒽、苯并（g,h,i）苝），地下水中的關注污染物為苯和萘，且選用場地中污染物最大濃度作為暴露濃度。

根據場地未來用途，主要暴露途徑有經口攝入、皮膚接觸、吸入室內顆粒物、吸入室外顆粒物、吸入室內蒸氣和吸入室外蒸氣。地下水中的暴露途徑有吸入室外地下水蒸氣、吸入室內地下水蒸氣和飲用地下水。利用HERA 軟件和場地理化參數計算關注污染物的致癌風險和危害商，土壤和地下水風險計算結果表明，土壤中苯并（a）芘的致癌風險最大，為3.77×10-3，而萘的危害商最大，為29，均顯著超過致癌風險指數標準限值（10-6）及非致癌危害商標準限值（1）。第1 層地下水中苯的癌風險和危害商分別為4.54×10-4和36.8，第2 層地下水中苯的致癌風險和危害商為3.08×10-3和317，也顯著超過致癌風險指數標準限值（10-6）及非致癌危害商標準限值（1）。因此，場地土壤和地下水的風險水平較高，需要進行治理修復后開發利用。

3 結論

焦化廠存在苯和多環芳烴的污染，在0 ～18 m 范圍的土壤中苯均有檢出，集中分布在0 ～8 m，多環芳烴主要在淺層土壤中檢出，污染集中分布0 ～4 m。場地中兩層地下水中均存在苯和萘的污染。場地中的多環芳烴污染主要源自煤燃燒，煉焦過程中荒煤氣的逸散、煤焦油和煉焦廢水的泄露是造成土壤污染的主要途徑；場地廢水排放和地下儲罐的泄露是造成場地中兩層地下水受到污染的主要原因。場地土壤和地下水中苯或多環芳烴的致癌風險和危害商均超過人體可接受風險水平，需要及時根據城市規劃，開展風險管控或修復治理工作。