制定多环芳烃类物质区域筛选值的必要性研究

吴红梅，程媛媛，陈亢利，施维林

（苏州科技大学 环境科学与工程学院，江苏 苏州 215009）

当前，我国土壤污染日趋严重，已对粮食及食物安全、饮用水安全、区域生态安全、人居环境健康、全球气候变化，以及经济社会可持续发展构成了威胁[1]。我国土壤污染物种类繁多且难以根治，按照其污染物的性质对土壤污染进行分类，可分为重金属污染、有机物污染、生物污染及放射性污染等[2]。

1 土壤污染筛选值

土壤污染风险筛选指导值（以下简称筛选值）指特定土地利用方式土壤中污染物的某一含量限值，土壤中污染物含量超过该含量限值，表明土壤污染可能会对人体健康产生危害，需要启动土壤污染的风险评估，根据评估结果决定是否需要采取针对性风险管控或土壤修复等措施[3]。筛选值是国家为保护人群健康和生态安全，对土壤中的污染物容许含量所作的规定，若根据风险评估与模型计算制定的筛选值过严，尽管能够有效防止污染、降低风险，但同时也会增加不必要的治理修复成本，有时甚至可能超越现有修复技术能力，就无法进行指导作用。若根据风险评估与模型计算制定的筛选值过宽，势必会增大环境风险。科学合理的筛选值能够在一定程度上保障污染场地的有效管理。

1.1 国外筛选值的现状

美国、欧洲的大部分国家（包括英国）、澳大利亚及加拿大在上个世纪后期已意识到筛选值的重要性，陆续制定了常见污染物（含重金属和有机污染物）的筛选值[4－5]，如美国的“土壤筛选值”（Soil Screening Levels，简称 SSLs）[6－7]，荷兰的 “干预值”（Intervention Values，简称 IVs）[8－9]，英国的“土壤指导值”（Soil Guideline Values，简称 SGVs）[10－11]和 “第四类筛选基准”（Category 4 Screening Level，简称 C4SLs）[12－13]。

1.2 我国筛选值的现状

针对我国污染场地的现状，2014年2月环保部发布了污染场地的系列环境保护标准 《污染场地风险评估技术导则》（HJ25.3-2014）（以下简称《导则》）等。在2015－2016年期间，环保部陆续发布了《建设用地土壤污染风险筛选指导值》（以下简称《国家筛选值》）一次、二次、三次征求意见稿。《国家筛选值》（三次征求意见稿）共制定了103种污染物的筛选值[3]。《国家筛选值》是依据《导则》中的公式方法及暴露参数计算得来的。

在《国家筛选值》出台前，一些地方为了更好的对污染场地进行管理，陆续制定了场地风险评估技术导则或筛选值（见表1）。

表2是风险评估技术部分污染物土壤筛选值的比较（以住宅类敏感用地为例）。对比《北京筛选值》和《浙江导则》，各污染物筛选值均相同；对比国家制定的土壤筛选值和地方制定的土壤筛选值，国家制定的土壤筛选值相比地方制定的土壤筛选值更加严格。

表2 风险评估技术部分污染物土壤筛选值的比较（以住宅类敏感用地为例） mg·kg-1

既然区域筛选值能为污染场地调查与风险评估提供更准确可靠的依据，且国外的经验已表明区域筛选值对污染场地管理的重要性。因此，《国家筛选值》实施后，各级地方很有可能需要依据当地的场地特征、饮食习惯等因素制定地方筛选值。例如，黑龙江省与青海省仅土壤有机质含量的差异性就很大，黑龙江省的土壤有机质含量为80 g·kg-1左右，而青海省的土壤有机质含量为15 g·kg-1左右[14]。

1.3 研究内容

文中拟依据《导则》中的公式与方法，从暴露参数的区域差异性角度，以多环芳烃为例，探讨我国华北、华东、华南、西北、东北、东南六个地区制定区域筛选值的必要性，旨在为我国区域筛选值的制定提供理论依据。

文中研究的多环芳烃类物质有七种，包括苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、屈（屈是美国化学文摘社对化学品的唯一登记号）、二苯并（a，h）蒽、茚并（1，2，3-cd）芘以及苯并芘。多环芳烃是指两个或两个以上的苯环以稠环和非稠环形式相连接的一类化合物。选取多环芳烃类物质作为文中的研究对象原因有两个：一是该类物质是易致癌、致畸变和致突变性的一类化合物；二是该类物质是我国污染场地中较常见的一类有机污染物。土壤中的多环芳烃主要来源于矿物燃料及其他有机质不完全燃烧产物沉降。多环芳烃水溶性低而疏水性强，会被强烈地分配到非水相中，吸附于颗粒物上，土壤便成为其环境归宿之一。据估计在英国有90%以上多环芳烃储存在土壤中。土壤中的多环芳烃对人类健康可能造成不同程度的危害，由土壤进入人体的多环芳烃量要高于大气和水[15]。

2 筛选值的确定方法

《导则》将土地类型分为两大类：敏感用地和非敏感用地。敏感用地包括GB50137规定的城市建设用地中的居住用地、文化设施用地、中小学用地、社会福利设施孤儿院用地等；非敏感用地包括GB50137规定的城市建设用地中的工业用地、物流仓储用地、商业服务业设施用地、公用设施用地等[16]。在敏感与非敏感用地类型下，相关的主要暴露途径（即影响人体健康的主要方式或与土壤污染物接触的主要途径）有6种：（1）经口摄入土壤途径，是指人们因经口摄入的方式暴露在污染土壤中。（2）皮肤接触土壤途径，是指人们因皮肤接触土壤的方式暴露在污染土壤中。（3）吸入土壤颗粒物途径，是指因吸入空气中来自土壤的颗粒物暴露在污染土壤中。（4）吸入室外空气中来自表层土壤的气态污染物途径，是指通过吸入室外空气中来自表层土壤的气态污染物而暴露在污染土壤中。（5）吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物途径，是指通过吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物而暴露在污染土壤中。（6）吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物途径，是指通过吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物而暴露在污染土壤中。针对以上每种暴露途径，《导则》分别给出相应的公式与方法，用于计算污染物的摄入量。由于文中研究的污染物都是致癌污染物，故只列出基于各途径致癌效应的土壤暴露量及土壤风险控制值（即筛选值）的计算公式。

2.1 基于各途径致癌效应的筛选值计算公式

2.1.1 经口摄入土壤途径[16]

RCVSois为基于经口摄入途径致癌效应的土壤风险控制值，mg·kg－1；ACR为可接受致癌风险；SFo为经口摄入致癌斜率因子，mg污染物·（kg体重·d）-1。 参数含义下同。

OSIRc为儿童每日摄入土壤量，mg·d-1；OSIRa为成人每日摄入土壤量，mg·d-1；EDc为儿童暴露期，a；EDa为成人暴露期，a；EFc为儿童暴露频率，d·a-1；EFa为成人暴露频率，d·a-1；BWc为儿童体重，kg；BWa为成人体重，kg；ABSo为经口摄入吸收效率因子；ATca为致癌效应平均时间，d；OISERca为经口摄入土壤暴露量 （致癌效应），kg土壤·（kg体重·d）-1。 参数含义下同。

2.1.2 皮肤接触土壤途径[16]

RCVSdcs为基于皮肤接触途径致癌效应的土壤风险控制值，mg·kg－1；DCSERca为皮肤接触途径的土壤暴露量（致癌效应），kg土壤·（kg体重·d）-1；SFd为皮肤接触致癌斜率因子，mg污染物·（kg体重·d）-1。 参数含义下同。

SAEc为儿童暴露皮肤面积，cm2；SAEa为成人暴露皮肤面积，cm2；SSARc为儿童皮肤表面土壤粘附系数，mg·cm－2；SSARa为成人皮肤表面土壤粘附系数，mg·cm－2；ABSd为皮肤接触吸收效率因子；Ev为每日皮肤接触事件频率，次·d-1；SERc为儿童暴露皮肤所占面积比；SERa为成人暴露皮肤所占面积比。

2.1.3 吸入土壤颗粒物途径[16]

RCVSpis为基于吸入土壤颗粒物途径致癌效应的土壤风险控制值，mg·kg－1；PISERca为吸入土壤颗粒物的土壤暴露量(致癌效应)，kg土壤·（kg体重·d）-1；SFi为呼吸吸入致癌斜率因子，mg污染物·（kg体重·d）-1。 参数含义下同。

PM10为空气中可吸入浮颗粒物含量，mg·m－3；DAIRa为成人每日空气呼吸量，m3·d-1；DAIRc为儿童每日空气呼吸量，m3·d-1；PIAF为吸入土壤颗粒物在体内滞留比例；fspi为室内空气中来自土壤的颗粒物所占比例；fspo为室外空气中来自土壤的颗粒物所占比例；EFIa为成人的室内暴露频率，d·a-1；EFIc为儿童的室内暴露频率，d·a-1；EFOa为成人的室外暴露频率，d·a-1；EFOc为儿童的室外暴露频率，d·a-1。 参数含义下同。

2.1.4 吸入室外空气中来自表层土壤的气态污染物途径[16]

RCVSiov1为基于吸入室外空气中来自表层土壤气态污染物途径致癌效应的土壤风险控制值，mg·kg－1；IOVERca1为吸入室外空气中来自表层土壤的气态污染物对应的土壤暴露量（致癌效应），kg土壤·（kg体重·d）-1。参数含义下同。

VFsuroa为表层土壤中污染物扩散进入室外空气的挥发因子，kg·m－3。参数含义下同。

2.1.5 吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物途径[16]RCVSiov2为基于吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物途径致癌效应的土壤风险控制值，mg·kg－1；IOVERca2为吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物对应的土壤暴露量（致癌效应），kg土壤·（kg体重·d）-1。参数含义下同。

VFsuboa为下层土壤中污染物扩散进入室外空气的挥发因子，kg·m－3。

2.1.6 吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物途径[16]

RCVSiiv为基于吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物途径致癌效应的土壤风险控制值，mg·kg－1；IIVERca1为吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物对应的土壤暴露量（致癌效应），kg土壤·（kg体重·d）-1。

VFsubia为下层土壤中污染物扩散进入室内空气的挥发因子，kg·m－3。

2.1.7 综合土壤风险控制值[16]

RCVSn为单一污染物（第n种）基于六种土壤暴露途径综合致癌效应的的土壤风险控制值，mg·kg-1。

2.2 《国家筛选值》的演算

为了研究各暴露参数的区域差异性对筛选值的影响，文中首先依据《导则》提供的公式方法及暴露参数，为七种多环芳烃类物质：苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、屈、二苯并（a，h）蒽、茚并（1，2，3-cd）芘以及苯并芘演算出了《国家筛选值》。演算的数据结果见表3，表3表明《国家筛选值》是基于《导则》中的计算公式推导得出的。

表3 七种多环芳烃的演算筛选值与《国家筛选值》的比较mg·kg-1

3 制定区域筛选值的必要性分析

筛选值的计算与确定需要依据一系列的暴露参数，如土壤特征参数（土壤有机质含量等）、人群暴露特征参数（暴露频率等）、污染物毒理参数等。气候条件及生活饮食习惯的差异会导致暴露参数的区域差异性，进而影响确定出的筛选值的准确可靠性，因此很多国家如美国已制定了区域筛选值[1]。英国在污染场地风险评估与修复实践中因采用了区域筛选值而大大节省了财力、物力，如伦敦奥林匹克公园在场地调查期间因确定了区域筛选值而为英国政府节省了近3千万英镑的修复费用[5，12，17]。由此可以看出，区域筛选值能为污染场地调查与风险评估提供更准确可靠的依据。我国各区域在气候、土壤特征、生活饮食习惯等方面存在较大差异，这些差异会导致相关的暴露参数存在较明显的区域差异，有的参数变异甚至达到几十个数量级的差别（如土壤有机质含量），进而影响筛选值的计算。

3.1 区域暴露参数的识别与筛选

文中依据《导则》的筛选值计算公式及相应的暴露参数，根据暴露参数的区域差异程度，筛选出了六个存在明显区域差异性的暴露参数，包括体重、室内暴露频率、室外暴露频率、土壤有机质含量、土壤容重、空气中可吸入颗粒物含量（见表 4）[14，18－20]。

表4 部分暴露参数的区域差异性

3.2 暴露参数对筛选值的影响分析

依据《导则》及暴露参数的区域差异性，分析研究了各暴露参数对七种多环芳烃类物质筛选值的影响，从而为我国区域筛选值制定的必要性提供理论依据。

对于苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、屈、二苯并（a，h）蒽、茚并（1，2，3-cd）芘以及苯并芘这七种多环芳烃，体重是对其风险筛选值影响最显著的暴露参数（如图1所示）。

对于苯并（a）蒽，可吸入颗粒物含量是对其风险筛选值影响最小的暴露参数；对于苯并（b）荧蒽、二苯并（a，h）蒽、茚并（1，2，3-cd）芘，体重是对其风险筛选值影响最弱的暴露参数；对于苯并（k）荧蒽，土壤有机质含量是对其风险筛选值影响最弱的暴露参数；对于屈和苯并芘，成人室内暴露频率是对其风险筛选值影响最弱的暴露参数（如图2所示）。

图1 暴露参数对污染物筛选值影响的最大变化

图2 暴露参数对污染物筛选值影响的最小变化

3.3 六个暴露参数对筛选值的整体影响分析

依据《导则》及暴露参数的区域差异性，分析研究了六个暴露参数对七种多环芳烃类物质筛选值的整体影响，旨在为我国区域筛选值制定的必要性提供理论依据。

六个暴露参数对筛选值的整体影响分析见表5，当体重、室内暴露频率、室外暴露频率、土壤有机质含量、土壤容重、空气中可吸入颗粒物含量这六个暴露参数一同变化时对苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、屈、二苯并（a，h）蒽、茚并（1，2，3-cd）芘以及苯并芘这七种多环芳烃的筛选值的影响并不显著（最大筛选值变化百分比为5.9%）。

表5 六个暴露参数对筛选值的整体影响分析

4 结语

对于苯并（a）蒽、苯并（b）荧蒽、苯并（k）荧蒽、屈、二苯并（a，h）蒽、茚并（1，2，3-cd）芘、及苯并芘这七种多环芳烃，在体重、室内暴露频率、室外暴露频率、土壤有机质含量、土壤容重、空气中可吸入颗粒物含量这六个暴露参数中，体重是对其筛选值影响最显著的暴露参数。

对于这七种多环芳烃，当六个暴露参数一同变化时对其筛选值的影响虽不显著（最大筛选值变化百分比为5.9%），但由于多环芳烃类物质是一类广泛存在于大气、水体、土壤中且毒性较强的有机污染物，因此，其筛选值稍微发生变化也会对风险评估结果产生显著影响。故当涉及到体重、室内暴露频率、室外暴露频率、土壤有机质含量、土壤容重、空气中可吸入颗粒物含量这六个暴露参数值发生变化时，我国各区域有必要根据其各自的场地特征、生活饮食习惯等因素制定这七种多环芳烃的区域筛选值。文中只讨论了多环芳烃类污染物是否有必要制定区域筛选值，其他污染物是否有必要制定区域筛选值还需进一步讨论。