王 佳， 李余杰， 陳 晶， 何書健， 黃艷秋， 李文林， 蒙 晰

(1.重慶大學(xué) 城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶 400045；2.廣西正澤環(huán)?？萍加邢薰?，廣西 賀州 542899； 3.廣西海沁天誠技術(shù)檢測服務(wù)有限公司，廣西 賀州 542800；4.河池市環(huán)江毛南族自治縣環(huán)境保護(hù)局，廣西 河池 547199)

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加劇，大量的化工、冶煉、機(jī)械加工等企業(yè)的原場址已經(jīng)不能滿足城市規(guī)劃和發(fā)展的需要，企業(yè)搬遷和關(guān)閉后遺留下大量的污染場地，而這些污染場地往往位于城市中心或人口稠密區(qū)，且其使用功能大多被轉(zhuǎn)換為居住與商業(yè)用地等。被重金屬和農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯等有機(jī)毒物污染的場地對人體健康存在著極大的健康風(fēng)險[1-4]。隨著重慶市城區(qū)企業(yè)“退二進(jìn)三”和“退城進(jìn)園”等政策的實(shí)施，一大批污染較重的工業(yè)企業(yè)將由主城區(qū)遷往郊區(qū)或進(jìn)入規(guī)劃的工業(yè)園區(qū)。而開展污染企業(yè)原址場地環(huán)境健康風(fēng)險評價與被污染土壤的修復(fù)，有利于構(gòu)建生態(tài)安全和健康的人居環(huán)境、促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[5-7]。

1 研究方法

1.1 污染區(qū)域概況

研究的污染場地位于重慶市江津區(qū)，企業(yè)成立于1965年，主要生產(chǎn)轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向器和特種機(jī)械，已于2010年搬遷至工業(yè)園。由于城市發(fā)展需要，企業(yè)的原址場地已經(jīng)規(guī)劃為居住用地。目前該場地的建筑已經(jīng)拆除，場地土壤沒有受到擾動。前期調(diào)查結(jié)果顯示場地內(nèi)的土壤受到了Cd、Hg和Zn的污染，但是Hg主要以無機(jī)汞的形式存在，甲基汞含量很低，不進(jìn)行甲基汞的監(jiān)測和評估。

場地面積為26 700 m2，地面高程在231.4～231.8 m，相對高差不大，場地北側(cè)350 m處是長江。生產(chǎn)車間集中在場地的南側(cè)。周圍區(qū)域均已開發(fā)成居住用地。場地內(nèi)的大部分區(qū)域4.3 m以內(nèi)的土壤均為填土，褐色或黑色。4.3 m以下的土壤為粉質(zhì)黏土，并包裹卵石?；鶐r頂部埋深為8～19 m，場地內(nèi)地下水不發(fā)育。將場地的土壤按照0～4.3 m和4.3～8 m分為2層進(jìn)行人體健康風(fēng)險評估。

1.2 樣品采集和分析

采用系統(tǒng)布點(diǎn)法，以40 m×40 m網(wǎng)格劃分場地，在網(wǎng)格中心取樣。同時，在生產(chǎn)車間區(qū)域進(jìn)行加密采樣監(jiān)測(20 m×20 m)，每個點(diǎn)位取樣5個，分別為地面下0.5 m，1 m，3 m，5 m和7 m，在場地內(nèi)共布設(shè)37個采樣點(diǎn)，共采集185樣品，土壤采樣點(diǎn)分布圖見圖1。

圖1 土壤采樣點(diǎn)分布圖

土壤樣品測定pH、有機(jī)質(zhì)、含水率、土壤顆粒密度、容重及重金屬含量。土壤pH值按USEPA 9045D-2004采用電極法測定，土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化稀釋熱法測定，土壤含水率按照HJ613-2011方法測定，土壤顆粒密度按照GB/T 50123-1999方法測定，土壤容重按照NY/T1121.4-2006的方法測定，土壤中Zn、Cd采用等離子體發(fā)射光譜分析測定，Hg按照GB/T17139-1997采用冷原子吸收分光光度法測定。

1.3 人體健康風(fēng)險評估模型

受污染場地的風(fēng)險主要取決于場地的污染現(xiàn)狀及未來用途。研究的場地位于城市的中心地帶，并且已經(jīng)被規(guī)劃為居住用地，因此場地將按照居住用地的要求進(jìn)行健康風(fēng)險評估。

表1 土壤特征參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤監(jiān)測結(jié)果

表2 土壤樣品重金屬含量檢測結(jié)果

根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，土壤中Cd、Hg和Zn的濃度范圍比較大，第一層和第二層Cd的平均濃度分別為0.57 mg·kg-1和0.31 mg·kg-1；Hg的平均濃度分別為1.37 mg·kg-1和0.54 mg·kg-1；Zn的平均濃度分別為112.2 mg·kg-1和47.1 mg·kg-1。和《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》相比，Cd和Hg的平均濃度均比二級標(biāo)準(zhǔn)值高；Zn的平均濃度值較低，超過二級標(biāo)準(zhǔn)值的樣品集中在第一層。和重慶市的土壤背景值相比，Hg最大超標(biāo)倍數(shù)為9.25，Zn最大超標(biāo)倍數(shù)為1.44。土壤中Cd的濃度超過《展覽會用地土壤環(huán)境質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)(暫行)》中的A級標(biāo)準(zhǔn)(1 mg·kg-1)的樣品在第一層有13個，第二層有7個，主要集中在18#、19#采樣點(diǎn)周圍。Hg的濃度超過《展覽會用地土壤環(huán)境質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)(暫行)》中的A級標(biāo)準(zhǔn)(1.5 mg·kg-1)的樣品在第一層有13個，第二層有4個。Zn的濃度超過《展覽會用地土壤環(huán)境質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)(暫行)》中的A級標(biāo)準(zhǔn)(200 mg·kg-1)的是21#和28#采樣點(diǎn)1 m土壤樣品。從采樣深度來看，3 m深度的土壤樣品中Cd的濃度都比較高，3 m和5 m深度的土壤樣品中Hg的濃度都比較高，1 m深度的土壤樣品中Zn的濃度都比較高。檢測結(jié)果表明場地部分區(qū)域的土壤受到了重金屬的污染，存在一定的環(huán)境健康風(fēng)險，人體健康風(fēng)險需進(jìn)一步計算

2.2 重金屬的人體健康風(fēng)險評估

表3 重金屬的人體健康風(fēng)險評估

應(yīng)用HERA軟件，分層計算土壤中Cd、Hg和Zn基于保護(hù)人體健康的風(fēng)險控制值，結(jié)果見表4。

表4 重金屬分層風(fēng)險控制值 (mg·kg-1)

從分層計算Cd、Hg和Zn基于保護(hù)人體健康的風(fēng)險控制值計算結(jié)果可以看出，第一層和第二層土壤的風(fēng)險控制值存在一定的差異，這是由于表層的填土層土質(zhì)疏松，而且表層土壤因?yàn)榕c人體接觸的可能性較大，暴露途徑較多，因此計算出的風(fēng)險控制值較嚴(yán)格。下層土壤由于受上層土壤的阻隔，特別是受空隙比小、透氣性差的土層阻隔，蒸汽輸送量微小，對人體健康的影響大大降低。因此，下層土壤的風(fēng)險控制值較寬松[6,12,17]。同時可以看出Cd、Hg和Zn的分層風(fēng)險控制值相差較大，這是由于Cd、Zn的主要暴露途徑為經(jīng)口攝入和皮膚接觸途徑， Hg的主要暴露途徑為經(jīng)口攝入和吸入土壤顆粒途徑。第二層土壤中的Cd、Hg和Zn基本沒有這幾個主要的暴露途徑，導(dǎo)致不同深度的風(fēng)險控制值差異較大。

2.3 污染物空間分布

由于場地超過可接受風(fēng)險水平的污染物為Cd和Hg，但是Cd只有18#采樣點(diǎn)3 m的土壤樣品超過可接受風(fēng)險，因此場地的主要污染物是Hg，結(jié)合場地Hg的監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用SURFER軟件和AutoCAD軟件相結(jié)合分析本場地中的Hg空間分布。SURFER 軟件支持12種內(nèi)插生成網(wǎng)格化數(shù)據(jù)的方法，能將離散點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)通過插值法轉(zhuǎn)換為連續(xù)的數(shù)據(jù)曲面，有利于污染土壤的風(fēng)險管理和決策[18-19]。AutoCAD可以對污染物的修復(fù)范圍和方量進(jìn)行計算。Hg空間分布結(jié)果見圖2。

圖(a) 表示Hg在3 m土層中的空間分布

圖(b) 表示Hg在5 m土層中的空間分布

從圖2中可以看出，Hg污染土壤集中在場地的東側(cè)，包括22#和23#采樣點(diǎn)在內(nèi)的區(qū)域。結(jié)合場地的布局圖可知，Hg污染的土壤都集中在場地的生產(chǎn)車間區(qū)域，但是前期的生產(chǎn)活動并不涉及Hg，而且在表層0.5 m和1 m的土壤樣品中Hg含量較低。這是由于場地在前期大量的煤渣回填對土壤造成了Hg污染，在現(xiàn)場采集的填土層的土壤樣品中含有一定量的煤渣，而且根據(jù)X射線熒光光譜分析(XRF)測定結(jié)果表明煤渣中Hg含量較高，部分含量大于50 mg·kg-1。煤渣中的Hg經(jīng)過長時間物理和化學(xué)作用遷移到土壤中，造成土壤污染。后期再次覆蓋的填土很少含有煤渣，所以表層土壤Hg含量較低。根據(jù)SURFER軟件計算出的范圍坐標(biāo)，利用AutoCAD對污染土壤面積和方量進(jìn)行計算。如果采用4.61 mg·kg-1作為場地Hg的唯一風(fēng)險控制值，污染土壤在第一層和第二層中均有分布，土方量為675 m3。如果采用分層風(fēng)險控制值，第一層土壤Hg的風(fēng)險控制值為4.61 mg·kg-1，第二層土壤Hg的風(fēng)險控制值為9.89 mg·kg-1，則污染土壤都在第一層，土方量為437 m3。和采用一個風(fēng)險控制值相比，采用分層風(fēng)險控制值可有效降低污染土壤的修復(fù)方量。

3 結(jié) 論

(1) 對重慶某重金屬污染場地進(jìn)行采樣監(jiān)測重金屬Cd、Hg和Zn。Cd的濃度范圍為 0.1～7.4 mg·kg-1，Hg的濃度范圍為 0.01～21.92 mg·kg-1，Zn的濃度范圍13～412 mg·kg-1。部分土壤樣品重金屬含量超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-1995)中二級標(biāo)準(zhǔn)和《展覽會用地土壤環(huán)境質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)(暫行)》(HJ350-2007)中的A級標(biāo)準(zhǔn)。0～4.3 m土壤層Cd、Hg的人體健康風(fēng)險超過了可接受水平。

(2) 由于不同深度的土層在性質(zhì)和污染物暴露途徑方面存在差異，重金屬Cd、Hg和Zn在填土層的風(fēng)險控制值要小于粉質(zhì)黏土層。

(3) 在保證人體健康的條件下，與以往使用單一的風(fēng)險控制值相比，對于不同深度的污染土壤采用分層風(fēng)險控制值可以有效降低需要修復(fù)的污染土方量。

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