上海某多環芳烴污染地塊健康風險評估研究

黃海峰，陳洪陽，陳太聰，董 楠

（上海市地礦工程勘察院，上海 200072）

隨著我國“退二進三”、“退城進園”和“產業轉移”等政策的逐步實施，許多大中城市正面臨重污染工業企業的關閉和搬遷，由此出現大量工業遺留和遺棄場地[1-2]。上海市環保局、市規劃和國土資源局針對此類環境問題并結合本市實際，制定了《上海市經營性用地和工業用地全生命周期管理土壤環境保護管理辦法》（滬環保防[2016]226號）[3]，該辦法指出工業用地場地環境保護是在場地環境調查的基礎上，分析場地內污染物對未來受體的潛在風險，并采取一定的治理修復措施避免、降低、緩和潛在風陷的過程。其中，基于健康風險的污染場地管理理念已獲得普遍認可。

健康風險評估是在分析污染地塊土壤和地下水中污染物通過不同暴露途徑進入人體的基礎上，定量估算致癌污染物對人體健康產生危害的概率或非致癌污染物的危害水平。主要內容包括危害識別、暴露評估、毒性評估、風險表征和風險控制值的確定[4-8]。健康風險評估的定義與框架最早由美國國家科學院提出，其采用RBCA風險評估模型，已在美國、歐洲和其他一些國家和地區得到成功應用，該模型目前也是我國最常用的風險評估模型之一[9-10]。南京土壤研究所基于美國RBCA和英國CLEA模型，結合我國的污染場地風險評估技術導則，開發出環境與健康風險評估軟件（health and environmental risk assessment, HERA），用于計算地塊污染物的篩選值、修復目標值、致癌和非致癌風險等。

本文以上海某典型多環芳烴污染地塊為研究對象，對該地塊土壤和地下水的重金屬和有機物污染情況進行全面調查和分析，根據污染物在土壤中的分布、場地水文特征和用地規劃，建立地塊污染概念模型，根據土壤分層理論，利用HERA軟件對地塊污染土壤進行健康風險評估，并計算修復目標值；同時，利用Surfer軟件對該地塊污染區域進行了模擬，以期為國內類似場地的風險評估及修復工作提供借鑒。

1 地塊概況

該地塊位于上海某商務區內，占地面積36595m2，屬亞熱帶季風氣候，其特點是氣候溫和、雨水豐沛、光照充足、四季分明。地塊所在區域為長江三角洲沖積平原，地勢平坦，地貌簡單。地塊所在區域地表水系屬于太湖流域水系的感潮河流，區域內溝河縱橫，水網稠密。地塊所在區境內第一砂層、第一硬土層普遍缺失，其地質特征是：表土層在區內廣泛分布，主要為沖海積相地層，一般厚度為3m左右。由于潛水位埋深比較淺，故表土層的土性受地下潛水的影響較大。上部土層較硬，巖性以褐黃色黏性土為主，稍濕，可塑，中等壓縮性，見有植物根莖以及鐵錳質、碳質侵染斑點，也有鐵錳質小結核；下部巖性主要以灰、黃褐色黏性土為主，濕—很濕，軟塑—流塑，中等偏高壓縮性。地塊所在區域潛水含水層水位埋深在0.5～1.5m，水位動態大都與黃浦江潮汐、大氣降水、蒸發、灌溉和開采等因素有關。地塊所在區域第一承壓含水層分布比較穩定，頂板埋深30m左右，該層水質為微咸至咸水。第一承壓含水層和第二承壓含水層相互溝通。潛水含水層與第一承壓含水層間有連續的黏土層隔離，層間基本無水力聯系。

該地塊歷史上曾存在過鎮辦或村辦小企業，被劃歸為某商務區后，土地利用方式發生了較大變化，原搬遷區域內構筑物早已拆除，場地閑置，原生活在該地塊內部及其周邊區域的的居民早已搬遷?，F場調查期間，地塊作為堆土場，除西側近圍墻區域20m的帶狀區域外，其余區域均覆蓋有堆土，厚度在3.2～5.3m范圍內，堆土均來自該商務區其他地塊上構筑物拆除及基坑開挖產生的堆土和建筑垃圾，且原地面以上10cm的堆土在以后均要移出本地塊，因此堆土不在本次調查的范圍內。

2 調查研究方法

2.1 采樣點位布設

場地環境調查分為初步調查和詳細調查兩個階段，由于地塊原始狀況受到嚴重破壞，按照《上海市場地環境調查技術規范》[11]和《上海市場地環境監測技術規范》[12]的要求，初步調查采用系統布點法，即將調查區域分成若干個面積不大于1600m2（40m×40m網格）的采樣地塊，在每個地塊內布設一個采樣點位，對于每個土壤采樣點位，根據現場情況分兩層或三層采樣，分兩層采樣的點位，分別采集表層土壤、深層土壤；分三層采樣的點位，分別采集表層土壤、深層土壤以及位于地下水水位以下的飽和帶土壤，整個場地50%的采樣點位分三層采集土壤樣品。詳細調查是在初步調查超標點位5m范圍內布設4個加密采樣點位，若詳調采樣點位存在污染物超標情況，在該詳調超標點位20m范圍內增設3個加密采樣點，采樣深度超過初步調查采樣揭示的最大污染深度。地下水采樣點布設利用已有深層土壤采樣孔，共布置土壤采樣點數量35個，地下水檢測井數量12個。

同時，為客觀評價場地污染狀況，在場地周邊無污染區域設置1個背景點位，分別采集土壤和地下水樣品。對場地進行詳細調查的同時，獲取和測定場地風險評估必需的土壤理化性質、地下水水文特征等場地特征參數。本研究前后共采集土壤樣品94個，采集地下水樣品13個，采樣布點見圖1。

2.2 樣品采集與分析

對采樣點進行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XRF和PID快速檢測結果判斷污染程度，采集樣品并記錄樣品性狀和污染狀況。土壤樣品取出后，首先用非擾動式手持VOC采樣器采集土壤VOC樣品，放入裝有一定量甲醇溶液的棕色玻璃瓶內密封保存。使用竹質或塑料鏟進行重金屬、SVOC和多氯聯苯等樣品收集，用廣口玻璃瓶收集密封，并將瓶填裝滿不留空隙，及時送實驗室進行檢測。根據地下水水文情況，本項目地下水采集深度為地面以下6 m。

圖1 場地環境調查布點圖Fig.1 Layout of environmental site investigation

2.3 模型及參數選擇

參考《上海市污染場地風險評估技術規范》[13]中的風險評估方法和技術要求，采用HERA軟件，構建場地風險評估模型。根據場地水文地質特征，將場地土壤分為包氣帶與飽和帶兩層。由于場地地下水潛水層分布不均勻，厚度薄，且水位隨季節變化幅度較大，基于風險評估中保護人體健康的原則，將場地0～2 m土層均視為表層土壤，2 m以下的土層視為下層土壤．場地土壤特征參數如表1所示。

表1 場地主要特征參數Table 1 Principal characteristic parameter of site

3 健康風險評估

3.1 危害識別

場地環境調查結果表明，本地塊土壤中的苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽檢出值了超過《上海市場地土壤環境健康風險評估篩選值（試行）》[14]敏感用地篩選值，因此確定該五種超標有機物為本地塊土壤中的關注污染物。根據土地開發利用規劃，該地塊將規劃作為商業服務用地，相應土地利用方式下的敏感人群包括商業辦公人員和場地開發建設過程中的建筑工人。

3.2 暴露評估

在一般情況下，考慮到本地塊未來的主要暴露受體為成年辦公人員和場地施工人員，成人的暴露期長、暴露頻率高，根據《上海市污染場地風險評估技術規范》中的相關內容，本地塊按照非敏感用地情景進行評估，相關暴露參數參考規范中非敏感用地推薦值及建筑開發期推薦值。隨著建設開發，下層土壤因施工因素暴露于空氣中，因此對于建筑工人來說下層污染土壤暴露途徑視為與表層污染土壤暴露途徑相同。根據地塊的調查分析結果，并結合地塊現在和將來的用途，建立“污染源—途徑—受體”的暴露途徑概念模型（圖2）。

圖2 “污染源-遷移途徑-暴露受體”概念模型示意圖Fig.2 Schematic diagram of conceptual model of "pollution source - migration pathway - exposure receptor"

3.3 毒性評估

本次關注污染物致癌毒性的判斷是根據國際癌癥研究機 構 IARC（international agency for research on cancer） 和美國環保署綜合風險資訊系統（integrated risk information system, IRIS）的相關研究成果判定的。

（1）國際癌癥研究機構分類

IARC依據致癌性資料將化學物質分為以下四類：

第一類：致癌物，對人類的致癌性證據充分。

第二類：潛在致癌物，又分為2A和2B兩個小類。

2A：指對人類致癌性證據有限，對實驗動物致癌性證據充分；

2B：指對人類致癌性證據有限，對實驗動物致癌性證據不充分。

第三類：無法判別是否為致癌物。

第四類：非致癌物

（2）美國環保署分類

美國環保署建立的綜合風險資訊系統（Integrated Risk Information System, IRIS）依據現有毒性資料，將化學物質的致癌性分為五大類：

A：對人類為致癌物質；

B1：根據有限的人體毒性資料與充分的動物實驗數據，極可能為人類致癌物質；

B2：根據充分的動物實驗資料，極可能為人類致癌物質；

C：可能為人體致癌物；

D：尚無法分類；

E：已證實為非人類致癌物質。

根據上述分類，關注污染物的致癌性判定如表2所示。

表2 關注污染物致癌性Table 2 The carcinogenicity of concern pollutant

毒性參數取值參考《上海市污染場地風險評估技術規范》及《污染場地風險評估技術導則》[15]，如表3所示。

表3 關注污染物毒性參數Table 3 Toxicity parameters of concern pollutant

3.4 風險表征

（1）致癌風險可接受水平

致癌風險表示暴露于某種致癌性物質而導致人一生中超過正常水平的癌癥發病率，通常用風險值CR表示，荷蘭、英國和美國分別以1×10-4、1×10-5和1×10-6作為評判標準。為充分保護人體健康，本研究以10-6作為可接受致癌風險的上限，如果致癌風險大于10-6，則認為致癌風險是不可接受的，應采取措施進行場地修復或者規避風險；若致癌風險小于或等于10-6，則表明在本風險評價所假定的情境下，受體所承受的致癌風險在可接受范圍內，無須采取進一步措施。

（2）非致癌風險可接受水平

非致癌危害又稱危害商（HQ），表示由于暴露造成的長期日攝入劑量與參考劑量的比值。本報告以單一污染物危害商1作為可接受非致癌危害的上限，如果危害商大于1，則認為非致癌危害是不可接受的，應采取進一步措施進行場地修復或規避風險；若危害商小于或等于1，則表明在本風險評價所假定的情境下，受體所承受的非致癌危害在可接受范圍內，無須采取進一步措施。

（3）風險計算結果與評價

根據后續開發施工的具體情況，將土壤關注污染物風險計算分為表層土壤暴露風險和下層土壤暴露風險，取各層土壤污染物最大含量計算得出表4。

表4 健康風險值表Table 4 Health risk value

由表4可知，土壤中苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽對潛在敏感受體的健康風險值超過了可接受范圍，需要進行風險管控。

3.5 風險控制值的計算

參照《上海市污染場地風險評估技術規范》中的相關要求，對于污染場地內超過可接受風險的關注污染物，在制定其風險控制值時設定的可接受風險水平如下：

①單一污染物致癌風險目標水平為小于10-6；②單一污染物非致癌風險目標水平為小于1。

綜合考慮后續修復的技術經濟可行性以及實驗室檢測能力，場地風險控制值優先引用計算所得風險控制值，比較基于辦公人員和建筑工人計算所得到的風險控制值，選取最小值。若計算結果小于上海市敏感用地篩選值，則選取敏感用地篩選值作為場地風險控制值（表5）。

表5 土壤關注污染物風險控制值Table 5 Risk control values for soil contaminant of concern

由表5可知，土壤中苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽的綜合風險控制值分別為2.1 mg/kg、2.1 mg/kg、0.4 mg/kg、2.1 mg/kg、0.2 mg/kg。

3.6 修復區域

根據各土壤取樣點不同深度處的各種污染物濃度值和地面標高得出各種污染物在地層內的空間分布場。用綜合風險控制值作為需要清理或修復范圍的基準，土壤中污染物大于或等于綜合風險控制值的土壤均在修復范圍之內，并且據此計算需要修復的土壤體積。

本地塊中超過人體健康風險值可接受范圍的土壤污染物分別是苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽。根據超風險控制值點位位置及空間分布情況，采用Surfer軟件運用克里格空間差值法模擬出修復區域面積，詳見圖3、圖4。其中S14區域土壤修復面積為120m2，最大污染層厚度為2.5m，需要修復的土方量為300m3；S6區域土壤修復面積為32m2，最大污染層厚度為1.0m，需要修復的土方量為32m3。

圖3 區域采樣剖面圖Fig.3 Sampling pro files of region S14 and region S6

圖4 地塊修復范圍圖Fig.4 Repair scope of site

4 結論

（1）由于地塊原始狀況受到嚴重破壞，場地環境調查調查采用系統布點法，調查結果顯示該地塊土壤的主要污染物有苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽。從污染物的空間分布來看，土壤超標污染物主要分布在填土層，原狀土層污染可能由填土層污染物經淋溶遷移所致。

（2）地塊將規劃作為商業服務用地，該用地方式下敏感人群包括商業辦公人員和建筑工人。通過健康風險評估計算，地塊土壤中汞、砷對潛在敏感受體的健康風險值超過了可接受范圍，需進行修復。（3）綜合考慮后續修復的技術經濟可行性以及實驗室檢測能力，場地風險控制值優先引用計算所得風險控制值，若計算結果小于上海市敏感用地篩選值，則選取敏感用地篩選值作為場地風險控制值。土壤中苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽的綜合風險控制值分別為2.1 mg/kg、2.1 mg/kg、0.4 mg/kg、2.1 mg/kg、0.2 mg/kg，需要修復的土方量合計為152 m3。