污染场地风险评估技术方法比较分析

  • 投稿Adam
  • 更新时间2015-09-28
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李春平,张 峰,马 烈

(上海格林曼环境技术有限公司,上海 210000)

摘要:随着我国污染场地环境管理水平的不断提升,风险评估已成为场地环境调查和修复中间必不可少的一个环节,国家和地方层面也相继颁布了一系列技术规范文件以指导污染场地风险评估工作的开展。以场地风险评估的工作程序为主线,依次对国家和地方技术规范文件确定的技术路线和主要工作内容的异同点进行了比较分析,并对完善我国污染场地风险评估技术方法体系提出了相关建议。

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关键词 :污染场地;风险评估;技术方法

中图分类号:X82 文献标识码:A 文章编号:1008-9500(2015)07-0047-06

收稿日期:2015-06-09

作者简介:李春平(1988-),女,辽宁阜新人,硕士研究生,主要从事污染场地风险评估与场地修复方面的研究。

近年来,随着城市化进程的加快及产业结构的快速调整,我国大中城市多种行业企业的关闭和搬迁一直在持续进行,由此遗留的潜在污染场地的环境管理工作正受到国家和地方层面越来越多的关注和重视。

早在2009年10月,北京市就开始实施《场地环境评价导则》(DB11/T 656-2009)[1](北京导则),以规范北京市污染场地的环境评价和风险评估流程,防止潜在污染场地的开发利用危害群众健康。2010年1月,重庆市颁布《重庆场地环境风险评估技术指南》[2](重庆指南),从场地环境调查、风险评估及修复方案3方面规定了重庆市污染场地环境风险评估和修复工作要求。2011年8月,北京市发布《场地土壤环境风险评价筛选值》(DB11/T 811-2011)[3](北京筛选值),作为潜在污染场地开发利用时是否需要开展环境风险评价的判定依据。2013年6月,浙江省颁布《污染场地风险评估技术导则》(DB33/T 892-2013)[4](浙江导则),详细规范风险评估的整个流程,并提出浙江省适用的部分关注污染物的土壤风险评估筛选值。2014年2月,国家环境保护部发布《污染场地风险评估技术导则》(HJ25.3-2014)[5](国家导则),从国家层面规范了污染场地人体健康风险评估工作。2014年10月,上海市制定《上海市污染场地风险评估技术规范》(试行)[6](上海规范),以规范上海市污染场地人体健康风险评估的原则、内容、程序、方法和技术要求。

人体健康的定量风险评估已成为我国污染场地管理体系中必不可少的技术手段[7]。本文以污染场地风险评估的工作程序为主线,依次对国家导则和各个地方技术规范文件确定的技术路线和主要工作内容的异同点进行了全面的比较分析,并对完善我国污染场地风险评估技术方法体系提出了相关建设。

1风险评估的工作内容和程序

国家导则按照污染场地风险评估的工作流程将其划分为5部分:危害识别、暴露评估、毒性评估、风险表征和控制值计算。地方导则中,浙江导则和上海规范中风险评估的工作程序与国家导则保持一致。北京导则中,风险评估作为场地环境评价中污染识别和现场采样分析后的第三阶段,主要内容为建立场地概念模型、进行风险计算、确定修复目标并划定修复范围。重庆指南中,首先要求对第一阶段场地污染调查进行了工作回顾,在补充污染调查的基础上,提出了暴露分析、毒性分析和风险评估的要求,并要求在污染土壤修复方案中提出土壤的修复标准,重庆指南中同样未涉及地下水的修复标准。

国家导则和地方导则中关于风险评估工作内容的规定比较见表1。

由表1可见,国家导则和地方导则中风险评估的主要工作程序基本保持一致,只有北京导则在工作程序中未明确提及毒性评估,仅在附件中列举了一些常见污染物的毒性参数,作为污染物毒性评估的参考依据。

2危害识别与筛选值

2.1危害识别

危害识别为污染场地风险评估的第一阶段。国家导则中,此阶段需获取如下场地信息:详尽的场地相关资料及历史信息、场地土壤和地下水样品中污染物的浓度数据、场地土壤的理化性质分析数据以及场地气候、水文及地质特征信息数据等,并要求明确场地及周边地块的土地利用方式,在此基础上来确定场地的敏感受体,并结合相应筛选值通过一定的技术方法来确定场地的关注污染物。

北京导则中虽未明确提出危害识别这一阶段,但在场地环境评价的第一阶段污染识别及第二阶段现场勘查与采样分析中分别提及资料收集及污染识别等相关内容,并在第三阶段风险评价的“建立场地概念模型”中,明确在此过程中需要确定污染源、未来用地方式并确定污染场地受影响的人群。重庆指南中场地环境风险评估程序中提及了污染源分析阶段,但其资料调查分析及采样分析分别在场地环境调查及污染调查工作回顾中进行,土地利用方式、敏感受体及关注污染物则在暴露分析中进行详细阐述。浙江导则和上海规范中危害识别阶段的内容与国家导则保持一致。

需要指出的是,在确定场地敏感受体时,除考虑居住人群等敏感人群外,国家导则、浙江导则和上海规范均考虑了土壤污染对地下水的影响,将地下水同样列为敏感受体之一。北京导则在此阶段提及的敏感受体仅涉及受影响的人群,而重庆指南在风险暴露评估分析中提及的敏感受体包括居民和临时活动人员,但均未考虑地下水体等其他可能的受体。

部分地方导则将危害识别阶段与场地环境调查或其他相关工作阶段一同进行阐述,而国家导则对此的技术要求则相对清晰完整。

2.2筛选值

在进行关注污染物的初筛时,一般应用筛选值作为判定是否开展土壤或地下水环境风险评价的启动值。

国家导则中虽暂未制定污染物的土壤和地下水筛选值,然而环境保护部已发布《建设用地土壤污染风险筛选指导值》(征求意见稿),待正式发布后可作为国家层面筛选土壤中关注污染物的参考。北京市有一套完整的土壤筛选值[3],共制定了88种污染物的土壤筛选值,可以作为北京市场地土壤环境风险评价的参考启动值。重庆指南中,对于未来用地性质没有明确规定时,要求应用《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ 350-2007)[8](展览会用地标准)A级标准对污染物进行筛选。浙江导则中同样列举了88种污染物的土壤风险评估筛选值,作为当地土壤关注污染物筛选的参考依据。上海目前要求分别应用展览会用地标准A级标准和《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)[9](地下水国标)Ⅲ类标准及其他相关的环境质量标准对土壤和地下水中的污染物进行筛选。目前看来,除上海参考地下水国标进行地下水中污染物的筛选外,国家和其他各地方均暂未制定地下水中污染物的筛选值。

对比北京和浙江的土壤筛选值,污染物的种类及筛选值均相同。北京筛选值中单独制定了公园与绿地用地方式的土壤筛选值,与住宅用地相比,公园与绿地用地方式的土壤筛选值相对宽松;浙江则将住宅用地、公园与绿地用地方式统称为住宅及公共用地。对比北京/浙江住宅用地土壤筛选值和展览会用地标准A级标准,仅少数污染物如砷、镍、多氯联苯及滴滴涕等的住宅用地土壤筛选值与展览会用地标准A级标准相同,大部分污染物均存在差异性。

3 暴露评估

暴露评估是在危害识别的基础上确定场地土壤和地下水污染物的暴露情景、主要暴露途径和暴露评估模型,确定评估模型参数取值,计算敏感人群对土壤和地下水中污染物的暴露量。

3.1暴露情景

暴露情景是指在特定土地利用方式下场地污染物经由不同暴露途径迁移和达到受体人群的情况,其对后续暴露量计算公式的选择起着重要的指导作用。国家导则、重庆指南和上海规范均对暴露情景进行了明确的分类,基本可分为以住宅用地为代表的敏感用地和以工业用地为代表的非敏感用地;浙江导则中对暴露情景的分类则以敏感人群中是否涉及儿童来定;北京导则中暂未明确提及暴露情景这一说法,但在北京筛选值中分别提及住宅用地、公园与绿地和工业/商服用地的土壤污染物筛选值。

3.2暴露途径

暴露途径是场地污染物迁移到达和暴露于人体的方式。对比分析各导则的暴露途径,国家导则和上海规范对暴露途径的考虑比较全面,在综合考虑保护人体健康各途径的基础上,还考虑了对地下水的保护即土壤淋溶至地下水的暴露途径。重庆指南对各暴露途径尚未进行详细的划分,如未区分土壤呼吸吸入途径的室内外颗粒物及蒸气,未考虑土壤淋溶至地下水及地下水室外蒸气途径等,但增加了其他导则中没有的土壤果蔬种植摄入及地下水皮肤接触暴露途径。

风险评估技术的暴露途径比较见表2。

3.3暴露量计算及暴露参数

在进行暴露量的计算时,国家及各地方导则应用的模型基本保持一致。其中,北京导则和重庆指南直接将污染物的浓度带入暴露量的计算中,计算得到各暴露途径土壤或地下水中污染物的暴露量,其他导则仅计算得到各暴露途径下土壤或地下水的暴露量。此外,重庆指南在计算呼吸吸入途径污染物的暴露量时,未区分污染物室内外颗粒物及蒸气。

国家及各地方导则均按照敏感受体及暴露情景的不同,对风险评估中需要的暴露参数进行了统计。国家导则、浙江导则和上海规范中统计的暴露参数相对较为详细,考虑了住宅和工业用地两种暴露情景;北京导则中统计了包括体重、皮肤表面积、暴露频率在内的7种暴露参数,考虑了居住、公园、商业和工业用地4种暴露情景;重庆指南在统计暴露参数时,考虑的暴露情景更加详细,综合考虑了居住、工业、商业/娱乐/市政用地、开挖施工及农业用地。

风险评估技术暴露参数的比较(以住宅类敏感用地为例)见表3。

表3以住宅类敏感用地为例,选取了部分代表性暴露参数进行了比较,与国家导则相比,上海规范的参数取值与其基本保持一致,其他导则中部分参数取值与其保持一致,取值不同的各参数与国家导则相比差别不大。

4毒性评估

毒性评估即在危害识别的基础上,分析关注污染物对人体健康的危害效应,包括致癌效应和非致癌效应,确定与关注污染物相关的毒理学及理化等参数。

4.1污染物毒性分级及参数

美国国家环保局(United States Environmental Protection Agency,USEPA)对污染物进行了如下毒性分级。A:人类致癌污染物;B2:很可能的人类致癌污染物;C:可能的人类致癌污染物;NA:暂时未对其致癌性进行划分[10] 。我国目前参考USEPA对污染物进行毒性分级。

污染物致癌效应的毒性参数包括呼吸吸入单位致癌因子(IUR)、呼吸吸入致癌斜率因子(SFi)、经口摄入致癌斜率因子(SFo)和皮肤接触致癌斜率因子(SFd)。污染物非致癌效应的毒性参数包括呼吸吸入参考浓度(RfC)、呼吸吸入参考剂量(RfDi)、经口摄入参考剂量(RfDo)和皮肤接触参考剂量(RfDd)。

国家导则中,呼吸吸入途径的SFi和RfDi可分别通过IUR和RfC外推得到,皮肤接触途径的SFd和RfDd则可分别通过SFo和RfDo外推计算得到,并列出了外推计算公式。北京导则中,呼吸吸入途径的SFi和RfDi及皮肤接触途径的SFd和RfDd直接为文献参数值,未进行外推计算。重庆指南中暂未列举污染物的毒性参数。浙江导则中直接列举了部分污染物的毒性参数,对于未收录的污染物毒性参数,规定可参考国外毒性数据库或可根据相关外推模型进行计算。上海规范与国家导则保持一致,在毒性参数取值时应用了具体的外推模型进行计算。

对比国家及各地方导则中污染物的毒性参数,由于参考不同的文献,污染物的毒性参数各有不同,污染物毒性参数的差异会导致后续污染物风险的不同,在风险评估中需根据地方政府的要求合理选择污染物的毒性参数。

4.2污染物理化性质及其他参数

风险评估中还涉及到一些污染物的理化性质参数及其他一些和暴露途径相关的吸收因子参数。

国家导则、浙江导则和上海规范中分别列表给出了部分污染物的理化参数,而北京导则和重庆指南中暂无污染物的理化性质参数。具有代表性的理化性质参数即无量纲亨利常数(H’)、水中扩散系数(Dw)、空气中扩散系数(Da)、土壤-有机碳分配系数(Koc)和水溶解度(S)等,浙江导则中未给出溶解度的参考取值。由于参考不同的文献,各导则中污染物的部分理化性质参数取值也存在不同。以四氯化碳为例,对比国家导则和上海规范,其H’和S的取值相同,而Dw、Da和Koc存在轻微差异;对比浙江导则和上海规范,其Dw和Da的取值相同,而H’、Koc和S存在轻微差异。

四氯化碳理化性质参数的比较见表4。

污染物的吸收因子参数主要包括消化道吸收因子ABSgi、皮肤吸收因子ABSd和经口摄入吸收因子ABSo,分别用于计算皮肤接触致癌斜率因子及参考剂量、皮肤接触土壤途径的土壤暴露量和经口摄入土壤途径的土壤暴露量。国家导则、浙江导则和上海规范对吸收因子参数考虑的较为全面,北京导则中仅考虑了ABSd,重庆指南中考虑了ABSd和ABSo。参数取值方面,各导则中污染物的ABSgi和ABSo的取值均相同,由于参考不同的文献,各导则中污染物的ABSd不完全相同。

5风险表征

风险表征是在暴露评估和毒性评估的基础上采用风险评估模型计算土壤和地下水污染物的致癌风险和危害商。

在进行污染物的风险表征时,国家导则和地方导则的相同之处在于,均分别考虑了致癌污染物的致癌风险和非致癌污染物的非致癌危害商,并首先分别计算土壤或地下水中单一污染物经单一途径的致癌风险和非致癌危害商,再计算单一污染物的总致癌风险和非致癌危害指数,计算方法也保持一致。此外,国家导则和地方导则均选择相对保守的10~6作为单一污染物的可接受致癌风险水平,选择1作为单一污染物可接受非致癌危害商。

国家和地方导则的不同之处在于,首先,在进行单一污染物非致癌危害商的计算时,是否考虑暴露于土壤和地下水的参考剂量分配系数SAF和WAF。上海规范同国家导则应用的推荐模型保持一致,在进行非致癌危害商的计算时,均考虑了暴露于土壤和地下水的参考剂量分配系数,而北京导则、重庆指南和浙江导则未对其进行考虑。此外,在完成污染物总致癌风险和非致癌危害指数的计算后,应进行不确定性分析,以分析污染场地风险评估结果不确定性的主要来源,国家导则、重庆指南和上海规范中分别对该部分内容进行了详细分析,而北京导则和浙江导则中未涉及该部分内容。

6风险控制值的计算及修复目标值的确定

污染物的风险控制值是基于健康风险评估模型的计算值,是确定污染场地修复目标值的重要参考值。而污染物的修复目标值是根据不同修复方式(原位/异位)和不同修复技术(污染物总量削减/风险途径控制)而确定的,修复目标值不完全等同于风险控制值。

6.1风险控制值的计算

当风险评估结果表明场地土壤或地下水中污染物浓度超过可接受风险水平时,需要计算土壤和地下水中关注污染物的风险控制值。国家导则、浙江导则和上海规范中计算污染物风险控制值应用的模型基本一致,不同之处在于在进行非致癌污染物的风险控制值计算时,国家导则考虑了暴露于土壤和地下水的参考剂量分配系数SAF和WAF,而地方导则中未对其进行考虑。北京导则和重庆指南中均仅提及计算方法,未给出计算模型。

此外,国家导则和上海规范中考虑了对地下水环境的保护,主要考虑土壤污染物淋溶至地下水后对地下水造成的危害,制定了保护地下水的土壤风险控制值的确定方法。其他导则中暂未考虑对地下水环境的保护。

6.2修复目标值的确定

国家和各地方导则中对污染物修复目标值有不同的确定方法。我国《污染场地土壤修复技术导则》(HJ25.4-2014)[11]中指出,在分析比较风险评估计算获得的风险控制值、场地所在区域土壤中目标污染物的背景含量及国家有关标准中规定的限值后,合理提出土壤目标污染物的修复目标值。北京导则中,在确定污染物的修复目标值时,还应参考该污染物的检出限、评价地区的土壤和地下水中污染物的背景值、当地的法律法规和修复技术的可行性。重庆指南中,需综合考虑技术、经济等,执行相对严格的修复目标值。浙江导则中指出,应根据污染物的风险控制值以及场地的实际情况和用途确定修复目标值。上海规范中明确区分了污染物的风险控制值及修复目标值,当选择原位修复技术时,修复目标值可引用风险控制值;选择异位修复技术时,修复目标值应根据不同的修复策略和处置方式制定。

需要指出的是,对于地下水的修复目标值,浙江导则还有一特殊规定,要求在比较经过风险评估计算得到的地下水修复限值及《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)中规定的地下水污染物浓度最大限值的基础上,选择最小值作为污染场地地下水修复建议目标。

7 其他

铅污染场地的风险评估在国家和地方导则中均有提及但各有不同。与其他化学物质的非致癌性危害相比,铅的主要特点即在很低的浓度下依然可能对儿童或胎儿造成非致癌危害。

国家导则和上海规范的适用范围中均指出其不适用于铅、放射性物质、致病性生物污染及农用地土壤污染的风险评估。而北京导则和浙江导则的适用范围中则未提及不适用于铅污染场地的风险评估,也未给出铅的毒性参数,但均提出了铅的土壤参考筛选值。重庆指南中,对于住宅用地及公共用地,铅污染场地风险评估采用儿童血铅评估方式,要求经各种暴露途径导致的儿童体内血铅水平高于0.1 mg/L的概率小于5%,其具体方法参照USEPA公布的方法;而对于商服及工业用地,铅污染场地采用单因子评价方法,评估标准为展览会用地标准中的B级标准。

8结论与建议

8.1结论

从以上综合比较分析可以得出以下结论。

(1)我国污染场地风险评估相关的国家导则和地方导则中有关风险评估的工作内容和程序要求基本相同,各工作程序的内容综合比较也无很大差异。

(2)在进行污染场地风险评估时,各导则考虑的污染物暴露途径各有不同,而暴露途径的选择不同,将导致风险评估的结果存在差异。

(3)各导则对于包括暴露参数、毒性参数及理化参数等在内的数据库的选择各有不同,这也将导致计算得到的污染物风险控制值或修复目标值存在差异。

(4)在进行非致癌污染物的风险评估时,计算危害商及风险控制值时,模型中是否考虑暴露于土壤和地下水的参考剂量分配系数,将对非致癌污染物风险评估的结果存在影响。

8.2建议

我国污染场地风险评估技术方法有关的国家和地方导则各有优势和不足,国家导则在评估程序、各程序的工作内容、风险评估各计算模型的选择等方面相对完善。通过对比分析,对完善我国污染场地风险评估技术方法提出了如下相关思考和建议。

(1)国内有关场地土壤及地下水污染物的筛选标准尚不完善,且大多仅有污染物的土壤筛选值,基于此,建议从国家和地方层面分别完善各自的土壤筛选值并制定地下水筛选值。

(2)暴露评估阶段,各地应以国家导则作为参考依据,并根据本地区的实际情况,完善地方特定的暴露参数数据库。

(3)毒性评估阶段,国家和地方导则中污染物的毒性参数取值各有不同,且均参考国外的污染物毒性参数数据库,建议从国家层面整体规范污染物的毒性参数。

(4)建议在制定非致癌危害商及非致癌污染物的风险控制值时,统一考虑暴露于土壤和地下水的参考剂量分配系数。

(5)污染场地风险评估应从健康与环境两个方面来进行,应考虑对地下水环境的保护。

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参考文献

1DB11/T 656-2009.场地环境评价导则[S].

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3DB 11/T 811-2011.场地土壤环境风险评价筛选值[S].

4DB 33/T 892-2013.污染场地风险评估技术导则[S].

5HJ 25.3-2014.污染场地风险评估技术导则[S].

6上海市环境保护局.上海市污染场地风险评估技术规范[EB/OL].上海:上海市环境保护局,2014[2014-10-10].http://www.

sepb.gov.cn/fa/cms/shhj//shhj2103/shhj2104/2014/10/87719.htm

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11HJ 25.4-2014.污染场地土壤修复技术导则[S].

(责任编辑/陈军)