上海某場地多環芳烴污染現狀及生態風險評價

廉 歡，于 瀟，鞠振宇，梅祖明

（上海市巖土工程檢測中心，上海 200436）

目前隨著上海城市化進程和產業轉移步伐的加快，大多數持久性有機物污染場地面臨用地功能的轉化和二次開發，如商業用地、居民住宅等[1-2]。場地的潛在污染會對其后續利用中人體健康和環境安全造成威脅。多環芳烴（PAHs）是指2個或2個以上的苯環以稠環或非稠環的形式相連接的化合物，一般揮發性較弱，難降解，易持久存在于土壤和地下水中[3]。PAHs是一類廣泛存在于環境中的持久性有機污染物，具有強烈的致癌、致畸和致突變性[4]。PAHs對土壤環境造成的污染已成為全球性重大環境與公共健康問題之一，我國土壤環境中PAHs污染問題也尤為突出。

本文以上海某PAHs污染場地為研究對象，通過對該場地內土壤的PAHs污染物濃度與我國的建設用地以及農用地的標準進行比對、內梅羅指數法進行污染現狀評價，同時利用質量基準法和質量標準法評價該場地內土壤樣品中PAHs污染情況及生態風險。

1 場地概況

項目區位于上海市，北距外環高速約3.8 km，南距中環路約3.3 km，西距滬太路約1.9 km，東距南北高架路約1.7 km。場地東西寬266 m，南北長128 m，總占地面積約33314 m2（49.97 畝）。

該場地原為包裝材料、金屬制品、運輸物流、倉儲、專用設備制造等行業的工業用地，小部分地塊曾作為居民住宅用地使用（見圖1）。

圖1 場地利用現狀示意圖Fig.1 Schematic diagram of the status of site utilization

該場地淺部地層主要以細顆粒組成的黏性土、粉性土為主，具水平層理，黏性土中一般夾有薄層粉砂。

2 調查研究方法

2.1 采樣點位布設

根據相關技術規范要求[5-6]，結合該地塊的特點和面積，場地整體上按照不大于40 m×40 m的網格系統布點法兼顧專業判斷法共布設21個土壤監測點（見圖2），其中11個土壤監測點分三層采集土壤樣品，10個土壤監測點分兩層采集土壤樣品。

2.2 樣品采集及分析

對采樣點位進行GPS精確定位后，使用Geoprobe鉆機進行土壤和地下水監測井的鉆孔，根據現場快速檢測裝置PID和XRF的檢測結果判斷污染程度。分兩層采樣的土壤監測點分別采集表層土壤（0～0.20 m）和深層土壤（0.20 m～地下水水位以上）；分三層采樣的土壤監測點分別采集表層土壤（0～0.20 m）、深層土壤（0.20 m～地下水水位以上）和飽和層土壤（地下水水位以下）。

圖2 采樣點位布設圖Fig.2 Sampling point layout

3 結果與討論

3.1 土壤中8種PAHs結果分析

根據《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 36600-2018），場地內的56個土壤樣品共檢測8種PAHs，分別是萘、苯并(a)蒽、?、苯并(b)蒽、苯并(k)蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽。

土壤樣品中的多環芳烴檢出情況如表1和圖3所示，其中MW2和MW6兩個監測點位的表層土壤樣品MW2-1和MW6-1中的苯并(a)芘超過了《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 36600-2018）中第一類用地篩選值（0.55 mg/kg）和《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618-2018）中農用地土壤污染風險篩選值（0.55 mg/kg），分別超過了第一類用地篩選值和農用地篩選值（0.55 mg/kg）的1.2倍和0.9倍。

由表1和圖3可知，該地塊內表層土壤樣品MW2-1中∑8PAHs的累積量最高，MW6-1次之，其余土壤樣品除MW1-1的累積量處于中等水平外均處于極低水平。由濃度累積條形圖可以看出苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、苯并(b)熒蒽、苯并(a)蒽是對∑8PAHs貢獻較大的四項指標。

表1 土壤樣品實驗室分析結果Table 1 Summary of laboratory analysis results of soil samples

圖3 場地內多環芳烴檢出匯總結果Fig.3 Summary results of detection of polycyclic aromatic hydrocarbons in the site

3.2 土壤中8種PAHs的組分特征

如表2所示，場地內土壤樣品中8種多環芳烴檢出率最高的是苯并(a)蒽、茚并(1,2,3-cd)芘和苯并(a)芘，檢出率均為10.71%，其次是?、苯并(b)蒽和苯并(k)蒽，檢出率為8.93%。8種多環芳烴的檢出樣品平均濃度含量最高的為?，其次為苯并(b)蒽；平均濃度含量高低順序為?＞苯并(b)蒽＞苯并(a)芘＞苯并(a)蒽＞茚并(1,2,3-cd)芘＞苯并(k)蒽＞萘＞二苯并(a,h)蒽。根據化合物環數劃分，4環多環芳烴占總8種多環芳烴的50%，其次為5環的多環芳烴，占37.5%，占比最低的為2環的多環芳烴為12.5%。綜合上述結果表明，該場地8種PAHs中高環多環芳烴（4環和5環）的檢出率高于萘（2環）。

3.3 土壤中PAHs污染現狀評價

以我國標準[7-8]中8種PAHs的第一類用地標準限值，為進一步分析評價場地內土壤樣品中的PAHs對場地造成的影響，利用內梅羅指數法對場地內土壤樣品中PAHs的污染狀況進行評價。

表2 場地內檢出的多環芳烴的組分特征Table 2 Composition characteristics of polycyclic aromatic hydrocarbons detected in the site

式中：P為PAHs的內梅羅指數；ci為PAHsi的實測濃度，mg/kg；Si為PAHsi的限量值，mg/kg；下標max ave分別為最大值和平均值。根據內梅羅指數評價結果，可將土壤分為清潔（P≤0.7）、尚清潔（0.7＜P≤1.0）、輕污染（1.0＜P≤2.0）、中污染（2.0＜P≤3.0）和重污染（P＞3.0）5個等級。

由表3可知，該場地內的MW2和MW6兩個監測點位的表層土壤樣品MW2-1和MW6-1處于輕污染水平，MW1的表層樣品MW1-1處于尚清潔水平，其余采樣點樣品均屬于清潔水平。由此說明場地內的MW2和MW6兩個采樣點位土壤中已存在PAHs的累積現象，應給予足夠的重視。同時該污染評價結果與上文中的表層土壤中苯并(a)芘的超標現象的結論一致。

表3 場地內土壤樣品PAHs內梅羅指數Table 3 Nemero index of soil samples PAHs

3.4 土壤中PAHs生態風險評價

迄今為止，國內外尚未建立統一的土壤PAHs生態風險評價標準方法，已有方法大都以定性分析為主，并不能作為PAHs生態風險評價的全面可靠的方法來使用，因而本文選擇沉積物質量基準法和沉積物質量標準法兩種方法綜合判斷土壤樣品中PAHs的生態風險[9-10]。

（1）質量基準法

參考LONG等[11]給出的污染物效應區間低值（ERL）和效應區間中值（ERM），采用質量基準法進行評價。若污染物濃度＜ERL，則極少產生負面生態效應；若ERL≤污染物濃度≤ERM，會偶爾發生負面生態效應；若污染物濃度＞ERM，經常會出現負面生態效應。

由表4可知，場地內的有3個樣品的苯并(a)蒽和二苯并(a,h)蒽超過了ERL值，有2個樣品的和苯并(a)芘超過了ERL值，但均未超過ERM值，說明存在出現生物有害效應的風險，處于極少產生負面生態效應的水平；此外，未列出ERL值和ERM值的苯并(b)蒽、苯并(k)蒽和茚并(1,2,3-cd)芘只要在環境中被檢出，即說明該場地存在一定的負面生態效應；綜上結果表明，該場地存在著一定的潛在生態風險。

表4 質量基準法評價結果（μg/kg）Table 4 Evaluation results of quality benchmark method (μg/kg)

（2）質量標準法

2007年加拿大魁北克省頒布“沉積物質量標準”[12]，本文選取質量標準法，利用該標準中包含的5個閾值對土壤中的PAHs進行生態風險評價。5個閾值分別為生物毒性影響的罕見效應水平（REL）、臨界效應水平（TEL）、偶然效應水平（OEL）、可能效應水平（PEL）和頻繁效應水平（FEL）。這5個閾值的劃分可作為環境管理（修復、疏浚、控制污染排放等）執行對策的參考標準。用質量標準設定的5個閾值來評價該場地土壤PAHs的污染程度，結果見表5。將各土壤樣品8種PAHs中至少有 1 種超過低值標準的點位編號列于表中，將各點位的均值濃度按閾值區間進行劃分。

結果表明，根據均值濃度劃分結果除二苯并(a,h)蒽介于PEL和FEL之間外，其余7種PAHs介于OEL和PEL之間，即二苯并(a,h)蒽的生物毒性影響效應水平為可能效應水平到頻繁效應水平；其余7種PAHs的生物毒性影響效應水平為偶然效應水平到可能效應水平之間。MW2-1和MW6-1樣品的8種PAHs的不良生物毒性效應的發生可能較其他點位樣品大，其余場地內土壤樣品MW4-2、MW6-2、MW6-3、MW7-1樣品中的8種PAHs的不良生物毒性效應發生的可能性基本不會發生。

綜合質量基準法和質量標準法可以看出，該場地內8種PAHs單體化合物均會對生物體造成一定的不良生物效應，其中包含沒有最低安全值的苯并(b)蒽、苯并(k)蒽以及茚并(1,2,3-cd)芘。此外，有必要對MW2和MW6兩個點位開展PAHs污染來源調查以及生態修復研究，對其余監測點位需加強后續監測并制定詳細控制計劃[13-14]。

表5 質量標準法評價結果（μg/kg）Table 5 Evaluation results of quality standard method (μg/kg)

4 結論

（1）表層土壤樣品MW2-1和MW6-1中的苯并(a)芘超過了相關標準限值（0.55 mg/kg），分別超過了第一類用地篩選值和農用地篩選值（0.55 mg/kg）的1.2倍和0.9倍，場地內土壤樣品8種PAHs中，高環多環芳烴（4環和5環）的檢出率高于萘（2環）。

（2）根據內梅羅指數分析結果可知，該場地內的MW2和MW6兩個采樣點位土壤中已存在PAHs的累積現象，應給予足夠的重視。

（3）質量基準法和質量標準法的結果表明，有必要對場地內MW2和MW6兩個點位開展PAHs污染來源調查以及生態修復研究，對其余監測點位需加強后續監測并制定詳細控制計劃。