建設用地土壤環境調查及風險評估初步污染概念模型建立的實踐

安海金 楊輝 路軍 魏修利

摘 要：文中以某焦化廠原廠區地塊為研究對象，在對該企業資料收集和現場勘查的基礎上，對該地塊進行了初步污染概念模型的建立。研究認為：場地初步污染概念模型是在場地調查及風險評估中建立并逐步完善的;場地污染概念模型是場地調查和風險評估的基礎和核心，也是場地調查和風險評估的主線。

關鍵詞：焦化廠地塊;污染概念模型;土壤污染;場地環境

隨著我國產業結構調整的深入推進，被淘汰或落后的工業企業關停并轉、破產或搬遷，原來的工業企業場地作為城市建設用地被再次開發利用，但一些重污染企業遺留場地的土壤和地下水受到污染，環境安全隱患突出。根據環保部發布的《污染地塊土壤環境管理辦法（試行）》（環保部令第42號）及《中華人民共和國土壤污染防治法》（2019年1月1日）等要求，對于擬開發利用的關停搬遷企業場地，應按規定開展場地環境調查及風險評估。場地污染概念模型貫穿于場地環境調查及風險評估工作始終，是場地環境調查及風險評估的基礎和核心。本次以山西省某關閉焦化企業原址地塊為例進行場地初步污染概念模型的建立。

1 某焦化企業場地概況

本次調查的是一家以煤炭洗選和煉焦的焦化企業，于1988年籌建，1991年投產。焦化生產能力為5萬噸/年;場地北部建有小型洗煤生產線，負責為焦化生產線提供部分精煤，洗煤規模30萬噸/年。九十年代末該企業停產關閉。2003年在場地北部原洗煤生產線處建設了混凝土攪拌站，2005年廠區南側建有洗車行，于2017年底攪拌站和洗車行全部關閉;場地其余區域一直處于廢棄狀態。場地占地面積約100畝。該項目開展時，該廠設備均已拆除，構筑物部分拆除。

2 場地初步污染概念模型的建立

場地初步污染概念模型是在場地環境初步調查階段開始建立的，主要通過現場踏勘、人員訪談以及資料收集進行污染識別（企業生產歷史、企業污染源信息、污染區域等）、污染遷移轉化以及污染場地釋放的污染物通過土壤、水、空氣等環境介質進入人體，并對場地周邊及場地未來居住、工作人群的健康產生影響的關系模型。

2.1 場地應關注的污染物

根據企業原輔料、產品和生產工藝及周邊企業分布情況確定本場地應關注的污染物種類包括重金屬、氰化物、苯系物、多環芳烴和石油烴等。其中：

重金屬（7種）：砷、鎘、鉻、銅、鉛、鎳、汞。

苯系物（10種）：苯、甲苯、乙苯、間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯、1，2，4-三甲苯、1，3，5-三甲苯、苯乙烯、苯胺。

多環芳烴（16種）：菲、芘、萘、蒽、熒蒽、芴、苊、、苯并[a]蒽、苯并[a]芘、苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、二苯并[a，h]蒽、茚并[1，2，3-cd]芘、苊烯、苯并[g，h，i]苝。

2.2 場地潛在污染區域

原企業生產包括洗煤、焦化兩部分，企業關停后，場地北側建設有1座水泥攪拌站，南側建設有1所洗車行，目前均已拆除。根據企業的生產利用歷史、工藝布局、建（構）筑物及管道分布，甄別出7個潛在污染區域，具體如表1所示。

2.3 污染遷移途徑和影響因素

對場地歷史生產過程中所涉及到污染物在土壤和地下水的遷移途徑主要受污染物的理化特性、存放及處理方式、設施的防滲程度和區域水文地質等因素的影響。

2.3.1 污染物通過地表下滲造成污染

原料、產品堆存區、中間產品儲存區、集中收集儲存廢水的區域、固體廢物貯存區等相關區域可能對表層土壤造成污染。在各類固體廢物的堆存過程中，廢焦油、廢機油等污染物容易在地表及相關貯存區富集，并沿地表堆存區域逐漸下滲，對表層土壤產生不同程度的污染，污染物通過雨水淋溶、地表徑流沖刷，逐漸向深層土壤中遷移，長期作用，可能對下層土壤產生不同程度的污染。

2.3.2 廢水儲存設施、固體物貯存區泄漏造成污染

場地內廢水儲存設施如洗煤生產線的煤泥濃縮池、煤泥沉淀池、煤泥循環水池和焦化生產線的熄焦池、澄清槽、焦油槽、氨水循環水池等暫時貯存（槽）池，長期生產過程中殘留于地表、防滲層與池體中的污染物在重力和分子擴散作用下易垂向下滲或橫向遷移至土壤和地下水中造成污染。

2.3.3 顆粒物遷移與干濕沉降造成污染

長期生產過程中，焦爐生產過程中產生的有機廢氣在氣流和重力影響下發生沉降、擴散，可通過大氣干濕沉降對廠區內各區域造成不同程度的污染。沉積于地表的污染物受雨水淋溶下滲，通過垂直遷移污染下層土壤，通過土壤吸附、溶解、過濾等作用，一小部分污染物可能進入本場地地下水埋深較淺的地下水中，進而對地下水造成污染。

2.3.4 土壤中污染物橫向與縱向遷移

進入場地土壤中的污染物，可能因地層分布不同，防滲性能差異而導致不同程度的水平與垂向遷移。有機類污染物、石油烴（C10-C40）等污染物均可通過滲透性較好的土層向下遷移，部分區域可隨雨水或者地下水徑流向周圍橫向遷移。綜合分析，污染物可能分布于場地及周邊的表層土壤，區域地下水埋深較淺，可能受輕微污染。

2.4 水文地質條件分析

根據場地鉆孔勘察結果，在揭露深度內（最大揭露深度85米）場地土層自上而下有雜填土、粉土（Q3al+pl）、粉質粘土（Q3al+pl）、粘土（Q3al+pl）、粉砂（Q3al+pl）和細砂（Q3al+pl）。本項目所在場地土層的垂直滲透系數最低約為（1.81×10-4cm/s），粉質粘土層平均厚約20m。根據《環境影響評價技術導則—地下水環境》（HJ610-2016），本項目所在場地天然包氣帶防污性能為中級，區域土壤對污染物的垂向遷移具有一定阻礙作用。

本次勘探深度范圍內揭露場地地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水-微承壓水，主要含水層巖性為上更新統沖洪積層及中更新統沖湖積層細砂、中細砂層，底板埋深約100m，底板巖性為棕黃色粘土，場區內該含水層主要包含2～3層砂層，總厚度約39m，水位埋深48.11-53.94m，水位標高334.05-338.89m。該含水層主要接受大氣降水、農田回灌水補給及上游汾河三級階地地下水徑流補給。主要徑流方向與地層傾向基本一致，由北向南向汾河徑流。主要排泄方式為人工開采和側向排泄入汾河。

2.5 污染物特征及其在環境介質中的遷移轉化

場地內潛在污染物主要為重金屬、氰化物、苯系物、多環芳烴和石油烴等，各污染物本身理化特征不同，其在環境介質中的遷移轉化也有所區別。

2.5.1 污染物特征

（1）重金屬。重金屬不能被生物降解，相反卻能在食物鏈的生物放大作用下，成千百倍地富集，最后進入人體。重金屬在人體內能和蛋白質發生強烈的相互作用，使后者失去活性，也可在人體某些器官中累積，造成慢性中毒。

（2）氰化物。氰化物主要分為氫氰酸、氰化鉀等無機氰化物和乙腈、丙烯腈等有機氰化物。氰化物毒性與CN—對重金屬離子的超強絡合能力有關，CN—主要和細胞色素P450的金屬離子結合，從而使后者失去在呼吸鏈中起到的傳遞電子能力，進而使中毒者死亡。氰化物毒性極強，中毒一般很迅速。

（3）苯系物。苯系物是苯及其衍生物的總稱，攝入苯系物會對人體造成急性中毒或慢性中毒。

急性中毒包括輕度中毒和重度中毒。輕度中毒導致病人感到頭暈、頭痛、眩暈或嗜睡、手足麻木、視力模糊。消化系統癥狀有惡心、嘔吐等。輕度中毒一般脫離現場及時對癥處理，在短期內即可逐漸好轉。重度中毒時病人除了以上癥狀外還可能導致昏迷、抽搐、心律失常甚至死亡。

慢性中毒表現為逐漸發生，中毒情況因工作環境、個人健康狀況及對毒物敏感性等而不同，且與性別、年齡等也有一定關系。慢性中毒的癥狀與中毒程度也不完全相稱。一般慢性苯系物中毒會導致神經衰弱、繼發性再生障礙性貧血、繼發性白血病等。

（4）多環芳烴。多環芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，簡稱PAHs）指兩個以上苯環連在一起的化合物，是100多種化學結構式的總稱，屬于廣泛存在于環境中的一大類有機污染物。某些多環芳烴類化合物具有強烈的致突變、致癌或致畸作用，同時具有生物蓄積性和半揮發性、以及在環境中能夠持久存在的特點，被列入典型持久有機污染物，為國際上優先控制的重點污染物。

絕大多數的多環芳烴在環境中不是單獨存在，它們往往是兩個或更多的多環芳烴的混合物，性質都比較穩定。一般來說，低分子量的多環芳香烴如萘、苊、苊烯等降解速度較快，高分子量的多環芳香烴如熒蒽、苯并[a]蒽、苯并[a]芘等則很難被生物降解。

（5）石油烴。石油烴是多種烴類（正烷烴、支鏈烷烴、環烷烴、芳烴）和少量其他有機物的混合物，它是目前環境中廣泛存在的有機污染物之一。石油烴產品包括汽油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟和瀝青等。

石油烴中包含大量的有機污染物，可能對人體產生損害，導致中毒或致癌等。石油烴一旦進入環境將很難予以排除，并通過食物鏈給人體造成嚴重危害。

2.5.2 污染物在環境介質中的遷移轉化

該場地潛在污染物包括重金屬、氰化物、苯系物、多環芳烴和石油烴等多種物質，成分復雜，遷移轉化機理各有不同，表2分別對各污染物在土壤中的遷移情況進行了分析。

2.6 受體分析

該場地未來規劃為教育用地，受體包括在校學生、教師以及學校工作人員;另外，該場地在建造學校過程中存在土方作業，施工期的受體主要是施工人員等。

2.7 暴露途徑分析

受體在施工期的暴露途徑主要是經口攝入土壤、皮膚接觸土壤、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共5種土壤暴露途徑。

學校投入使用后，操場等區域存在綠化用地，受體暴露途徑主要是經口攝入土壤、皮膚接觸土壤、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、吸入室內空氣中來自下層土壤的氣態污染物共6種土壤暴露途徑。

該場地淺層水埋深較大（約50米），上部覆較厚的黃土層，地下水中污染物揮發至空氣的影響可忽略不計;且施工期和學校投入使用后兩個階段的用水均為市政供水，場地地下水不承擔飲用功能，因此不考慮該場地地下水暴露途徑。

2.8 場地初步污染概念模型

場地初步污染概念模型的建立包括場地污染物的識別、場地污染區域的識別、污染遷移途徑、水文地質條件調查、污染物特征及其在環境介質中的遷移分析、受體分析、暴露途徑分析等，概化后的建設用地土壤環境調查及風險評估初步污染概念模型圖見下圖。

3 結論

（1）場地初步污染概念模型的建立包括場地污染物的識別、場地污染區域的識別、污染遷移途徑、水文地質條件調查、污染物特征及其在環境介質中的遷移分析、受體分析、暴露途徑分析等。

（2）場地初步污染概念模型是在場地調查及風險評估的過程中建立并逐步完善的。

（3）場地污染概念模型是場地調查和風險評估的基礎和核心，也是場地調查和風險評估的主線。

參考文獻：

[1]中華人民共和國土壤污染防治法.2019-1-1.

[2]污染地塊土壤環境管理辦法（試行）（環保部令第42號）.

[3]場地環境調查技術導則（HJ25.1-2014）.

[4]場地環境監測技術導則（HJ25.2-2014）.

[5]污染場地風險評估技術導則（HJ25.3-2014）.

[6]污染場地土壤修復技術導則（HJ25.4-2014）.

[7]建設用地土壤環境調查評估技術指南（2017-12-14）.

[8]土壤環境質量建設用地土壤污染風險管控標準（試行）（GB36600-2018）.

[9]建設用地土壤環境調查評估及治理修復文件編制大綱（實行）.天津市環保局，2018-4-18.

作者簡介：安海金（1979-），男，山西山陰人，碩士，工程師，主要從事環境咨詢工作。