重金属污染场地修复效果评价研究

李淑燕，谢红彬

（1.福建师范大学旅游学院，福建福州350108；2.福建师范大学地理科学学院，福建福州350107）

20世纪90 年代后期，特别是2000 年以后，为加快经济结构调整，实现产业升级改造，我国各大城市陆续开始实施“退二进三”、“退郊进园”的政策，许多工业企业陆续搬离城镇中心，遗留下大量的废弃的、通常是有污染的场地.这些场地一般具有很高的土地价值，亟待再开发利用.

2004年，原国家环保总局发布了《关于切实做好企业搬迁过程中环境污染防治工作的通知》，2005年，国务院发布《关于落实科学发展观加强环境保护的决定》，明确提出对污染企业搬迁后的原址进行土壤监测、风险评估和修复.在过去的几年里，北京、上海、杭州、沈阳等地方政府开展了土壤修复技术研究与场地修复工程应用案例工作，发展了一定的修复工程技术，积累了一定的实践经验[1].但是，总体来说，目前我国污染场地土壤修复工作刚刚起步，部分污染场地未经风险评估与修复已经或正在开发利用，只有极少量场地经过简单的风险评估和治理后，开发为居住用地[2].

对于经过风险评估与修复的场地，其修复效果如何，是否达到修复目标或修复标准，需要通过有效的方法对修复效果进行评价[3].本文通过一个重金属污染土壤修复的案例，依据北京市出台的《污染场地修复验收技术规范》（DB11/T783-2011）[4]，对场地修复效果进行评价，并对修复后场地的再利用健康风险进行评价，为场地再利用提出建议.

1 材料与方法

1.1 场地概况

本研究评价的是一个化工企业遗留场地，位于福州市晋安区，文中将其称为福州XX 化工厂.原企业主要生产合成氨、纯碱、氯化铵、复合肥、食用碳酸氢铵等.根据福州市城市总体规划及市工业规划布局，福州市市区内工业企业均要搬离市区，福州XX化工厂于2011年9月起实施停产搬迁，2011年8月，福建省环科院对原厂区场地土壤进行环境评价，2012年3月，根据专家评审意见，福建省环科院进一步完善了该项目场地评价报告.根据评价结果，场地受到Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni 等重金属污染，对于污染物含量超标的区域，采用原位挖掘——异位固化/稳定化技术修复.

1.2 采样与测试

根据《污染场地修复验收技术规范》（DB11/T783-2011）相关规定，本次采样于污染土壤运出之后、回填土壤运回之前进行，分为坑底采样和侧壁采样.根据修复面积确定坑底土壤采样点4个，采样深度为0～0.5 m；根据修复深度及修复区域边长确定侧壁采样点15个，0～0.5 m、0.5～1.5 m、1.5～2.5 m分别采取5 个样品.样品采集后，置于阴凉处风干，除去杂质，研磨，过筛后进行分析.

1.3 修复效果评价——残留污染分析

残留污染分析法是对目标污染物在场地内的残留量进行监测，通过与修复目标值的对比来评价修复效果[5].在北京市出台的《污染场地修复验收技术规范》中，推荐了两种残留污染分析法——逐个对比法和t 检验法.根据场地修复面积和样品检测结果，本文选择逐个对比法.表1 列出了样品检测结果及每种重金属污染物的修复目标值.

从样品检测结果可以看出，所有样品中Hg、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni 的含量均明显低于修复目标值；Cd 和As存在部分超标现象.对数据进一步分析发现，坑底采样的4个样品中Cd和As的含量低于修复目标值，侧壁采样的15 个样品中，Cd 和As 的含量均高于修复目标值.

表1 样品检测结果及与修复目标值的对比Tab.1 Results of results of repaired soil samples

1.4 场地修复后的再利用健康风险评价

遗留污染物或污染土壤会对周围环境及人体健康构成风险，案例场地已经采取了一定的修复措施，但是仍存在部分污染物超标现象，为保障建筑工人及未来居民的生命安全，维护正常的生产建设活动，有必要对修复后的场地开展健康风险评价.

健康风险是一个表征人体暴露与化学物质毒性关系的函数，风险大小受化学物质的毒性、剂量、人体体重、年龄、暴露时间、频率、暴露途径等变量影响[7].采用美国环保局发明的人体健康风险评价方法，以超标污染物Cd 和As 为目标污染物，通过危害识别、暴露评估、毒性评价、风险表征四个步骤计算目标污染物潜在的人体致癌风险和非致癌风险.

1.4.1 暴露评估

场地计划开发为居住用地，暴露人群为成人和儿童，目标污染物均为不挥发物质，考虑经口摄入和皮肤接触两种暴露途径.单位重量的人每天经口摄入、经皮肤接触摄入的污染物量计算公式为[8]：

1）经口摄入量

2）经皮肤接触摄入量

式中：CS—土壤中化学物质含量（mg/kg）；ABS—皮肤接触的吸收系数，其值由化学物质的性质决定，污染物不同，ABS的值也不同.参照我国《污染场地风险评估技术导则（发布稿）》[9]，Cd 为0.001，As 为0.03.其余参数的名称和系数见表2.

1.4.2 毒性评估

非致癌物质的毒性评估采用参考剂量（RfD）表述，致癌物质毒性评估采用致癌斜率因子（CSF）表述[11].进行健康风险评价的2种金属污染物均是国际癌研究中心（IARC）确认的人类致癌物质[12-13]，两者的非致癌参考剂量和致癌斜率因子见表3.

表2 暴露评估参数Tab.2 The exposure assessment parameters

表3 目标污染物的毒性参数Tab.3 RfDs and SFs for the contaminant of potential concern

1.4.3 风险表征

风险表征包括单一污染物致癌风险和非致癌风险以及所有受评价污染物综合致癌风险和非致癌风险的计算.

1）致癌风险.单一污染物的致癌风险，通过平均整个寿命周期的单位重量的人每天摄入量乘以致癌斜率因子计算（公式4），美国环保局设定1×10-6和1×10-4分别为可接受致癌风险水平下限和可接受致癌风险水平上限，基于充分保护人体健康的考虑，本文采用1×10-6作为目标风险值.

不同化学物质的致癌作用被认为是相互独立的，因此对于多种化学物质的综合致癌风险的计算，就是每种化学物质致癌风险度的简单相加（公式5）.

2）非致癌风险.对于单一污染物的非致癌风险，通过平均到整个暴露作用期的单位重量的人每天摄入量除以慢性参考剂量计算（公式6），理论上讲，如果二者比值小于1，则认为不存在明显的非致癌健康风险.

综合非致癌风险的评价一般采用危害指数（HI）法（公式7），当HI大于1 时，可以认为存在一定程度的非致癌风险.

2 结果与讨论

2.1 场地修复效果

土壤修复前，场地重金属监测结果显示，除了Cd 和As 外，Pb 和Hg 也存在超标现象.各监测点Pb含量在27.44～619.9 mg/kg 之间，Hg 含量在0.015～63.82 mg/kg之间，根据北京市《场地土壤环境风险评价筛选值》（DB11/T811-2011），有部分监测点Pb 和Hg含量超过了住宅用地污染土壤筛选值.本文对修复后土壤样品进项检测的结果显示，Pb 的含量为11.98～225.8 mg/kg，Hg 的含量为0.023～1.46 mg/kg，均达到修复目标.相关数据见表4.以含量平均值计算修复前后二者的健康风险，见表5.可以看出，Pb的非致癌风险由修复前的103.53×10-3降为59.36×10-3，降低了42.66%，Hg 的非致癌风险由25.52×10-3降为4.04×10-3，降低了84.17%.由于缺乏相应的参数，无法计算二者的致癌风险.

表4 修复前后土壤检测结果Tab.4 The contaminant in soils before and after repair

因此，采用原位挖掘可以有效修复场地.但是，由于生产过程中污染产生的不确定性，场地修复范围的确定具有一定的复杂性，需要根据监测结果不断改进.根据侧壁采样样品检测结果，案例地仍存在Cd、As超标的区域，需要开展进一步的调查，确定二次清挖的边界，二次清挖后再次进行监测，直至清挖达到标准.

表5 修复前后Pb、Hg非致癌风险评价结果Tab.5 Non-carcinogenic Risk Assessment of quondam and repaired soil samples

2.2 健康风险评价结果

根据采样样品检测结果，计算目标污染物Cd和As的致癌风险、非致癌风险和综合风险.结果见表6.

表6 目标污染物风险评价结果Tab.6 Results of risk assessment of the contaminant

评价结果表明：Cd的非致癌风险指数对儿童和成人均小于1，从总体上看不存在潜在人体健康风险；As 的致癌风险指数对儿童和成人都大大超过了可接受阈值1×10-6，存在较为严重的致癌风险；As的非致癌风险指数对儿童小于1，在可接受的风险水平之内，对成人大于1，存在潜在的人体非致癌风险；Cd 和As 的综合非致癌风险对儿童是0.934，接近可接受水平1，应该给予一定的关注.

健康风险评价结果进一步表明，该场地对人体还存在潜在健康风险，在投入使用前必须进行进一步修复.

2.3 研究存在的不足

受主观和客观因素影响，本研究存在一些不足之处.第一，本研究仅对场地重金属修复效果进行评价，事实上，根据福建省环科院场地土壤环境评价报告，该场地还存在六六六、氯乙烯等超标现象，后续研究将关注这一问题；第二，由于我国相关标准、指标、参数等尚不健全，对于无法获得的数据均采用美国环保局等国外机构提供的资料，可能会造成结果有所偏差，但偏差不大.

3 结论

文章对福州市某化工企业遗留场地重金属修复效果进行评价，根据评价结果，得出以下几点结论：

1）经过修复，原来超标的Pb、Hg 的含量现已符合相关标准的规定，两种重金属的非致癌风险分别下降了42.66%和84.17%，坑底采样样品中Cd 和As的含量也低于修复目标值，场地修复效果显著.

2）侧壁采样样品中，Cd和As的含量高于修复目标值，对二者进行健康风险评价，结果显示，As 的致癌风险指数对儿童和成人都大大超过了可接受阈值1×10-6，Cd 和As 的综合非致癌风险对儿童是0.934，接近可接受水平1.场地对人体还存在潜在健康风险，在投入使用前必须进行进一步修复.

3）针对我国相关数据不健全的现状，一方面要加强学术研究，早日形成我国居民人体暴露参数手册，一方面政府加快步伐，尽快制定专门的污染场地识别标准、健康风险评价标准以及污染场地修复效果评价标准等.

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