周 瓊， 仵彥卿

(上海交通大學 環(huán)境科學與工程學院，上海 201100)

環(huán)境健康風險評價起源于20世紀70年代，目前在國際上是相當受重視的一項污染場地對人群健康危害風險的管理手段[1-2].從20世紀80年代開始，美國環(huán)境保護署(EPA)構(gòu)建了許多關(guān)于污染場地風險評價的導則和指南[3].我國的此項研究開始于20世紀90年代，目前已有一些進展和成果.有學者提出了非水相液體(NAPL)泄漏事故場地地下水污染風險的快速評估方法[4].常靜等應用美國EPA的人體暴露風險評價方法對上海市中心城區(qū)如文教區(qū)、居民區(qū)等兒童活動區(qū)域的地表灰塵重金屬進行了健康風險評價[5].莫小榮等按照環(huán)保部的技術(shù)導則[6]，選取6種重金屬元素，結(jié)合Pearson及克里金差值法，對某冶煉廠拆遷場地土壤進行了健康風險評價[7].施烈焰等比較了RBCA和CLEA兩種模型在重金屬污染場地的風險評價中的應用的異同[8].本文結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)評價體系模型，考慮到場地實際的氣象水文地質(zhì)條件，選取合適的參數(shù)，應用到實際案例中，計算得到上海市某場地土壤中幾種多環(huán)芳烴類物質(zhì)的人體健康風險值，探索符合上海市具體情況的污染場地健康風險評價體系.根據(jù)政府區(qū)劃，為該郊區(qū)工業(yè)用地是否適宜轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)業(yè)用地提供依據(jù).

1 研究區(qū)概況

1.1 場地位置和歷史用途

本調(diào)查地塊位于上海市遠郊，東面直接連通黃浦江與杭州灣的河流干流，南靠二級公路，西邊有近600棟居民樓的大型居住區(qū).區(qū)內(nèi)水域眾多，地勢平坦，基本呈東北高西南低的傾斜特點，平均高程4.35 m.數(shù)十年來的監(jiān)測結(jié)果表明，該區(qū)域的地下水潛水水位標高穩(wěn)定在2.0～4.0 m的高位狀態(tài)[9].該場地占地面積約15 000 m2，在2006年以前主要為農(nóng)田，自2006年建立廠房至2016年拆除，一直作為木器加工廠，而木器行業(yè)的污染問題首要來自噴漆環(huán)節(jié)，在噴漆過程中會產(chǎn)生大量顆粒物(如苯、甲苯、二甲苯等)漂浮在空氣中，這些細小的顆粒物可能會黏附在屋頂、墻壁上，或沉降到地面，形成清晰可見的“漆渣”.若不進行有效處理和堆置，極容易造成所在地塊土壤和地下水甚至地表水的污染[10].該地塊再開發(fā)利用的規(guī)劃用途為農(nóng)業(yè)用地或林業(yè)用地.研究區(qū)內(nèi)點位布置情況可見圖1.

1.2 氣象水文條件

該場地位于亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，年平均氣溫15.9 ℃，多年平均降水量1 098.0 mm，多年平均蒸發(fā)量為1 196.4 mm.春季多東北風和南風，夏、秋季以東南風為主，冬季則多偏北風.

與本調(diào)查項目相關(guān)的含水層主要為淺部的潛水含水層-微承壓含水層.該含水層富水性差，水量貧乏，日出水量小于50 m3，其中潛水含水砂層連續(xù)性不強，呈透鏡體狀分布；微承壓含水砂層同樣連續(xù)性不強，以透鏡體的形式存在于軟土層中.區(qū)內(nèi)潛水含水層補給來源主要是大氣降水的入滲補給，其次是農(nóng)田灌溉入滲及地表水體的滲漏補給.巖性為灰色細粉砂夾薄層粉質(zhì)黏土，灰色淤泥質(zhì)黏性土及淺灰或黃色砂質(zhì)黏土、灰色細粉砂互層.土壤具體結(jié)構(gòu)概況可見圖2.

1.3 場地調(diào)查結(jié)果

該地塊使用面積約為15 000 m2，根據(jù)《上海市場地環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(2016)》，場地詳細采樣單元面積為40 m*40 m=1 600 m2.結(jié)合實際情況，共布設9個土壤監(jiān)測點(編號S1#～S9#)和5個地下水監(jiān)測點(編號GW1#～GW5#).其中5個土壤監(jiān)測點位分3層采樣，分別采集表層土壤(0～20 cm)、深層土壤(100 cm至地下水水位)以及飽和帶土壤(地下水水位以下).現(xiàn)場共采集23個土壤樣品和5個地下水樣品.根據(jù)實驗室分析的結(jié)果，場地內(nèi)存在著有機污染且污染較嚴重，如表1所示，列出了該場地內(nèi)23個土壤樣品中檢出的有機物濃度與《上海市場地土壤環(huán)境健康風險評估篩選值(試行)》[11]中敏感用地標準的對比情況.從表1可得,所有檢出的17種有機污染物中，苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘這4種多環(huán)芳烴的含量遠高于敏感用地標準限值，且檢出率分別是21.74%、17.39%、17.39%和8.69%，分別超標22.0倍、4.7倍、6.4倍和2.0倍.對照點采樣監(jiān)測的結(jié)果顯示以上4種有機物都未達到檢出限的含量，說明這4種有機物在原有土壤里沒有明顯污染.根據(jù)已有研究成果[12-13]，以上4種多環(huán)芳烴均具有強致癌性、致畸形和致突變性，對人體的潛在危害極大，被列為優(yōu)先控制污染物[14].故本案例中選取這4種PAHs為關(guān)注污染物進行人體健康風險評價的研究.

表1 土壤樣品中有機污染物檢測結(jié)果

2 場地人體健康風險評價

2.1 評價方法

人體健康風險評估(human health risk assessment)一般包括4個過程：數(shù)據(jù)評價、暴露評估、毒性評估以及風險表征.(1) 數(shù)據(jù)評價：涉及場地地質(zhì)、水文、氣象、社會經(jīng)濟等數(shù)據(jù)，場地歷史用途和未來規(guī)劃數(shù)據(jù)，場地及其周邊受體(居民、水體、自然保護區(qū)等)，場地土壤與地下水環(huán)境背景值.(2) 暴露評估：對每一種要評價的化學污染物、識別的潛在受體以及暴露途徑，依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)估算化學物質(zhì)暴露濃度，將相關(guān)介質(zhì)(如土壤、地下水、空氣等)中的化學物質(zhì)濃度轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)劑量、攝入量和吸收率，然后，整理這些暴露的大小、頻率和持續(xù)時間，估算特定時期內(nèi)的每日攝入量.(3) 毒性評估：對每一種與這些暴露有關(guān)的化學物質(zhì)可能產(chǎn)生的潛在不良健康影響進行評估.在毒性評估中，對人體健康風險評估中要評價的每一種化學物質(zhì)，評估暴露范圍和毒性損傷或疾病程度之間的關(guān)系，提出特定化學物質(zhì)的毒性值，如致癌(carcinogens)化合物的癌癥斜率因子(SFs)、非致癌化學物質(zhì)的參考劑量(RfDs)或參考濃度(RfCs).(4) 風險表征：整合毒性評價和暴露評價結(jié)果，估算識別的受體人群的化學物質(zhì)吸收量，定量估算致癌和非致癌風險，并進行不確定性分析.

2.2 健康風險暴露模型

本研究參考美國環(huán)境保護署(EPA)推薦的暴露模型，由于該地塊再開發(fā)利用的規(guī)劃用途為農(nóng)業(yè)用地，且選取的苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘4種多環(huán)芳烴都為半揮發(fā)性有機物，污染物濃度檢出的樣品都采集自0～60 cm的表層土.故采用敏感用地方式下4種不同的暴露途徑的計算公式，致癌暴露量可表述為：

式中：OISERca為經(jīng)口攝入土壤暴露量(致癌效應)，kg土壤*kg-1體重*d-1；DCSERca為皮膚接觸的土壤暴露量(致癌效應)，kg土壤*kg-1體重*d-1；PISERca為吸入土壤顆粒物的土壤暴露量(致癌效應)，kg土壤*kg-1體重*d-1；IoVERca1為吸入室外空氣中來自表層土壤的氣態(tài)污染物對應的土壤暴露量(致癌效應)，kg土壤*kg-1體重*d-1.非致癌暴露量可表述為：

式中：OISERnc為經(jīng)口攝入土壤暴露量(非致癌效應)，kg土壤*kg-1體重*d-1；DCSERnc為皮膚接觸途徑的土壤暴露量(非致癌效應)，kg土壤*kg-1體重*d-1；PISERnc為吸入土壤顆粒物的土壤暴露量(非致癌效應)，kg土壤*kg-1體重*d-1；IoVERnc1為吸入室外空氣中來自表層土壤的氣態(tài)污染物對應的土壤暴露量(非致癌效應)，kg土壤*kg-1體重*d-1.

表2 暴露參數(shù)取值

2.3 暴露評估

根據(jù)2.2中的暴露模型，結(jié)合實際情況確定各參數(shù)的取值，如表2所示.其中，皮膚接觸吸收效率因子(ABsd)依據(jù)污染物的種類不同而各有不同，按照美國環(huán)保局第3、6、9區(qū)分局“區(qū)域篩選值總表”[15]中參考得到苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘的該項參數(shù)都為0.13.暴露皮膚表面積(SAE)根據(jù)公式SAE=239×H0.417×BW0.517×SER計算.另外，表層土壤中污染物揮發(fā)對應的室外空氣中的土壤含量(VFsuroa)根據(jù)污染物擴散進入室外空氣的揮發(fā)因子計算模型得到.表層土壤中污染物擴散進入室外空氣的揮發(fā)因子公式如下：

通過表2中的數(shù)值和2.2中的暴露模型計算得出，幾種多環(huán)芳烴在4種不同情景下的暴露量大小，其中：經(jīng)口攝入表層土壤途徑的致癌暴露量為1.37E-06，非致癌暴露量為1.20E-05；皮膚接觸表層土壤途徑的致癌暴露量為5.16E-07，非致癌暴露量為3.85E-06；吸入表層土壤顆粒物途徑的致癌暴露量為6.12E-06，非致癌暴露量為2.64E-05；吸入室外空氣中來自表層土壤的氣態(tài)污染物途徑的致癌暴露量為2.56E-13，非致癌暴露量為1.10E-12.

2.4 風險表征模型

土壤污染物致癌風險的公式為：

CROIS=OISERca×Csur×SFo，CRDCS=DCSERca×Csur×SFd，

CRPIS=PISERca×Csur×SFi，CRIoVS1=IoVERca1×Csur×SFi，

CRns=CROIS+CRDCS+CRPIS+CRIoVS1,

式中：CROIS為經(jīng)口攝入土壤途徑的致癌風險；CRDCS為皮膚接觸土壤途徑的致癌風險；CRPIS為吸入土壤顆粒物途徑的致癌風險；CRIoVS1為吸入室外空氣中來自表層土壤的氣態(tài)污染物途徑的致癌風險，以上參數(shù)均無量綱.非致癌危害商考慮慢性暴露的情景下幾種多環(huán)芳烴對人體健康的影響：

表3 目標污染物的毒性參數(shù)表

式中：HQOIS為經(jīng)口攝入土壤途徑的非致癌危害商(慢性暴露)；HQDCS為皮膚接觸土壤途徑的非致癌危害商(慢性暴露)；HQPIS為吸入土壤顆粒物途徑的非致癌危害商(慢性暴露)；HQIoVS1為吸入室外空氣中來自表層土壤的氣態(tài)污染物途徑的非致癌危害商(慢性暴露)，以上參數(shù)均無量綱.

2.5 風險量化

按照2.4中的風險表征模型，對幾種多環(huán)芳烴有檢出的點位進行風險評價，其中苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘的毒性參數(shù)如表3所示.參數(shù)主要來源于美國土壤篩選值導則.

將相關(guān)參數(shù)和暴露量代入上面公式中，同時結(jié)合實際含量計算得到苯并(a)蒽、苯并(b)熒蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘在4種不同暴露途徑的致癌風險和非致癌危害商，利用克里金插值法選擇suffer軟件分別繪制出4種有機物的風險分布圖，如圖3～圖6所示.

3 結(jié)論

(1) 對單一污染物而言，其對人體的最高可接受致癌風險為1.00E-06，最高可接受危害商為1[17].從2.5結(jié)果來看，苯并(a)蒽在S3點位的表層土的總致癌風險值超過可接受值約18倍，苯并(b)熒蒽在S3點位的表層土的總致癌風險值超過可接受值約5倍，苯并(a)芘在所有點位的總致癌風險都大于可接受風險，在S3點位附近的總致癌風險超過可接受值約5.5倍.茚并(1,2,3-cd)芘在S3點位附近的總致癌風險值超過可接受值約3倍.

(2) 目前國內(nèi)外已出臺的土壤健康風險評估篩選值的來源，幾乎考量的情況都是人體零距離暴露在純度較高的化學物質(zhì)的環(huán)境中所造成的直接或間接的健康危害，而場地環(huán)境比較復雜，地表水以及地下水徑流、大氣的環(huán)流都會引發(fā)污染物的遷移行為，大氣的稀釋作用以及土壤自身物理化學或微生物作用都會導致目標污染物濃度發(fā)生改變.只通過實測濃度是否高于篩選值就判定某污染場地是否具有健康風險顯然不夠有說服力，變化中的健康風險也應當引起足夠的重視.