王 儒

（1. 上海環(huán)境保護(hù)有限公司，上海 200233；2. 上海市環(huán)境科學(xué)研究院，上海 200233）

石油烴污染地塊主要是石油在開采、運(yùn)輸、使用和儲(chǔ)存過程中泄露而造成的[1]，據(jù)相關(guān)資料顯示，我國采油區(qū)點(diǎn)位超標(biāo)率已達(dá)23.6%[2]，隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展，加油站的泄露成為主要污染源之一[3]。石油類污染成分復(fù)雜，通常有幾十、上百種成分，按結(jié)構(gòu)可分為烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和烯烴[4]。這些物質(zhì)進(jìn)入到土壤、地下水、地表水和大氣中都會(huì)給人體健康及生態(tài)環(huán)境安全造成威脅。

建設(shè)用地在開展修復(fù)活動(dòng)之前，需要評(píng)估其可能會(huì)對(duì)環(huán)境和人體造成的危害程度。依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)程度不同制定相應(yīng)的管理方法[5]。石油烴由于成分復(fù)雜，各組分毒理性質(zhì)不同，如何科學(xué)、準(zhǔn)確的開展評(píng)估工作成為了國內(nèi)外有關(guān)學(xué)者的關(guān)注問題。1995年美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）出臺(tái)了《石油泄漏場(chǎng)地基于風(fēng)險(xiǎn)的糾正行動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)則》等相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則，美國GSI 公司基于該系列準(zhǔn)則開發(fā)了RBCA 商用模型，目前已成為廣泛應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型之一[6-7]。我國的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作起步較晚，目前出臺(tái)的國家導(dǎo)則規(guī)定了石油烴（C10～C40）的相關(guān)限值，但沒有規(guī)定具體的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型和方法[8-9]。依據(jù)上海市的相關(guān)技術(shù)文件[10]，本研究使用分段評(píng)估的方法，以某石油烴污染地塊為例，利用《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則：HJ25.3—2019》（簡稱“RAG-C”模型）和RBCA 模型分別進(jìn)行人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，分析了兩者的異同，以期為石油烴的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)提供借鑒。

1 研究方法

1.1 污染地塊概況

1.1.1 地塊歷史情況 該石油烴污染地塊位于我國某工業(yè)百強(qiáng)市，由于曾作為油品加工企業(yè)生產(chǎn)用地，企業(yè)在環(huán)保整治專項(xiàng)行動(dòng)中關(guān)停，經(jīng)若干年的生產(chǎn)活動(dòng)所產(chǎn)生的石油類物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境，存在污染風(fēng)險(xiǎn)。

1.1.2 地塊水文地質(zhì)情況 依據(jù)本地塊地質(zhì)探勘資料，除表層雜填土外，主要地層結(jié)構(gòu)由黏土組成。潛水含水層埋深約1.5 m，土壤相關(guān)理化參數(shù)，見表1。

表1 土壤理化性質(zhì)參數(shù)匯總表

1.2 樣品采集與分析

初步調(diào)查階段采用專業(yè)判斷法在原廠的生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行布點(diǎn)采樣，詳細(xì)調(diào)查階段在初步調(diào)查的超標(biāo)點(diǎn)位附近按照20 m×20 m 的網(wǎng)格進(jìn)行加密布點(diǎn)，在廠區(qū)其余區(qū)域按照40 m×40 m 的網(wǎng)格布設(shè)采樣點(diǎn)位，最大采樣深度達(dá)12 m。在S1～S25 點(diǎn)位采集土壤樣品、SW1～SW8 采集土壤及地下水樣品，W2-1～W3-8 采集地下水樣品，共計(jì)采集土壤樣品216 個(gè)，地下水樣品20 個(gè)，地塊中石油烴污染分析數(shù)據(jù)，見表2。

表2 關(guān)注污染物分析結(jié)果

1.3 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)模型

1.3.1 RBCA 模型 RBCA 模型的評(píng)價(jià)方法是將石油烴分成若干餾分，依據(jù)分段的毒性參數(shù)開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。石油烴屬于非致癌物質(zhì)，模型計(jì)算其危害商，判定標(biāo)準(zhǔn)為1[11]。非致癌物質(zhì)的危害商（HQ）計(jì)算，見式（1）：

式中：IR 為攝入比例；EF 為暴露頻率；ED 為暴露持續(xù)時(shí)間；BW 為受體質(zhì)量；AT 為平均暴露時(shí)間；RfD 為參考劑量。下標(biāo)oral、dermal、inh 分別為經(jīng)口攝入、皮膚接觸和呼吸吸入。

1.3.2 RAG-C 模型 我國在借鑒美國等發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上編制了《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則：HJ 25.3—2014》，并于2019 年更新為《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則： HJ 25.3—2019》[9]，其核心理念是基于風(fēng)險(xiǎn)地塊管理。計(jì)算非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害商時(shí)，參考上海市相關(guān)技術(shù)文件中規(guī)定的石油烴的毒性參數(shù)，對(duì)石油烴進(jìn)行分段評(píng)估，見式（2）：

式中：Ernc為非致癌暴露量；OIS、DCS、PIS、IOV、IIV 分別為經(jīng)口、皮膚接觸和吸入土壤顆粒，室外吸入蒸汽，室內(nèi)吸入蒸汽；c為污染物濃度；下標(biāo)sur、sub 分別表示表層土、下層土；RfD 為參考劑量；SAF 為參考計(jì)量分配系數(shù)。

1.3.3 模型異同分析 RBCA 模型與RAG-C 相似處居多，尤其在評(píng)估程序、多層次評(píng)估架構(gòu)和風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算方法等方面[12]。但由于兩國國情不同，在計(jì)算時(shí)仍有諸多差異。如RBCA 不考慮室內(nèi)土壤灰塵的暴露途徑，RAG-C 不考慮土壤淋溶到地下水中對(duì)地表水環(huán)境質(zhì)量的影響。RAG-C 的敏感人群包含兒童與成人，RBCA 另外考慮了對(duì)建筑工人及青年的影響。

1.3.4 模型參數(shù)選擇 模型參數(shù)包括：1）污染區(qū)參數(shù)、土壤參數(shù)、建筑物參數(shù)和暴露參數(shù)，依據(jù)本地塊的土壤類型、實(shí)測(cè)水文地質(zhì)參數(shù)和導(dǎo)則相關(guān)規(guī)定參數(shù)輸入；2）石油烴分段比例及毒理參數(shù)，見表3，取自上海市相關(guān)技術(shù)文件附件2～附件4；3）敏感受體及暴露參數(shù)，本地塊后續(xù)作為第二類用地，不考慮對(duì)兒童作為敏感受體。暴露參數(shù)，見表4。

表3 石油烴分段毒性參數(shù)

表4 第二類用地類型下暴露參數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算與分析

在計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，以穩(wěn)定地下水埋深作為劃分表層與深層土壤的依據(jù)。當(dāng)各層存在多個(gè)樣品時(shí)取較大值進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。當(dāng)石油烴進(jìn)行分段計(jì)算時(shí)，各餾段的風(fēng)險(xiǎn)總和為該物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)值[13]。

由表層土壤的非致癌危害商，見圖1。所有點(diǎn)位的非致癌危害商均低可接受水平1，81.8%點(diǎn)位的風(fēng)險(xiǎn)水平低于0.04。2 個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果有所差異，但處于同一數(shù)量級(jí)之內(nèi)。RBCA 的風(fēng)險(xiǎn)值相對(duì)較高，原因在于RBCA 在計(jì)算時(shí)考慮了建筑工人的暴露風(fēng)險(xiǎn)，建筑工人對(duì)非致癌危害商的貢獻(xiàn)率占比達(dá)到51.15%，見圖2，而RAG-C 則僅考慮了成人作為敏感受體時(shí)的情形。

圖1 表層土壤非致癌危害商

66.7%點(diǎn)位的風(fēng)險(xiǎn)水平低于0.04，2 個(gè)模型計(jì)算結(jié)果顯示深層土壤的人體健康風(fēng)險(xiǎn)在可接受水平之內(nèi)。雖然仍然考慮了對(duì)建筑工人的影響，但其貢獻(xiàn)率占比縮減至4.6%，見圖2，導(dǎo)致RBCA 計(jì)算的整體風(fēng)險(xiǎn)低于RAG-C，其計(jì)算結(jié)果占后者的比例為64.72%。

圖2 RBCA 模型中敏感受體風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率

深層土壤的非致癌危害商大于表層土壤，見圖3。

圖3 深層土壤非致癌危害商

由地下水的非致癌危害商，見圖4。

圖4 地下水非致癌危害商

2 個(gè)模型中超風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位率均為65%。SW4 點(diǎn)位的非致癌風(fēng)險(xiǎn)均為最高，在RBCA 和RAG-C 模型的計(jì)算結(jié)果分別超過可接受水平的129、229 倍。RBCA 模型由于在地下水風(fēng)險(xiǎn)表征中未考慮對(duì)建筑工人的影響，因此計(jì)算結(jié)果低于RAG-C 模型，其計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)占后者比例約56.65%。

2.2 暴露途徑分析

暴露途徑是依據(jù)實(shí)際情況選取污染物遷移和暴露于人體的方式，2 種模型的暴露途徑相近，但不同途徑的風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率差別較大。表層土壤中的風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率在2 個(gè)模型中的排序?yàn)槠つw接觸土壤＞經(jīng)口攝入土壤＞吸入室外空氣中來自表層土壤的污染物＞吸入土壤顆粒物。在吸入土壤顆粒物這一暴露途徑上存在數(shù)量級(jí)的差別，原因在于2 個(gè)模型的評(píng)估所采用的特征參數(shù)不同，RAG-C 模型以實(shí)測(cè)依據(jù)環(huán)境空氣中顆粒物含量來評(píng)估呼吸吸入顆粒物風(fēng)險(xiǎn)，RBCA 模型則是以顆粒物釋放因子為關(guān)鍵參數(shù)[14]。

深層土壤的暴露途徑相對(duì)表層較少，吸入室內(nèi)空氣來自下層土壤的污染物大于吸入室外空氣中來自下層土壤的污染物所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。原因在于敏感受體在室內(nèi)的暴露頻率大于室外，更易受到室內(nèi)污染物的影響。在具體到不同碳鏈時(shí)，芳香烴（C13～C16）風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率在2 個(gè)模型中的差異最大，RBCA 模型是RAG-C 的3.26 倍。

地下水中暴露途徑與深層土壤類似，吸入室內(nèi)空氣中地下水氣態(tài)污染物大于吸入室外空氣中地下水氣態(tài)污染物所造成的風(fēng)險(xiǎn)。2 個(gè)模型在關(guān)鍵參數(shù)的選取上存在差異，RAG-C 模型采取默認(rèn)亨利常數(shù)，RBCA 模型采取有效亨利常數(shù)用于計(jì)算氣態(tài)污染物的擴(kuò)散因子[15]，見表5。

表5 不同暴露途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率分析%

2.3 各餾段貢獻(xiàn)率分析

2 個(gè)模型對(duì)各餾段在土壤中的風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率基本一致，在表層土壤中芳香烴（C22～C40）＞脂肪烴（C13～C16）＞芳香烴（C17～C21）＞脂肪烴（C10～C12）＞芳香烴（C13～C16）＞芳香烴（C10～C12）＞脂肪烴（C22～C40）＞脂肪烴（C17～C21）。深層土壤中脂肪烴（C10～C12）＞脂肪烴（C13～C16）＞芳香烴（C10～C12）＞芳香烴（C13～C16）。

RAG-C 模型在地下水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算中的主要風(fēng)險(xiǎn)來源于脂肪烴（C10～C12）及脂肪烴（C13～C16），分別占比10.14%和89.85%。RBCA 模型則與之相反，分別占比63.66%和29.71%。芳香烴（C10～C12）和芳香烴（C13～C16）的占比約0.01%和0.004%，遠(yuǎn)小于RBCA 模型中的4.46%和2.17%。石油烴各餾段的非致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率，見圖5。

圖5 石油烴各餾段的非致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率

2.4 空間分布分析

利用Surfer 15.3 中的克里金（Kriging）插值法對(duì)石油烴的風(fēng)險(xiǎn)空間分布情況進(jìn)行了模擬，見圖6。

圖6 可知，雖然最大風(fēng)險(xiǎn)值有所不同，但2 個(gè)模型所表征的風(fēng)險(xiǎn)分布范圍并無明顯差異。在表層土壤中，污染指數(shù)在地塊東北側(cè)最大，西北側(cè)次之，南側(cè)最小。在深層土壤中，東北側(cè)最大，南側(cè)次之，西北側(cè)最小。地下水中的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分布與深層土壤相近，污染物存在由土壤向地下水中遷移的可能性，進(jìn)而導(dǎo)致地下水的污染。其風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)亦為東北側(cè)大于南側(cè)，西北側(cè)最小。

圖6 非致癌風(fēng)險(xiǎn)值的空間分布

從地下水中的超風(fēng)險(xiǎn)的范圍來看，RAG-C 模型計(jì)算出的結(jié)果比RBCA 模型大1.98%，見表6。

表6 地下水中超風(fēng)險(xiǎn)范圍

同時(shí)，由于的非致癌危害商存在明顯差異，RAG-C 模型計(jì)算出的污染程度更大。以上2 個(gè)因素導(dǎo)致通過RAG-C 模型進(jìn)行模擬計(jì)算的地塊在后期地下水修復(fù)中成本會(huì)相對(duì)更高。

3 結(jié)論

（1）研究地塊的關(guān)注污染物為石油烴，采用分段的方法開展評(píng)估工作，各餾段含量占比依據(jù)污染類型分配。計(jì)算結(jié)果可知石油烴在土壤中的非致癌風(fēng)險(xiǎn)未超過可接受水平，在地下水中的非致癌危害商存在超標(biāo)現(xiàn)象，需開展后續(xù)修復(fù)及管控工作。

（2）從風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算的角度分析，2 種模型在風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果上存在差異，但沒有數(shù)量級(jí)區(qū)別。RBCA模型考慮到了對(duì)建筑工人的影響，在表層土風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算時(shí)風(fēng)險(xiǎn)大于RAG-C 模型。在深層和地下水風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算時(shí)RAG-C 模型相對(duì)保守，計(jì)算所得風(fēng)險(xiǎn)值更大。

（3）不同暴露途徑在2 個(gè)模型中的貢獻(xiàn)序列基本一致，但部分途徑如吸入土壤顆粒物在2 個(gè)模型中差異很大，部分餾段如芳香烴（C13～C16）在2 個(gè)模型中亦差異明顯。

（4）2 種模型內(nèi)不同餾段的風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率在土壤中基本一致。但在地下水中則相反，芳香烴（C10～C12）及芳香烴（C13～C16）的貢獻(xiàn)率存在數(shù)量級(jí)差別。

（5）從風(fēng)險(xiǎn)的空間分布來看，深層土壤與地下水較為接近。2 種模型所得超風(fēng)險(xiǎn)范圍差異較小，由于RAG-C 模型在地下水的模擬中更加保守，導(dǎo)致后期地下水修復(fù)工作量及修復(fù)成本均大于RBCA。