安徽北部某焦化厂场地土壤和地下水环境 调查与风险评估

谢荣焕

（安徽国祯环境修复股份有限公司，合肥 230031）

中国是世界上第一焦炭生产大国，焦炭生产过程中会产生一系列的环境污染物，特别是焦化生成的PAHs 是一类典型的持久性有机污染物，具有致癌、致畸和致突变的“三致”效应[1-2]。焦化厂长期进行工业生产活动，加上环境保护不力，土壤和地下水可能受到不同程度的污染，进而影响土地利用的功能。加强对关闭的焦炭化工场地的土壤和地下水调查与评估，是《土壤污染防治行动计划》《污染地块土壤管理办法》《土壤污染防治法》的要求。目前，我国对搬迁的污染场地调查与评估研究处在快速发展阶段，十分关注土壤重金属的污染调查与健康风险评估，但研究的方法和手段较单一，存在一定的局限性。为此，本文以安徽某焦化厂场地为例，在筛选出场地潜在的污染区域和污染因子的基础上，研究场地中土壤和地下水中典型污染物的分布特征，并对场地关注污染物开展风险评估工作，以期为本场地土壤和地下水污染治理修复和土地再利用提供科学依据。

1 样品采集与评估方法

1.1 场地概况

研究区域位于安徽省北部，该焦化厂始建于1972年，主要是利用焦煤炼焦和制气，焦炭、焦油、焦沫、粗苯等煤化工产品用于出售，煤气供城市生活使用。场地总占地面积约20 万m2，主要包含了冷凝鼓风捕捉车间、洗脱苯车间、油库车间、污水处理站等。场地东西两侧紧邻村庄，但已经搬迁拆除，规划为商务用地和仓储用地，场地北部为青龙山，南面为农田。

1.2 样品采集与分析

本次调查采用PowerProbe 履带式钻机和SH-30设备分别对厂区设置的84 个土壤监测点和22 口地下水监测井进行钻探和采样，共采集了373 件土壤样品和42 件地下水样品。地质勘查结果显示，场地自上而下的地层包含填土、黏土、粉质黏土1、粉质黏土2、砂质粉土、粉砂和基岩风化层，各层土壤的有机质含量、含水量、密度平均值分别为2.05%、25.50%和 1.93 g/cm3。场地中4 ～6 m 的粉质黏土2 层和9 ～ 14 m 的粉砂层均为含水层，分别为浅水和承压水，且在场地北部两层地下水存在互通。样品采集后，土壤样品进行了制样和化学前处理，样品寄送至澳实分析检测（上海）有限公司进行测试。现场调查过程中采集了不少于10%的质量控制样品进行分析，检测结果显示，数据质量符合国家规范要求。

1.3 评价方法

根据当地政府规划，场地未来将作为仓储用地进行开发，因此土壤土壤筛选值《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB36600-2018）第二类用地土壤筛选值作为评价依据，地下水的质量评价以《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）IV 标准值为筛选值，土壤和地下水中污染物浓度超过筛选值则被确定为关注污染物。场地的风险评估主要依据场地特征参数实测结果、《污染场地风险评估技术导则》（HJ25.3-2014）和污染场地健康与环境风险评估软件HERA（Health and Environmental Risk Assessment Software for Contaminated Sites）进行。

2 结果与讨论

2.1 土壤和地下水中关注污染物的含量

2.1.1 地下水中关注污染物含量特征

地下水中检出率最高的污染物是苯，检出率为59.52%，检出浓度为1.5 ～10 200 µg/L；其次是萘，检出率为28.57%，检出浓度为5.6 ～11 500 µg/L。对比《地下水质量标准》（GB14848-2017）IV 水标准，地下水中的苯和萘均超过相应标准值120 µg/L和600 µg/L，最大超标倍数分别为84 和18 倍，其他检出指标均不超标。

2.1.2 土壤中关注污染物含量特征

土壤中有机物含量与检出率如表1、表2所示。从表中可知，373 件土壤样品中苯的检出率最高，达到27.61%，其检出浓度范围为0.05 ～465 mg/kg，其次是间-二甲苯和对-二甲苯，检出率为19.84%，检出浓度为0.05 ～122 mg/kg；16 种常见的PAHs 中有14 种在本次调查中有检出，检出率最高的为菲28.65%，最低的为二苯并（a,h）蒽10.19%。其中，单个样品浓度最高的为萘，最大浓度为5 350 mg/kg，其次为菲3 850 mg/kg 和荧蒽2 820 mg/kg，苯并[a]芘的最大浓度为707 mg/kg。通过对比，场地中超过筛选值的污染物为苯、萘、菲、苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（a）芘、茚并（1,2,3-cd）芘和苯并（g,h,i）苝。

2.2 污染物分布及来源分析

由场地生产工艺与厂区布置可知，土壤中苯超标的区域分布在冷凝鼓风工段、油库工段和蒸氨工段等车间；多环芳烃中以苯并（a）芘超标范围和程度最大，苯并（a）芘的超标区域分布在冷凝鼓风工段、洗涤工段、硫铵工段、循环水泵房和污水处理站等。垂向分布上不同土层深度苯的污染情况存在较大差异，在0.8 ～15 m 深度范围均有超标样品，且污染较重深度主要分布在0.8 ～5.0 m，多环芳烃在浅层土壤中的浓度高于深层土壤，超标严重的样品集中在0 ～4 m深度。地下水中苯的超标区域主要集中在油库工段、冷凝鼓风工段和蒸氨工段，且两层地下水中均存在超标情况，冷凝鼓风工段和污水处理站的第一层地下水中萘存在超标，这些区域的超标主要与生产的原料、工艺有密切的关系，前人对类似生产厂区调查时，出现类似的分布情况。

分析多环芳烃来源的方法有很多，主要有特征比值法和主成分分析法，其中特征比值法是较为常用的一种方法。一般来说，PAHs 的来源分为自然源和人为源两种，污染场地环境中多为人为源。人为来源主要有燃烧源和石油源，前人研究表明，高环PAHs 主要来源于煤等化石燃料的高温燃烧，低环PAHs 主要来源于有机物的低温转化和石油产品的泄露，因此蒽/（蒽+菲）、苯并（a）蒽/（苯（a）荧蒽+䓛）等特征比值常用来判断土壤中PAHs 污染物的来源。通常，蒽/（蒽+菲）比值小于0.1 是石油来源，大于0.1为燃烧来源，苯并（a）蒽/（苯并（a）蒽+䓛）小于0.20 为石油来源，在0.20 ～0.35 为石油和燃烧的混合源，大于0.35 为燃烧源。

表1 土壤中污染物（VOCs）检出结果

表2 土壤中污染物（SVOCs）检出结果

2.3 风险评估

根据场地调查结果，场地土壤中的关注污染物为苯和多环芳烃（萘、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、苯并（a）芘、茚并（1,2,3-cd）芘、二苯并（a,h）蒽、苯并（g,h,i）苝），地下水中的关注污染物为苯和萘，且选用场地中污染物最大浓度作为暴露浓度。

根据场地未来用途，主要暴露途径有经口摄入、皮肤接触、吸入室内颗粒物、吸入室外颗粒物、吸入室内蒸气和吸入室外蒸气。地下水中的暴露途径有吸入室外地下水蒸气、吸入室内地下水蒸气和饮用地下水。利用HERA 软件和场地理化参数计算关注污染物的致癌风险和危害商，土壤和地下水风险计算结果表明，土壤中苯并（a）芘的致癌风险最大，为3.77×10-3，而萘的危害商最大，为29，均显著超过致癌风险指数标准限值（10-6）及非致癌危害商标准限值（1）。第1 层地下水中苯的癌风险和危害商分别为4.54×10-4和36.8，第2 层地下水中苯的致癌风险和危害商为3.08×10-3和317，也显著超过致癌风险指数标准限值（10-6）及非致癌危害商标准限值（1）。因此，场地土壤和地下水的风险水平较高，需要进行治理修复后开发利用。

3 结论

焦化厂存在苯和多环芳烃的污染，在0 ～18 m 范围的土壤中苯均有检出，集中分布在0 ～8 m，多环芳烃主要在浅层土壤中检出，污染集中分布0 ～4 m。场地中两层地下水中均存在苯和萘的污染。场地中的多环芳烃污染主要源自煤燃烧，炼焦过程中荒煤气的逸散、煤焦油和炼焦废水的泄露是造成土壤污染的主要途径；场地废水排放和地下储罐的泄露是造成场地中两层地下水受到污染的主要原因。场地土壤和地下水中苯或多环芳烃的致癌风险和危害商均超过人体可接受风险水平，需要及时根据城市规划，开展风险管控或修复治理工作。