上海某多环芳烃污染地块健康风险评估研究

黄海峰，陈洪阳，陈太聪，董 楠

（上海市地矿工程勘察院，上海 200072）

随着我国“退二进三”、“退城进园”和“产业转移”等政策的逐步实施，许多大中城市正面临重污染工业企业的关闭和搬迁，由此出现大量工业遗留和遗弃场地[1-2]。上海市环保局、市规划和国土资源局针对此类环境问题并结合本市实际，制定了《上海市经营性用地和工业用地全生命周期管理土壤环境保护管理办法》（沪环保防[2016]226号）[3]，该办法指出工业用地场地环境保护是在场地环境调查的基础上，分析场地内污染物对未来受体的潜在风险，并采取一定的治理修复措施避免、降低、缓和潜在风陷的过程。其中，基于健康风险的污染场地管理理念已获得普遍认可。

健康风险评估是在分析污染地块土壤和地下水中污染物通过不同暴露途径进入人体的基础上，定量估算致癌污染物对人体健康产生危害的概率或非致癌污染物的危害水平。主要内容包括危害识别、暴露评估、毒性评估、风险表征和风险控制值的确定[4-8]。健康风险评估的定义与框架最早由美国国家科学院提出，其采用RBCA风险评估模型，已在美国、欧洲和其他一些国家和地区得到成功应用，该模型目前也是我国最常用的风险评估模型之一[9-10]。南京土壤研究所基于美国RBCA和英国CLEA模型，结合我国的污染场地风险评估技术导则，开发出环境与健康风险评估软件（health and environmental risk assessment, HERA），用于计算地块污染物的筛选值、修复目标值、致癌和非致癌风险等。

本文以上海某典型多环芳烃污染地块为研究对象，对该地块土壤和地下水的重金属和有机物污染情况进行全面调查和分析，根据污染物在土壤中的分布、场地水文特征和用地规划，建立地块污染概念模型，根据土壤分层理论，利用HERA软件对地块污染土壤进行健康风险评估，并计算修复目标值；同时，利用Surfer软件对该地块污染区域进行了模拟，以期为国内类似场地的风险评估及修复工作提供借鉴。

1 地块概况

该地块位于上海某商务区内，占地面积36595m2，属亚热带季风气候，其特点是气候温和、雨水丰沛、光照充足、四季分明。地块所在区域为长江三角洲冲积平原，地势平坦，地貌简单。地块所在区域地表水系属于太湖流域水系的感潮河流，区域内沟河纵横，水网稠密。地块所在区境内第一砂层、第一硬土层普遍缺失，其地质特征是：表土层在区内广泛分布，主要为冲海积相地层，一般厚度为3m左右。由于潜水位埋深比较浅，故表土层的土性受地下潜水的影响较大。上部土层较硬，岩性以褐黄色黏性土为主，稍湿，可塑，中等压缩性，见有植物根茎以及铁锰质、碳质侵染斑点，也有铁锰质小结核；下部岩性主要以灰、黄褐色黏性土为主，湿—很湿，软塑—流塑，中等偏高压缩性。地块所在区域潜水含水层水位埋深在0.5～1.5m，水位动态大都与黄浦江潮汐、大气降水、蒸发、灌溉和开采等因素有关。地块所在区域第一承压含水层分布比较稳定，顶板埋深30m左右，该层水质为微咸至咸水。第一承压含水层和第二承压含水层相互沟通。潜水含水层与第一承压含水层间有连续的黏土层隔离，层间基本无水力联系。

该地块历史上曾存在过镇办或村办小企业，被划归为某商务区后，土地利用方式发生了较大变化，原搬迁区域内构筑物早已拆除，场地闲置，原生活在该地块内部及其周边区域的的居民早已搬迁。现场调查期间，地块作为堆土场，除西侧近围墙区域20m的带状区域外，其余区域均覆盖有堆土，厚度在3.2～5.3m范围内，堆土均来自该商务区其他地块上构筑物拆除及基坑开挖产生的堆土和建筑垃圾，且原地面以上10cm的堆土在以后均要移出本地块，因此堆土不在本次调查的范围内。

2 调查研究方法

2.1 采样点位布设

场地环境调查分为初步调查和详细调查两个阶段，由于地块原始状况受到严重破坏，按照《上海市场地环境调查技术规范》[11]和《上海市场地环境监测技术规范》[12]的要求，初步调查采用系统布点法，即将调查区域分成若干个面积不大于1600m2（40m×40m网格）的采样地块，在每个地块内布设一个采样点位，对于每个土壤采样点位，根据现场情况分两层或三层采样，分两层采样的点位，分别采集表层土壤、深层土壤；分三层采样的点位，分别采集表层土壤、深层土壤以及位于地下水水位以下的饱和带土壤，整个场地50%的采样点位分三层采集土壤样品。详细调查是在初步调查超标点位5m范围内布设4个加密采样点位，若详调采样点位存在污染物超标情况，在该详调超标点位20m范围内增设3个加密采样点，采样深度超过初步调查采样揭示的最大污染深度。地下水采样点布设利用已有深层土壤采样孔，共布置土壤采样点数量35个，地下水检测井数量12个。

同时，为客观评价场地污染状况，在场地周边无污染区域设置1个背景点位，分别采集土壤和地下水样品。对场地进行详细调查的同时，获取和测定场地风险评估必需的土壤理化性质、地下水水文特征等场地特征参数。本研究前后共采集土壤样品94个，采集地下水样品13个，采样布点见图1。

2.2 样品采集与分析

对采样点进行GPS精确定位后，使用Geoprobe钻机进行土壤和地下水监测井的钻孔，根据现场XRF和PID快速检测结果判断污染程度，采集样品并记录样品性状和污染状况。土壤样品取出后，首先用非扰动式手持VOC采样器采集土壤VOC样品，放入装有一定量甲醇溶液的棕色玻璃瓶内密封保存。使用竹质或塑料铲进行重金属、SVOC和多氯联苯等样品收集，用广口玻璃瓶收集密封，并将瓶填装满不留空隙，及时送实验室进行检测。根据地下水水文情况，本项目地下水采集深度为地面以下6 m。

图1 场地环境调查布点图Fig.1 Layout of environmental site investigation

2.3 模型及参数选择

参考《上海市污染场地风险评估技术规范》[13]中的风险评估方法和技术要求，采用HERA软件，构建场地风险评估模型。根据场地水文地质特征，将场地土壤分为包气带与饱和带两层。由于场地地下水潜水层分布不均匀，厚度薄，且水位随季节变化幅度较大，基于风险评估中保护人体健康的原则，将场地0～2 m土层均视为表层土壤，2 m以下的土层视为下层土壤．场地土壤特征参数如表1所示。

表1 场地主要特征参数Table 1 Principal characteristic parameter of site

3 健康风险评估

3.1 危害识别

场地环境调查结果表明，本地块土壤中的苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽检出值了超过《上海市场地土壤环境健康风险评估筛选值（试行）》[14]敏感用地筛选值，因此确定该五种超标有机物为本地块土壤中的关注污染物。根据土地开发利用规划，该地块将规划作为商业服务用地，相应土地利用方式下的敏感人群包括商业办公人员和场地开发建设过程中的建筑工人。

3.2 暴露评估

在一般情况下，考虑到本地块未来的主要暴露受体为成年办公人员和场地施工人员，成人的暴露期长、暴露频率高，根据《上海市污染场地风险评估技术规范》中的相关内容，本地块按照非敏感用地情景进行评估，相关暴露参数参考规范中非敏感用地推荐值及建筑开发期推荐值。随着建设开发，下层土壤因施工因素暴露于空气中，因此对于建筑工人来说下层污染土壤暴露途径视为与表层污染土壤暴露途径相同。根据地块的调查分析结果，并结合地块现在和将来的用途，建立“污染源—途径—受体”的暴露途径概念模型（图2）。

图2 “污染源-迁移途径-暴露受体”概念模型示意图Fig.2 Schematic diagram of conceptual model of "pollution source - migration pathway - exposure receptor"

3.3 毒性评估

本次关注污染物致癌毒性的判断是根据国际癌症研究机 构 IARC（international agency for research on cancer） 和美国环保署综合风险资讯系统（integrated risk information system, IRIS）的相关研究成果判定的。

（1）国际癌症研究机构分类

IARC依据致癌性资料将化学物质分为以下四类：

第一类：致癌物，对人类的致癌性证据充分。

第二类：潜在致癌物，又分为2A和2B两个小类。

2A：指对人类致癌性证据有限，对实验动物致癌性证据充分；

2B：指对人类致癌性证据有限，对实验动物致癌性证据不充分。

第三类：无法判别是否为致癌物。

第四类：非致癌物

（2）美国环保署分类

美国环保署建立的综合风险资讯系统（Integrated Risk Information System, IRIS）依据现有毒性资料，将化学物质的致癌性分为五大类：

A：对人类为致癌物质；

B1：根据有限的人体毒性资料与充分的动物实验数据，极可能为人类致癌物质；

B2：根据充分的动物实验资料，极可能为人类致癌物质；

C：可能为人体致癌物；

D：尚无法分类；

E：已证实为非人类致癌物质。

根据上述分类，关注污染物的致癌性判定如表2所示。

表2 关注污染物致癌性Table 2 The carcinogenicity of concern pollutant

毒性参数取值参考《上海市污染场地风险评估技术规范》及《污染场地风险评估技术导则》[15]，如表3所示。

表3 关注污染物毒性参数Table 3 Toxicity parameters of concern pollutant

3.4 风险表征

（1）致癌风险可接受水平

致癌风险表示暴露于某种致癌性物质而导致人一生中超过正常水平的癌症发病率，通常用风险值CR表示，荷兰、英国和美国分别以1×10-4、1×10-5和1×10-6作为评判标准。为充分保护人体健康，本研究以10-6作为可接受致癌风险的上限，如果致癌风险大于10-6，则认为致癌风险是不可接受的，应采取措施进行场地修复或者规避风险；若致癌风险小于或等于10-6，则表明在本风险评价所假定的情境下，受体所承受的致癌风险在可接受范围内，无须采取进一步措施。

（2）非致癌风险可接受水平

非致癌危害又称危害商（HQ），表示由于暴露造成的长期日摄入剂量与参考剂量的比值。本报告以单一污染物危害商1作为可接受非致癌危害的上限，如果危害商大于1，则认为非致癌危害是不可接受的，应采取进一步措施进行场地修复或规避风险；若危害商小于或等于1，则表明在本风险评价所假定的情境下，受体所承受的非致癌危害在可接受范围内，无须采取进一步措施。

（3）风险计算结果与评价

根据后续开发施工的具体情况，将土壤关注污染物风险计算分为表层土壤暴露风险和下层土壤暴露风险，取各层土壤污染物最大含量计算得出表4。

表4 健康风险值表Table 4 Health risk value

由表4可知，土壤中苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽对潜在敏感受体的健康风险值超过了可接受范围，需要进行风险管控。

3.5 风险控制值的计算

参照《上海市污染场地风险评估技术规范》中的相关要求，对于污染场地内超过可接受风险的关注污染物，在制定其风险控制值时设定的可接受风险水平如下：

①单一污染物致癌风险目标水平为小于10-6；②单一污染物非致癌风险目标水平为小于1。

综合考虑后续修复的技术经济可行性以及实验室检测能力，场地风险控制值优先引用计算所得风险控制值，比较基于办公人员和建筑工人计算所得到的风险控制值，选取最小值。若计算结果小于上海市敏感用地筛选值，则选取敏感用地筛选值作为场地风险控制值（表5）。

表5 土壤关注污染物风险控制值Table 5 Risk control values for soil contaminant of concern

由表5可知，土壤中苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽的综合风险控制值分别为2.1 mg/kg、2.1 mg/kg、0.4 mg/kg、2.1 mg/kg、0.2 mg/kg。

3.6 修复区域

根据各土壤取样点不同深度处的各种污染物浓度值和地面标高得出各种污染物在地层内的空间分布场。用综合风险控制值作为需要清理或修复范围的基准，土壤中污染物大于或等于综合风险控制值的土壤均在修复范围之内，并且据此计算需要修复的土壤体积。

本地块中超过人体健康风险值可接受范围的土壤污染物分别是苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽。根据超风险控制值点位位置及空间分布情况，采用Surfer软件运用克里格空间差值法模拟出修复区域面积，详见图3、图4。其中S14区域土壤修复面积为120m2，最大污染层厚度为2.5m，需要修复的土方量为300m3；S6区域土壤修复面积为32m2，最大污染层厚度为1.0m，需要修复的土方量为32m3。

图3 区域采样剖面图Fig.3 Sampling pro files of region S14 and region S6

图4 地块修复范围图Fig.4 Repair scope of site

4 结论

（1）由于地块原始状况受到严重破坏，场地环境调查调查采用系统布点法，调查结果显示该地块土壤的主要污染物有苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽。从污染物的空间分布来看，土壤超标污染物主要分布在填土层，原状土层污染可能由填土层污染物经淋溶迁移所致。

（2）地块将规划作为商业服务用地，该用地方式下敏感人群包括商业办公人员和建筑工人。通过健康风险评估计算，地块土壤中汞、砷对潜在敏感受体的健康风险值超过了可接受范围，需进行修复。（3）综合考虑后续修复的技术经济可行性以及实验室检测能力，场地风险控制值优先引用计算所得风险控制值，若计算结果小于上海市敏感用地筛选值，则选取敏感用地筛选值作为场地风险控制值。土壤中苯并(a)蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽的综合风险控制值分别为2.1 mg/kg、2.1 mg/kg、0.4 mg/kg、2.1 mg/kg、0.2 mg/kg，需要修复的土方量合计为152 m3。