多环芳烃类污染场地地下水风险评估参数敏感性分析

2021-05-13任璇，高越，张吉

地下水 2021年2期

任璇，高越，张吉

(1.天津市勘察设计院集团有限公司，天津 300000；2.南开大学环境科学与工程学院，天津 300712；3.天津市生态环境科学研究院，天津 300000)

农药、杀虫剂、树脂、润滑剂、染料、人工色素等化工产品的制备过程产生的废水、废渣的排放是环境中多环芳烃类污染物的重要人为来源，广泛的来源使其污染周围的土壤和地下水，严重威胁人体健康[1-2]。多环芳烃类污染物具有致癌、致畸、致突变和高毒性，为了保护人体健康，需要根据场地未来用地规划及水文地质条件等对场地进行人体健康风险评估，以确定最终的健康风险水平与修复目标[3]。污染场地地下水风险评估涉及的相关参数较多，主要包括人体暴露参数、建筑物参数、场地和土壤参数等，准确选择适合特定污染场地的参数值难度较大，而参数敏感性分析能够识别出对模型输出结果影响较大的参数，可有效减少参数值选取的不确定性，提高地下水风险评估的准确性与科学性[4]。

本研究以华北平原某多环芳烃类污染场地为例，选取苯并(a)芘为目标污染物，进行地下水风险评估模型参数的敏感性分析，进而确定敏感性较大的参数，为后续风险评估参数的取值提供科学依据。

1 场地概况

研究场地历史上曾生产聚醚多元醇及聚合物多元醇，生产期间内场地内建设有一处燃煤锅炉，造成土壤和地下水中萘、苯并(a)蒽、苯并(a)芘等污染物超过相应的标准，本场地未来规划为仓储物流用地。本场地包气带厚度约为1.50 m，潜水含水层厚度约8.50 m，主要由全新统上组陆相冲积层粉质黏土(地层编号④1)，全新统中组海相沉积层粉质黏土(地层编号⑥1)、粉土(地层编号⑥2)组成，潜水含水层的相对隔水底板为全新统下组沼泽相沉积层粉质黏土(地层编号⑦)。本场地地下水流向为自西向东，水力坡度约为1‰。

2 评估过程

本研究场地地下水健康风险评估优先选用HJ 25.3-2019推荐的模型及参数，其中土壤含水率和地下水埋深等参数优先采用场地实测值。地下水风险评估的主要步骤包括：危害识别、暴露评估、毒性评估、风险表征以及控制值计算，其中在进行风险表征时要进行不确定性分析，主要包括暴露途径风险贡献率分析与模型参数敏感性分析[5]。

研究场地未来规划为仓储物流用地，属于GB36600中的第二类用地，场地敏感受体为成人，地下水苯并(a)芘暴露途径为通过呼吸吸入室内外地下蒸汽，建立的概暴露念模型如图1所示。呼吸吸入暴露途径下，涉及到的苯并(a)芘毒性参数为呼吸吸入致癌斜率因子(SFi)和呼吸吸入参考剂量(RfDi)，以上两个毒性参数均根据HJ 25.3-2019中的外推模型计算。通过地下水苯并(a)芘暴露量、毒性参数以及实测的污染物浓度可计算致癌风险值与危害商。

图1 污染场地暴露概念模型

3 参数敏感性分析

3.1 敏感性分析方法

在进行参数敏感性分析时，先要进行目标污染物单一暴露途径的贡献率分析，当单一暴露途径风险贡献率超过总风险水平20%时，需对与该暴露途径相关参数的敏感性进行分析，以确定影响风险水平的主要参数，以及各个参数的影响程度[5]。

本次参数敏感性分析选用单因素局部分析法，局部参数分析法用于研究单个参数的变化对模型计算结果的影响，分析时需改变某一分析参数的数值，其他参数保持不变，本次将所研究的参数增加或减少一个幅度如10%或20%，其他参数不变，来观察模型输出结果的变化情况。单一暴露途径风险贡献率计算公式见公式(1)，敏感性分析方法见公式(2)。

(1)

式中：PCRi为苯并(a)芘第i种暴露途径的风险贡献率，无量纲；CRi为苯并(a)芘第i种暴露途径的风险水平，无量纲；CRn为苯并(a)芘所有暴露途径的风险水平，无量纲。

(2)

式中：SR为模型参数敏感性比例，无量纲；P1为模型参数P变化前的数值；P2为模型参数P变化后的数值；X1为按P1计算得到的风险水平，无量纲；X2为按P2计算得到的风险水平，无量纲，其中风险水平包括致癌风险和危害商。

3.2 参数选取

本研究通过对比《建设用地土壤污染风险评估技术导则》(HJ25.3-2019)、《场地环境调查与风险评估技术导则》(DB 50/T725-2016)、《污染场地风险评估技术导则》(DB 33/T 892-2013)、《上海市污染场地风险评估技术规范(试行)》中人体暴露参数、建筑物参数给出的推荐值情况，从中选取取值有差异的参数，具体情况见表1。本次研究从表1各风险评估导则中取值有差异的推荐值中选取参数作为参数敏感性分析的对象。

表1 风险评估导则参数推荐值比较

根据研究场地地下水苯并(a)芘单一暴露途径风险贡献率分析，呼吸吸入室外地下水蒸汽的暴露途径贡献率占比为91.34%，为主要的暴露途径，主要是因为苯并(a)芘为半挥发性有机物，很难穿透地基与墙体裂隙进入室内，地下水苯并(a)芘单一暴露途径风险贡献率见表2。

表2 暴露途径风险贡献率

通过以上地下水苯并(a)芘单一暴露途径风险贡献率分析以及各风险评估导则推荐值的取值情况，最终选取EFOa、BWa、DAIRa、ATca、ATnc以及土壤特征参数Pws(取值0.227 mg/kg)、ρs(取值2.65 kg/dm3)、ρb(取值1.5 kg/dm3)作为参数敏感性分析对象。

3.3 分析结果

通过上文选取的参数进行10%或20%的变幅后带入到苯并(a)芘污染地下水致癌风险和危害商的计算模型中进行参数敏感性分析，敏感性分析结果见表3、表4、图2和图3。

图2 致癌风险参数敏感性分析结果图3 危害商参数敏感性分析结果

表3 致癌风险参数敏感性分析结果

表4 危害商参数敏感性分析结果

由以上的分析结果可知研究场地地下水苯并(a)芘致癌风险和危害商对所选参数的敏感性一致，其中敏感性最大的为ρb，不敏感的参数主要为BWa、和DAIRa，主要是因为在计算研究场地地下水暴露量和外推苯并(a)芘毒性参数时均涉及到BWa和DAIRa两个参数，两个参数对最终风险水平的影响相互抵消。所选取的8个参数对地下水苯并(a)芘风险水平影响排序为ρb>Pws>ρs>ATca(ATnc)>EFOa，其中没有影响的参数为BWa和DAIRa。