RAG-C 及RBCA 模型在污染地块风险评估中的应用比较<br/>——以石油烃（C10～C40）的分段评估为例

RAG-C 及RBCA 模型在污染地块风险评估中的应用比较
——以石油烃（C10～C40）的分段评估为例

2022-07-02王儒

环境保护科学 2022年3期

王儒

（1. 上海环境保护有限公司，上海 200233；2. 上海市环境科学研究院，上海 200233）

石油烃污染地块主要是石油在开采、运输、使用和储存过程中泄露而造成的[1]，据相关资料显示，我国采油区点位超标率已达23.6%[2]，随着交通基础设施发展，加油站的泄露成为主要污染源之一[3]。石油类污染成分复杂，通常有几十、上百种成分，按结构可分为烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃[4]。这些物质进入到土壤、地下水、地表水和大气中都会给人体健康及生态环境安全造成威胁。

建设用地在开展修复活动之前，需要评估其可能会对环境和人体造成的危害程度。依据风险程度不同制定相应的管理方法[5]。石油烃由于成分复杂，各组分毒理性质不同，如何科学、准确的开展评估工作成为了国内外有关学者的关注问题。1995年美国材料与试验协会（ASTM）出台了《石油泄漏场地基于风险的纠正行动标准导则》等相关技术导则，美国GSI 公司基于该系列准则开发了RBCA 商用模型，目前已成为广泛应用的风险评估模型之一[6-7]。我国的风险评估工作起步较晚，目前出台的国家导则规定了石油烃（C10～C40）的相关限值，但没有规定具体的风险评估模型和方法[8-9]。依据上海市的相关技术文件[10]，本研究使用分段评估的方法，以某石油烃污染地块为例，利用《建设用地土壤污染风险评估技术导则：HJ25.3—2019》（简称“RAG-C”模型）和RBCA 模型分别进行人体健康风险评估，分析了两者的异同，以期为石油烃的风险评估技术提供借鉴。

1 研究方法

1.1 污染地块概况

1.1.1 地块历史情况该石油烃污染地块位于我国某工业百强市，由于曾作为油品加工企业生产用地，企业在环保整治专项行动中关停，经若干年的生产活动所产生的石油类物质进入环境，存在污染风险。

1.1.2 地块水文地质情况依据本地块地质探勘资料，除表层杂填土外，主要地层结构由黏土组成。潜水含水层埋深约1.5 m，土壤相关理化参数，见表1。

表1 土壤理化性质参数汇总表

1.2 样品采集与分析

初步调查阶段采用专业判断法在原厂的生产区域内进行布点采样，详细调查阶段在初步调查的超标点位附近按照20 m×20 m 的网格进行加密布点，在厂区其余区域按照40 m×40 m 的网格布设采样点位，最大采样深度达12 m。在S1～S25 点位采集土壤样品、SW1～SW8 采集土壤及地下水样品，W2-1～W3-8 采集地下水样品，共计采集土壤样品216 个，地下水样品20 个，地块中石油烃污染分析数据，见表2。

表2 关注污染物分析结果

1.3 环境风险模型

1.3.1 RBCA 模型 RBCA 模型的评价方法是将石油烃分成若干馏分，依据分段的毒性参数开展风险评估。石油烃属于非致癌物质，模型计算其危害商，判定标准为1[11]。非致癌物质的危害商（HQ）计算，见式（1）：

式中：IR 为摄入比例；EF 为暴露频率；ED 为暴露持续时间；BW 为受体质量；AT 为平均暴露时间；RfD 为参考剂量。下标oral、dermal、inh 分别为经口摄入、皮肤接触和呼吸吸入。

1.3.2 RAG-C 模型我国在借鉴美国等发达国家经验的基础上编制了《污染场地风险评估技术导则：HJ 25.3—2014》，并于2019 年更新为《建设用地土壤污染风险评估技术导则： HJ 25.3—2019》[9]，其核心理念是基于风险地块管理。计算非致癌风险危害商时，参考上海市相关技术文件中规定的石油烃的毒性参数，对石油烃进行分段评估，见式（2）：

式中：Ernc为非致癌暴露量；OIS、DCS、PIS、IOV、IIV 分别为经口、皮肤接触和吸入土壤颗粒，室外吸入蒸汽，室内吸入蒸汽；c为污染物浓度；下标sur、sub 分别表示表层土、下层土；RfD 为参考剂量；SAF 为参考计量分配系数。

1.3.3 模型异同分析 RBCA 模型与RAG-C 相似处居多，尤其在评估程序、多层次评估架构和风险计算方法等方面[12]。但由于两国国情不同，在计算时仍有诸多差异。如RBCA 不考虑室内土壤灰尘的暴露途径，RAG-C 不考虑土壤淋溶到地下水中对地表水环境质量的影响。RAG-C 的敏感人群包含儿童与成人，RBCA 另外考虑了对建筑工人及青年的影响。

1.3.4 模型参数选择模型参数包括：1）污染区参数、土壤参数、建筑物参数和暴露参数，依据本地块的土壤类型、实测水文地质参数和导则相关规定参数输入；2）石油烃分段比例及毒理参数，见表3，取自上海市相关技术文件附件2～附件4；3）敏感受体及暴露参数，本地块后续作为第二类用地，不考虑对儿童作为敏感受体。暴露参数，见表4。

表3 石油烃分段毒性参数

表4 第二类用地类型下暴露参数

2 结果与分析

2.1 风险计算与分析

在计算风险时，以稳定地下水埋深作为划分表层与深层土壤的依据。当各层存在多个样品时取较大值进行风险计算。当石油烃进行分段计算时，各馏段的风险总和为该物质的风险值[13]。

由表层土壤的非致癌危害商，见图1。所有点位的非致癌危害商均低可接受水平1，81.8%点位的风险水平低于0.04。2 个模型的计算结果有所差异，但处于同一数量级之内。RBCA 的风险值相对较高，原因在于RBCA 在计算时考虑了建筑工人的暴露风险，建筑工人对非致癌危害商的贡献率占比达到51.15%，见图2，而RAG-C 则仅考虑了成人作为敏感受体时的情形。

图1 表层土壤非致癌危害商

66.7%点位的风险水平低于0.04，2 个模型计算结果显示深层土壤的人体健康风险在可接受水平之内。虽然仍然考虑了对建筑工人的影响，但其贡献率占比缩减至4.6%，见图2，导致RBCA 计算的整体风险低于RAG-C，其计算结果占后者的比例为64.72%。

图2 RBCA 模型中敏感受体风险贡献率

深层土壤的非致癌危害商大于表层土壤，见图3。

图3 深层土壤非致癌危害商

由地下水的非致癌危害商，见图4。

图4 地下水非致癌危害商

2 个模型中超风险点位率均为65%。SW4 点位的非致癌风险均为最高，在RBCA 和RAG-C 模型的计算结果分别超过可接受水平的129、229 倍。RBCA 模型由于在地下水风险表征中未考虑对建筑工人的影响，因此计算结果低于RAG-C 模型，其计算风险占后者比例约56.65%。

2.2 暴露途径分析

暴露途径是依据实际情况选取污染物迁移和暴露于人体的方式，2 种模型的暴露途径相近，但不同途径的风险贡献率差别较大。表层土壤中的风险贡献率在2 个模型中的排序为皮肤接触土壤＞经口摄入土壤＞吸入室外空气中来自表层土壤的污染物＞吸入土壤颗粒物。在吸入土壤颗粒物这一暴露途径上存在数量级的差别，原因在于2 个模型的评估所采用的特征参数不同，RAG-C 模型以实测依据环境空气中颗粒物含量来评估呼吸吸入颗粒物风险，RBCA 模型则是以颗粒物释放因子为关键参数[14]。

深层土壤的暴露途径相对表层较少，吸入室内空气来自下层土壤的污染物大于吸入室外空气中来自下层土壤的污染物所带来的风险。原因在于敏感受体在室内的暴露频率大于室外，更易受到室内污染物的影响。在具体到不同碳链时，芳香烃（C13～C16）风险贡献率在2 个模型中的差异最大，RBCA 模型是RAG-C 的3.26 倍。

地下水中暴露途径与深层土壤类似，吸入室内空气中地下水气态污染物大于吸入室外空气中地下水气态污染物所造成的风险。2 个模型在关键参数的选取上存在差异，RAG-C 模型采取默认亨利常数，RBCA 模型采取有效亨利常数用于计算气态污染物的扩散因子[15]，见表5。

表5 不同暴露途径的非致癌风险贡献率分析%

2.3 各馏段贡献率分析

2 个模型对各馏段在土壤中的风险贡献率基本一致，在表层土壤中芳香烃（C22～C40）＞脂肪烃（C13～C16）＞芳香烃（C17～C21）＞脂肪烃（C10～C12）＞芳香烃（C13～C16）＞芳香烃（C10～C12）＞脂肪烃（C22～C40）＞脂肪烃（C17～C21）。深层土壤中脂肪烃（C10～C12）＞脂肪烃（C13～C16）＞芳香烃（C10～C12）＞芳香烃（C13～C16）。

RAG-C 模型在地下水风险计算中的主要风险来源于脂肪烃（C10～C12）及脂肪烃（C13～C16），分别占比10.14%和89.85%。RBCA 模型则与之相反，分别占比63.66%和29.71%。芳香烃（C10～C12）和芳香烃（C13～C16）的占比约0.01%和0.004%，远小于RBCA 模型中的4.46%和2.17%。石油烃各馏段的非致癌风险贡献率，见图5。

图5 石油烃各馏段的非致癌风险贡献率

2.4 空间分布分析

利用Surfer 15.3 中的克里金（Kriging）插值法对石油烃的风险空间分布情况进行了模拟，见图6。

图6 可知，虽然最大风险值有所不同，但2 个模型所表征的风险分布范围并无明显差异。在表层土壤中，污染指数在地块东北侧最大，西北侧次之，南侧最小。在深层土壤中，东北侧最大，南侧次之，西北侧最小。地下水中的风险指数分布与深层土壤相近，污染物存在由土壤向地下水中迁移的可能性，进而导致地下水的污染。其风险指数亦为东北侧大于南侧，西北侧最小。