典型建设用地土壤修复目标值研究_周媛媛.pdf

2023NO3ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK收稿日期：2022-12-07基金项目：山西省高等学校教学改革创新项目（J20221584）作者简介：周媛媛（1991），女，硕士，助教，主要研究方向为土壤污染防治。典型建设用地土壤修复目标值研究周媛媛1肖颂娜1郭雨强1陈浩2（1山西科技学院环境科学与工程学院山西晋城0480002郑州市生态环境局巩义分局河南郑州450000）摘要基于风险管控原则，提出建设用地的土壤修复目标值。该文以某有机化工厂地块为研究对象，结合用地规划和评估模型，开展土壤中典型有机污染物苯、氯苯、硝基苯的风险评价，并估算其修复目标值。研究表明：（1）该地块土壤苯、氯苯、硝基苯超过建设用地一类筛选值；（2）该地块土壤环境的致癌效应、非致癌危害商都大于人体可接受水平；（3）苯、氯苯、硝基苯的土壤风险控制值分别为3.4、91.69、11.56 mg/kg；（4）基于风险控制值，提出苯、氯苯、硝基苯的土壤修复目标值为3.4、91.69、11.56 mg/kg。该土壤修复目标值的确定既保障了人体健康，又避免了过度修复。关键词风险控制值修复目标值暴露途径土壤有机物中图分类号：X825文献标识码：A文章编号：1672-9064(2023)0311204“十三五”以来，我国强化建设用地安全利用和准入管理工作，全国4万多个地块开展土壤污染状况调查评估，1 500多个地块进入建设用地土壤污染风险管控和修复名录，没有达到风险管控、修复目标的不得作为“一住两公”用地1。因此，明确污染场地的土壤和地下水修复目标值是实现场地风险管控、再开发利用的重要任务，是做好场地修复技术的前提和基础，更是整个污染修复义务履行好坏的最终判断依据。2018年，我国基于风险管控理念，颁发了建设用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB 366002018）2，明确提出建设用地修复目标应当低于风险管制值。2021年，郑超凡3引入土壤修复法律制度思想，提出“建设用地修复标准并非达到某个限制，而是在低于相应管制值的区间里”的概念。根据风险管控理念去选定修复目标，该目标往往高于筛选值，低于管制值，且三者具有一定比例关系。土壤修复并不是等同恢复原状，而是要基于经济压力、技术水平、二次利用等事实提出合理值，否则就会造成修复资金巨大浪费。2010年，LATAWIEC4首次提出“基于生物可利用性得到的风险评估值可解决总量风险评估导致的保守问题”新理念。2013年，姜林等5建立“层次化健康风险评估”模型，得出第三层次风险评价确定的土壤苯修复目标为2.6 mg/kg时，修复成本可减少5 700万元，能够带来巨大经济效益，为大型VOCs污染场地修复值确定和评估奠定基础。生态环境部于2019年前后基于“风险管控”原则出台了建设用地土壤污染风险评估和修复等系列导则，明确了风险管控思路下的场地修复标准。陈波6指出，根据土壤锰污染风险评估推导土壤风险控制值，得出第二类用地方式下锰的风险控制值是536 mg/kg。丁寿康等7建立“估算土壤环境承载力”体系，得出基于土壤环境承载力的修复目标值较对应的风险筛选值和管控值均高出1.81.9倍。当前土壤修复目标值在应用上存在2点局限性：估算暴露途径不完整。实际应用未完全使用建设用地土壤污染风险评估技术导则（HJ 25.32019）规定的9种主要暴露途径和暴露评估模型。例如，丁寿康等7估算了3种暴露途径下的3种污染物风险控制值；陈波6研究了6种暴露途径下的锰风险控制值；麦霖霞8确定了3种暴露途径下的3种重金属风险控制值。有机污染研究较少。目前讨论土壤修复值或土壤风险控制值大多集中在重金属类污染物，麦霖霞8分析的电镀场地的铜、锌、镍；唐杰毅9讨论电子废弃物拆解场地的铜、镍、砷、镉等；孙刚等10主要研究目标是砷的土壤修复标准。因此，本研究以某有机化工企业场地为研究对象，采用6种暴露途径和暴露评估模型，分别分析典型有机物在土壤环境中的风险控制值。同时，基于风险控制和成本-效益理论，提出本地块土壤的修复目标值，为实现地块风险管控、场地修复、再开发利用等工作提供理论基础和技术支撑。1材料与方法1.1研究区概况研究地块建于20世纪60年代，期间是1家大型综合有机化工企业，主要生产烧碱、硝基苯、氯化苯等有机产品，并于2009年停产至今。根据国土空间规划，本地块今后被规划为一类用地。1.2样品采集与测定在现场踏勘和前期调查基础上，统筹考虑污染物类型、污染源分布特征、历史污染事故、污染物迁移途径等因素，将地块分为核心、重点、一般3个等级调查区，共布设土壤采样点84个。综合地块资料和地质地层调查结果，确定各点位土壤采样深度，本地块土壤采样深度范围为09 m，大致分5层（0环 境 大 视 野1122023NO3.ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK1.5毒性评估直接将具有潜在风险和严重污染的地块建设成商业用房、居民住宅，将会对生态环境和人群健康造成严重威胁12。苯是典型的第一类致癌物，其进入人体后，会造成再生性贫血、白血病、淋巴瘤、心率不齐、昏迷等危险13。硝基苯有致畸、致癌、损伤肝功能等毒性14。氯苯却无明显的致癌效应，其对人体的危害主要存在于肺部损伤、心脑健康、诱发皮炎、免疫器官危害等方面15。所以，苯、硝基苯的毒性表现为致癌效应和非致癌效应，氯苯的毒性体现在非致癌效应。1.6风险表征根据毒性评估，本文苯和硝基苯的风险表征计算其致癌和非致癌风险，氯苯仅计算其非致癌风险。土壤中的单一污染物总致癌风险（CRn）10-6的样点，其代表的地块区域为风险不可接受的污染区域。污染物的非致癌风险用危害商（HIn）1的样点，其代表的地块区域为风险不可接受的污染区域。1.7土壤和地下水风险控制值计算估算风险控制值时，单一污染物可接受致癌风险（ACR）最大值为10-6，可接受危害商（AQR）最大值为1。由于本地块周边敏感目标有地表水，可能作为饮用水源，故计算土壤风险控制值时，考虑致癌效应、非致癌效应、保护地下水等3种目标情形，选取3种情形下的较小值作为地块的风险控制值。估算地下水风险控制值，取致癌效应和非致癌效应的地下水风险控制值的最小值。本研究毒性评估、风险表征、风险控制值计算方法主要参照HJ 25.3201911中规定的推荐值和推荐模型。1.8土壤修复目标值确定结合污染物的形态与迁移转化规律，坚持科学性、可行性、合理性的原则，遵循风险管控和成本-效益理念，分析比较土壤风险控制值、建设用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB 366002018）2规定的筛选值和管控值以及国家和地方其他标准规定的限制，提出目标污染物的土壤和地下水修复目标值。2结果与分析2.1污染水平根据检测数据对地块内土壤污染物超标点位进行统计，见表2。结果表明，土壤苯、氯苯、硝基苯超过建设用地一类用地风险筛选值的点位浓度变化范围为：1.117.06 mg/kg、82.9219.0 mg/kg、108 mg/kg；超标率分别为2.94%、2.10%、0.42%。苯最大值超过筛选值6倍，氯苯和硝基苯超出2倍左右。苯、氯苯污染区域分布在污水处理范围和主要生产区域内；硝基苯主要存在于污水处理及焚烧炉区。2.2风险水平根据风险表征方法，核算土壤中苯、氯苯、硝基苯3种污染物的致癌风险和非致癌危害商。其中，3种污染物的土壤暴书书书表 摇计算暴露量的重要参数取值参数符号参数名称取值参数符号参数名称取值空气中可吸入浮颗粒物含量（）混合区大气流速风速（）土壤容重（）污染源区面积 土壤颗粒密度（）污染源区宽度 土壤含水率（水 土壤）混合区高度 非饱和土层厚度 表层污染土壤层厚度 地下水埋深 下层污染土壤上表面到地面距离 苯 氯苯 硝基苯 土壤有机质含量（）下层污染土壤厚度 苯 氯苯 硝基苯 0.5 m，0.52 m，24 m，46 m，69 m）。1.3危害识别根据城乡总体规划确定本地块所在区域土地利用规划为一类用地。同时，由于本地块周边有公园、居民区、地表水体、水井等敏感目标，故确定可能的敏感受体为儿童、成人、地下水。综合资料分析、现场踏勘、人员访谈、数据检测等结果，原企业历史上产生的污染物种类较多、排放物较大、污染风险较高。本次研究选取污染分布较广、污染程度较大、危害较严重的苯、氯苯、硝基苯3种污染物。1.4暴露评估由于本地块关注污染物为挥发性有机污染物，地块内有水井，周边有地表水，迁移途径主要表现在污染物的挥发和随地下水迁移，因此确定地块土壤污染物的主要暴露途径为经口摄入土壤（途径1）、皮肤接触土壤（途径2）、吸入土壤颗粒物（途径3）、吸入室外空气中来自表层土壤的气态污染物（途径4）、吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物（途径5）、吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物（途径6）等6种途径。基于第一类用地计算土壤的暴露量，部分参数根据本地块实际情况进行取值，具体见表1。其中，PM10取研究区域内近5 a平均值；研究区域土质为粉质黏土，故pb、ps、Pws、fom等土壤基本理化性质参数为粉质黏土的基本参数；厂区内东西高差约12 m，西部土层厚度约为1431 m，中部土层厚度为58 m，东部浅层基本无土。由于本研究的3种污染物主要分布在生产区，位于厂区的中部，故本文土层厚度hv采用中部平均值6.5 m；地块内整体地下水流向自东南向西北方向流动，地块地下水水位埋深在3953 m，为保守估算暴露量，故选取地下水埋深取最大值53 m；Uair、A、W等污染源区数值通过调查获得；d、Ls、dsub污染土壤数据根据不同污染物的污染垂直分布情况决定。环 境 大 视 野1132023NO3ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK露浓度均取最大值，即苯7.06 mg/kg、氯苯219 mg/kg、硝基苯108 mg/kg。3种污染物的单一途径土壤致癌风险和非致癌危害商结果见表3。从表3可以看出，本地块土壤致癌和非致癌2项风险值均不可以被人类接受。苯的风险主要表现在致癌效应，氯苯和硝基苯主要在非致癌方面。从暴露途径分析，苯主要通过6种综合途径致癌，氯苯的主要非致癌途径表现在吸入土壤颗粒物（途径3），硝基苯的重点非致癌途径是由皮肤接触（途经2）、吸入土壤颗粒物（途径3）和经口摄入（途径1）导致的。2.3风险控制值根据风险控制值计算方法，得到3种污染物基于致癌效应、非致癌效应、保护地下水3种目标下的土壤风险控制值，见表4。书书书表 摇地块内土壤超标点位统计表污染因子检出浓度（）第一类用地筛选值（）超标率超标倍数苯 氯苯 硝基苯 书书书表 摇土壤风险控制值估算单位：污染因子苯氯苯硝基苯基于致癌效应的土壤风险控制值基于非致癌效应的土壤风险控制值 保护地下水的土壤风险控制值 土壤风险控制值 对于污染物苯而言，基于致癌效应、非致癌效应、保护地下水的3种土壤风险控制值分别为4.73、26.69、3.4 mg/kg，选取最小值3.4 mg/kg作为污染物苯的土壤风险控制值。对于污染物氯苯而言，其致癌效应不明显，故基于非致癌效应、保护地下水的土壤风险控制值分别为91.69、163.31 mg/kg，选取最小值91.69 mg/kg作为污染物氯苯的土壤风险控制值。对于污染物硝基苯而言，基于致癌效应、非致癌效应、保护地下水的土壤风险控制值分别为391.35、11.56、1 130.01 mg/kg，选取最小值11.56 mg/kg作为污染物硝基苯的土壤风险控制值。因此，苯、氯苯、硝基苯的土壤风险控制值分别为3.4、91.69、11.56 mg/kg。将其与国家、地方一类用地的筛选值做对比（表5），发现本研究值均高于各类筛选值。究其原因，筛选值是基于保守情景确定的，用来判断是否开启污染场地风险评估工作的参考值。如果检测值低于筛选值，风险可忽略；检测值高于筛选值，应开始下一步的场地详细调查、风险评估，从而明确详细的污染范围和风险水平。而本研究的土壤风险控制值是基于最高人体能接受的风险程度，在确定用地方式和暴露情境下，确保整个地块最大可接受风险的情况且反推出土壤中污染物的含量限值。对比发现，本研究的土壤风险控制值远低于国家一类用地管控值，这是因为管控值是鉴定是否采取风险管控或修复措施的依据，如果土壤污染物含量超过该值，通常对人体健康存在不可接受的风险。而本研究的土壤风险控制值是基于人体可接受的风险水平的，所以土壤风险控制值小于管控值。综上，筛选值、风险控制值和管控值之间的关系为：土壤污染风险筛选值土壤污染风险控制值土壤污染风险管控值，这与GB 3660020182规定和郑超凡3、丁寿康等7的研究结果统一。2.4修复目标值在实际土壤修复工作中，为确保人体健康和生态受体不产生直接或潜在危害，或不具有环境风险，基于土壤风险控制值的估算和土壤污染状况调查结果，提出苯、氯苯、硝基苯的土壤风险控制值作为本地块的土壤修复目标值的主要参考值，即3种污染物的土壤修复目标值分别为3.4、91.69、11.56 mg/kg。土壤修复目标值与筛选值、管控值的关系为：土壤污染风险筛选值土壤修复目标值土壤污染风险管控值。丁寿康等7基于健康风险评价进行土壤修复目标值的估算，得出一般情形下，汞、六氯苯、氯苯的土壤修复目标值都存在大于筛选值小于管控值的规律，其认为氯苯的土壤目标修复值为127 mg/kg，比本研究高，原因是丁寿康考虑经口摄入、皮肤接触、吸入土壤颗粒物3种暴露途径。本研究分析了氯苯为挥发性有机物，故增加了吸入室内外空气气态污染物（途径4途径6）3种暴露途径，在基于6种暴露途径下的土壤修复值更加严格。唐杰毅9利用建设用地土壤污染风险评估技术导书书书表 摇土壤环境中典型污染物的致癌风险和非致癌危害商统计表健康效应污染因子经口摄入（途径）皮肤接触（途径）吸入土壤颗粒物（途径）吸入室外空气中来自表层土壤的气态污染物（途径）吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物（途径）吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物（途径）总致癌风险危害商苯 致癌效应氯苯硝基苯 苯 非致癌效应氯苯 硝基苯 书书书摇摇摇表 土壤风险控制值与筛选值、管控值对比单位：类别苯氯苯硝基苯本研究土壤风险控制值 ：一类用地筛选值 北京市 ：住宅用地 重庆市 ：住宅用地 上海市：敏感用地：一类用地管制值 环 境 大 视 野1142023NO3.ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK（上接第89页）对标准偏差从原有的34.6%减少到4.7%；分区对应性大幅提升，分区格栅喷射出的氨气与反应器内对应分区一一对应。参考文献1赵毅，朱洪涛，安晓玲，等.燃煤电厂SCR烟气脱硝技术的研究J.电力环境保护，2009，25（1）：7-10.2崔建华.选择催化还原（SCR）脱硝技术在中国燃煤锅炉上的应用（上）J.热力发电，2007，36（8）：13-18.3韦振祖，赵宁波，李明磊，等.非均匀入口条件下SCR脱硝系统流场优化改造技术研究J.锅炉技术，2021，52（04）：74-80.4李源，毛睿，任利明，等.非均匀来流条件下SCR系统静态混合器布置及喷氨优化数值模拟研究J.热能动力工程，2021，36（06）：78-85.5高畅.SCR脱硝系统非均匀喷氨技术研究D.南京：东南大学，2017.6陶莉，肖育军.SCR区域喷氨的NH3分布与均匀性调整J.环境工程技术学报，2021，11（04）：663-669.7刘国富.基于多运行参数耦合的SCR精细化喷氨控制系统及其应用研究D.南京：东南大学，2019.8贾晓静，李刚，武宝会，等.W型火焰锅炉分区混合动态喷氨控制系统J.热力发电，2020，49（03）：141-147.9翁骥，王铮，李小海，等.SCR脱硝系统分区控制式喷氨格栅的优化J.环境工程学报，2017，11（05）：2915-2919.10叶蒙蒙，钱付平，王来勇，等.基于响应面法SCR脱硝反应器喷氨格栅的优化研究J.中国环境科学，2021，41（03）：1086-1094.11凌忠钱，曾宪阳，胡善涛，等.电站锅炉SCR烟气脱硝系统优化数值模拟J.动力工程学报，2014，34（01）：50-56.12张楚城，叶兴联，苏寅彪，等.SCR脱硝流场对氨逃逸影响的诊断优化及应用J.电力科技与环保，2019，35（03）：13-17.13何川.流体力学M.重庆：重庆大学出版社，2018.则中推荐的模型和广东省本土化参数，得出铜、镉、砷、多氯联苯的土壤修复目标值，并且其值均处于筛选值和管控值之间。高于土壤污染风险筛选值的土壤修复目标，避免了以筛选值为标准的过度修复，节约了修复成本，提高了修复技术应用水平。低于土壤污染风险管控值的土壤修复目标，更加确保了人类的健康水平，体现了风险管控原则。3结论（1）该化工场地规划用途为一类用地，土壤中苯、氯苯、硝基苯超过建设用地一类用地风险筛选值。该地块土壤对人类健康的风险不可以忽略。（2）风险评估表明，土壤环境风险致癌效应和非致癌危害商均超过人体可接受水平。土壤中苯的风险主要表现在致癌效应，土壤氯苯和硝基苯主要为非致癌方面。（3）苯、氯苯、硝基苯的土壤风险控制值分别为3.4、91.69、11.56 mg/kg。土壤风险控制值与筛选值、管控值的关系为：土壤污染风险筛选值土壤污染风险控制值土壤污染风险管控值。（4）基于风险控制和成本效益理论，苯、氯苯、硝基苯的土壤目标修复值定为3.4、91.69、11.56 mg/kg。在一定程度上既确保了地块的风险可接受，又可以避免修复目标值过于严格导致的修复成本过高的问题。本研究基于土壤和地下水风险管控模型，分别提出了土壤和地下水的风险控制值和修复目标值。今后，建议应注重多介质的协同治理模式，提出基于场地土壤地下水地表水大气一体化整体修复的评估技术，为综合治理与协同修复提供技术支撑。参考文献1生态环境部部长黄润秋中宣部“中国这十年”新闻发布会答记者问EB/OL.（2022-09-15）2022-12-06.https：/ 366002018S.北京：中国环境出版集团，2018.3郑超凡.我国土壤修复标准的法律问题研究D.上海：上海师范大学，2021.4LATAWIEC A E，SIMMONS P，REID B J.Decision-makers perspec-tives on the use of bioaccessibility for risk-based regulation of con-taminated landJ.Environment International，2010，36（4）：383-389.5姜林，钟茂生，梁竞，等.层次化健康风险评估方法在苯污染场地的应用及效益评估J.环境科学，2013，34（3）：1034-1043.6陈波，张浩哲.建设用地土壤锰风险控制值探讨：以重庆市某锰污染地块为例J.土壤通报，2020，51（6）：1482-1488.7丁寿康，王美娥，王玉军，等.场地土壤环境承载力估算及其在土壤污染修复目标值确定中的应用 J/OL.土壤学报，2022-01-102022-12-06.https：/ 25.32019S.北京：中国环境出版集团，2019.12AHMAD M，RAJAPAKSHA A U，LIM J E，et al.Biochar as a sorbentfor contaminant management in soil and water：A reviewJ.Chemo-sphere，2014，99：19-33.13黄立利，徐培渝.低浓度苯暴露人群遗传损伤与表观遗传改变研究进展J.环境卫生学杂志，2021，11（5）：474-479.14张迎迎，迟向群，王道胜，等.硝基苯污染的修复研究进展J.环境科学与技术，2015，38（03）：91-96.15吴迪，杜青平.室内环境中氯苯对人体健康的研究进展J.河北农业科学，2009，13（2）：73-74，78.16北京市环境保护局.北京市场地土壤环境风险评价筛选值S：DB11/T 8112011S.北京：北京市质量技术监督局，2011.17重庆市环境保护局.重庆市场地土壤环境风险评价筛选值S：DB50/T 7232016S.重庆：重庆市质量技术监督局，2016.环 境 大 视 野115