场地参数对地下水污染物健康风险评价影响的初步研究

吴鹏 马露瑶 余海波 彭超 孙哲

摘要：通过单变量分析，考察含水率、容重和地下水埋深对挥发性有机污染物风险控制值的影响，结果表明土壤含水率、土壤容重和地下水埋深与风险控制值为正相关关系，土壤含水率和容重在超过某一阈值后，微小变化会使风险控制值产生较大的波动，因此建议在实际调查过程中提高水文地质勘察取样和测试质量，获得高代表性的数据，减少风险控制值的不确定性。

关键词：含水率;容重;地下水埋深;风险控制值

中图分类号：X820.4 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）01-00-02

Abstract：Through univariate analysis， the effects of soil water content， soil bulk density and depth of groundwater on the risk control values of volatile organic pollutants were investigated.Soil water content， soil bulk density and depth of groundwater were positively correlated with risk control values.After the soil moisture content and bulk density exceed a certain threshold， small changes will cause large fluctuations in the risk control value.It is recommended to improve the sampling and testing quality of hydrogeological surveys in the site investigation process to obtain high representative data and reduce uncertainty in risk control values.

Key words：Soil water content;Soil bulk density;Depth of groundwater;Risk control values

在场地开发利用过程中，场地环境质量与用地安越来越受到大众的关注，在世界范围内，风险管理是场地管理的核心思想[1～2]，随着我国场地管理的日趋完善，风险思想在场地管理中已逐渐被大众接受。

场地环境主要包括土壤环境和水环境，基于风险的管理思路，《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》已对建设用地土壤环境质量做出了要求，共提出了45项基本项目和40项其他项目的管理要求[3];《地下水污染健康风险评估工作指南》则规定若地下水中有毒有害指标超《地下水质量标准》相关类别标准则需要进行风险评估。

风险控制值计算是地下水风险评估的一个重要环节，与其他评估环节过程基本一致，均需要计算孔隙率、有效扩散系数、挥发因子、暴露量等必须参数。风险控制值计算时，土壤含水率、土壤容重和地下水埋深是必须且较容易获得的特征参数，但易受外界环境干扰[4～6]。目前关于土壤含水率、土壤容重和地下水埋深对风险控制值的影响报道较少，掌握这些参数对风险控制值的影响规律，有助于提高场地调查和评估质量，有利于地块后续管理。

基于此，本研究利用单变量分析，以城市建成区第一类用地为研究对象，考察含水率、容重和地下水埋深对风险控制值的影响，以期为场地调查、风险评估和场地管理提供一定的借鉴和参考。

1 地下水风险控制值计算的过程

地下水风险控制值的计算主要包含暴露情景与暴露途径的确定，关注污染物的确定，有效扩散系数、挥发因子、暴露量和风险控制值的计算等内容[7]。

1.1 暴露情景与暴露途径

第一类用地考虑成人和儿童的暴露，我国城区不直接利用地下水，一般仅考虑吸入室外空气中来自地下水的气态污染物，吸入室内空气中来自地下水的气态污染物2种暴露途径。

1.2 有效扩散系数的计算

有效扩散系数是污染物在介质中传质速率的重要体现，其计算需要利用场地特征参数和污染物理化参数，有效扩散系数包括土壤中气态污染物有效扩散系数、气态污染物在地基与裂隙中的有效扩散系数、气态污染物在毛细管层中的有效扩散系数、地下水到表层土壤的有效扩散系数、室外空氣中气态污染物扩散因子、室内空气中气态污染物扩散因子。

1.3 挥发因子的计算

挥发因子主要包括地下水中污染物进入室内空气的挥发因子，地下水中污染物扩散进入室外空气的挥发因子。

1.4 暴露量的计算

按敏感、非敏感条件下致癌与非致癌效应分别计算暴露量，包括吸入室外空气中来自地下水的气态污染物途径的暴露量，吸入室内空气中来自地下水的气态污染物途径。

1.5 风险控制值的计算

风险控制值包括基于致癌风险的地下水风险控制值，基于非致癌风险的地下水风险控制值，选取较严格的值作为最终的风险控制值。

2 不同参数对风险控制值的影响

2.1 参数取值

氯代烃是地下水中常见的污染物[8]，已有文献按照不同的方法和场景对其进行风险评估研究[9-11]。本研究以氯乙烯为目标污染物，用地类型设定为第一类用地，按照《污染场地风险评估技术导则》规定的公式，通过单变量分析，初步考察含水率、容重和地下水埋深对风险控制值的影响。本次计算过程中，土壤含水率的变化范围为0.1～0.25 kg·kg-1，土壤容重的变化范围为1.0～1.6 kg·dm-3，地下水埋深的范围为50～500cm，并根据实际情况设置不同的计算点。氯乙烯毒理参数与理化参数如表1所示[12]，其他计算参数均采用推荐参数[13]。

2.2 含水率对风险控制值的影响

其他参数不变，含水率在0.1～0.25 kg·kg-1变化，不同含水率对应的风险控制值如图1。

结果表明含水率升高，氯乙烯风险控制值变大。含水率高，说明土壤孔隙率小，由于气体在空气中的扩散速率大于在液态中的扩散速率，因此含水率增大，污染物向外扩散减弱，风险控制值变大。图1中曲线显示含水率对氯乙烯风险控制值为非线性影响，当含水率增大到0.2左右后，风险控制值变化速率增快，说明含水率大于此阶段后，敏感性增加。

2.3 容重对风险控制值的影响

其他参数不变，容重在1.0～1.6 kg·dm-3变化，不同容重对应的风险控制值如图2。

土壤容重小，表明土壤固体颗粒相对少，孔隙较多，从而污染物在土壤中有效扩散系数大，污染物传质过程变强，因而容重较小时，风险控制值较小，容重变大时，风险控制值变大。观察图3曲线可知，容重对氯乙烯风险控制值为非线性影响，在容重大于约1.5时，容重增大风险控制值急剧上升，说明当容重大于此阶段后，容重敏感性变大。

2.4 地下水埋深风险控制值的影响

其他参数不变，地下水埋深在50～500cm变化，不同地下水埋深的风险控制值如图3。

计算结果表明，地下水埋深浅，氯乙烯的风险控制值小，地下水埋深大，氯乙烯的风险控制值变大。根据图3所示，地下水埋深对氯乙烯风险控制值的影响为线性影响，即氯乙烯风险控制值随着地下水埋深线性变化，在各变化范围地下水埋深敏感性不变。

2.5 实例研究

研究场地位于东部某城市建成区，规划为第一类用地，初步调查阶段发现地下水中氯乙烯检出浓度为6.2ug/L。根据《地下水污染健康风险评估工作指南》，氯乙烯超出《地下水质量标准》中III类限值，现计算其风险控制值，判断地下水氯乙烯人体健康风险是否可接受。地下水不作为饮用水，仅考虑吸入室外空气中来自地下水的气态污染物与吸入室内空气中来自地下水的气态污染物2种途径。设定可接受非致癌危害商为1，可接受风险水平为10-6。地下水埋深、含水率和容重测试如下。

根据含水率、土壤容重和地下水埋深与风险控制值的关系，初步调查阶段基于保守考虑，含水率取值0.231，地下水埋深取值1.34m，容重取值1.29 kg·kg-1。计算结果见表3。

2.6 结果讨论

在场地调查中，地下水埋深、土壤含水率和容重为比较容易获取的资料。通过本研究可以发现，土壤容重、含水率和地下水埋深对风险控制值的影响方式存在差异。地下水埋深对风险控制值的影响为线性，敏感性保持不变;容重和含水率则是非线性影响，在超过某一区域后，容重和含水率敏感性增大，微小变化会使风险控制值产生较大的波动，对风险评估和风险控制值的产生较大影响，对场地调查结果、治理目标与治理技术要求带来不确定性。

根据本研究，为了获得稳定可靠的评估结果，需要确保计算参数的可靠性，特别需要保证强敏感性参数在强敏感区段的数据可靠性。因此，在水文地质勘察时，要注意钻探方法的选取，尽量采用扰动较小的钻探方式和样品采集、保存方式，以获取高代表性的参数值，对于容重和含水率测试，对于处于参数处于高敏感区段的样品，则需要给与更高的质控措施。

3 结论

本研究表明，土壤含水率、土壤容重和地下水埋深对计算地下水中污染物的风险控制值有不同影响。土壤含水率和容重在超过某一阈值后，微小的变化会造成风险控制值较大的波动，因此在实际调查过程中需强化管理水文地质勘察土工样品的取样和测试，以获得高代表性的数据，减少计算结果的不确定性。

参考文献

[1]Pollard S J，Yearsley R， Reynard N S， et al. Current directions in the practice of environmental risk assessment in the United Kingdom.[J].Environmental Science & Technology，2002，36（4）：530-538.

[2]Christie S，Teeuw R M. Policy and administration of contaminated land within the European Union[J].European Environment，2000，10（1）：24-34.

[3]生态环境部.GB36600—2018土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）.[EB/OL]. [2019-10-31]. http：//kjs.mee.gov.cn/hjbhbz/bzwb/trhj/trhjzlbz/201807/t20180703_446027.shtml.

[4]张猛.干湿交替过程中土壤容重、水分特征曲线和热特性的动态变化特征[D].北京：中国农业大学，2017.

[5]张伟.雨水集聚深层入渗系统土壤水分运移模拟研究[D].咸阳：西北农林科技大学，2019.

[6]李明乾，肖长来，梁秀娟，等.变化环境下地下水埋深动态特征及驱动因素分析[J].水利水电技术，2018，49（11）：1-7.

[7]生态环境部.HJ 25.3—2014污染场地风险评估技术导则.[EB/OL].[2019-10-31].http：//kjs.mee.gov.cn/hjbhbz/bzwb/jcffbz/201402/t20140226_268358.shtml.

[8]韓冰，何江涛，陈鸿汉，等.地下水有机污染人体健康风险评价初探[J].地学前缘，2006（01）：224-229.

[9]董敏刚，张建荣，罗飞，等.我国南方某典型有机化工污染场地土壤与地下水健康风险评估[J].土壤，2015，47（1）：100-106.

[10]苏安琪，韩璐，晏井春，等.基于保护健康和水环境的氯代烃类污染场地地下水风险评估[J].环境工程，2018，36（07）：138-143.

[11]李春平，吴骏，罗飞，等.某有机化工污染场地土壤与地下水风险评估[J].土壤，2013，45（5）：933-939.

[12]USEPA. Regional Screening Levels （RSLs）—Generic Tables [EB/OL].[2019-10-31].https：//www.epa.gov/risk/regional-screening-levels-rsls-generic-tables.

[13]生态环境部.《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）（征求意见稿）》编制说明.[EB/OL].[2019-10-31].http：//www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgth/201801/t20180124_430241.htm.

收稿日期：2019-11-05

作者简介：吴鹏（1988-），男，土家族，研究生学历，工程师，研究方向为污染场地调查与风险评估。