污染场地风险评价学时PPT课件.pptx

1 第七章污染场地环境风险评价案例 污染场地风险评估技术导则 HJ25 3 2014 典型案例 台州某镇土壤等多介质中多氯联苯与镉的风险评价 邓绍坡等 2014 典型案例 基于用地规划的大型污染场地健康风险评估 张丽娜等 2015 北京环科院 中科鼎实等 污染场地修复技术概要 2020 3 20 2 7 1技术导则 7 1 1概述 污染场地人体健康风险评估的原则 内容 程序 方法和技术要求 适用于污染场地人体健康风险评估和污染场地土壤和地下水风险控制值的确定 不适用于铅 放射性物质 致病性生物污染以及农用地土壤污染的风险评估 2020 3 20 3 7 1技术导则 7 1 2相关术语 场地 某一地块范围内的土壤 地下水 地表水以及地块内所有构筑物 设施和生物的总和 潜在污染场地 因从事生产 经营 处理 贮存有毒有害物质 堆放或处理处置潜在危险废物 以及从事矿山开采等活动造成污染 且对人体健康或生态环境构成潜在风险的场地 污染场地 对潜在污染场地进行调查和风险评估后 确认污染危害超过人体健康或生态环境可接受风险水平的场地 又称污染地块 2020 3 20 4 7 1技术导则 7 1 2相关术语 关注污染物 根据场地污染特征和场地利益相关方意见 确定需要进行调查和风险评估的污染物 暴露路径 污染物从污染源经各种途径到达受体的路线 暴露途径 场地土壤和浅层地下水中污染物迁移到达和暴露于人体的方式 经口摄入 皮肤接触 呼吸吸入等 污染场地健康风险评估 在场地环境调查的基础上 分析污染场地土壤和地下水中污染物对人群的主要暴露途径 评估污染物对人体健康的致癌风险或危害水平 风险商 2020 3 20 5 7 1技术导则 7 1 2相关术语 危害指数 人群经多种途径暴露于单一污染物的危害商之和 表征人体暴露于非致癌污染物受到危害的水平 可接受风险水平 对暴露人群不产生不良或有害健康效应的风险水平 本标准中单一污染物的可接受致癌风险水平为10 6 单一污染物的可接受危害商为1 土壤和地下水风险控制值 本标准规定的用地方式 暴露情景和可接受风险水平 采用本标准规定的风险评估方法和场地调查获得相关数据 计算获得的土壤中污染物的含量限值和地下水中污染物的浓度限值 2020 3 20 6 7 1技术导则 7 1 3工作程序 危害识别 收集场地环境调查阶段获得的相关资料和数据 掌握场地土壤和地下水中关注污染物的浓度分布 明确规划土地利用方式 分析可能的敏感受体 如儿童 成人 地下水体等 暴露评估 在危害识别的基础上 分析场地内关注污染物迁移和危害敏感受体的可能性 确定场地土壤和地下水污染物的主要暴露途径和暴露评估模型 确定评估模型参数取值 计算敏感人群对土壤和地下水中污染物的暴露量 2020 3 20 7 7 1技术导则 7 1 3工作程序 毒性评估 在危害识别的基础上 分析关注污染物对人体健康的危害效应 包括致癌效应和非致癌效应 确定与关注污染物相关的参数 包括参考剂量 参考浓度 致癌斜率因子和呼吸吸入单位致癌因子等 风险表征 在暴露评估和毒性评估的基础上 采用风险评估模型计算土壤和地下水中单一污染物经单一途径的致癌风险和危害商 计算单一污染物的总致癌风险和危害指数 进行不确定性分析 2020 3 20 8 7 1技术导则 7 1 3工作程序 土壤和地下水风险控制值的计算 在风险表征的基础上 判断计算得到的风险值是否超过可接受风险水平 如污染场地风险评估结果未超过可接受风险水平 则结束风险评估工作 如污染场地风险评估结果超过可接受风险水平 则计算土壤 地下水中关注污染物的风险控制值 如调查结果表明 土壤中关注污染物可迁移进入地下水 则计算保护地下水的土壤风险控制值 根据计算结果 提出关注污染物的土壤和地下水风险控制值 2020 3 20 9 2020 3 20 10 7 1技术导则 7 1 4风险识别 按 场地环境调查技术导则 HJ25 1和 场地环境监测技术导则 HJ25 2进行环境调查及污染识别 获得 较为详尽的场地相关资料及历史信息场地土壤和地下水等样品中污染物的浓度数据场地土壤的理化性质分析数据场地所在地气候 水文 地质特征信息和数据场地及周边地块土地利用方式 敏感人群及建筑物根据环境调查和监测结果 将对人群等敏感受体具有潜在风险需要进行风险评估的污染物 确定为关注污染物 2020 3 20 11 7 1技术导则 7 1 5暴露评估 分析暴露情景 场地污染物经由不同暴露路径迁移和到达受体人群的情况 典型的包括以住宅用地为代表的敏感用地和以工业用地为代表的非敏感用地的暴露情景 敏感用地包括GB50137规定的居住用地R 文化设施用地A2 中小学用地A33 社会福利设施用地A6中的孤儿院等 此情形下 对于致癌效应 考虑人群的终生暴露危害 一般根据儿童期和成人期的暴露来评估污染物的终生致癌风险 对于非致癌效应 儿童体重较轻 暴露量较高 一般根据儿童期暴露来评估污染物的非致癌危害效应 2020 3 20 12 7 1技术导则 7 1 5暴露评估 非敏感用地包括城市建设用地中的工业用地M 物流仓储用地W 商业服务业设施用地B 公用设施用地U等 非敏感用地方式下 成人的暴露期长 暴露频率高 一般根据成人期的暴露来评估污染物的致癌风险和非致癌效应 其它城市建设用地 应分析特定场地人群暴露的可能性 暴露频率和暴露周期等情况 参照敏感用地或非敏感用地情景进行评估或构建适合于特定场地的暴露情景进行风险评估 2020 3 20 13 7 1技术导则 7 1 5暴露评估 确定暴露途径 包括经口摄入土壤 皮肤接触土壤 吸入土壤颗粒物 吸入室外空气中来自表层土壤的气态污染物 吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物 吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物共6种土壤污染物暴露途径和吸入室外空气中来自地下水的气态污染物 吸入室内空气中来自地下水的气态污染物 饮用地下水共3种地下水污染物暴露途径 特定用地方式下的主要暴露途径应根据实际情况分析确定 模型参数应尽可能根据现场调查获得 地下水受到污染时 应在风险评估时考虑地下水相关暴露途径 2020 3 20 14 7 1技术导则 7 1 5暴露评估 计算敏感用地暴露量经口摄入土壤途径 对于单一污染物的致癌效应非致癌效应 考虑儿童期暴露 2020 3 20 15 OISERca 经口摄入土壤暴露量 致癌效应 kg土壤 kg体重 dOISERnc 经口摄入土壤暴露量 非致癌效应 kg土壤 kg体重 dOSIRc 儿童每日摄入土壤量 mg d 推荐值200 OSIRa 成人每日摄入土壤量 mg d 推荐值100 EDc 儿童暴露期 a 推荐值6 EDa 成人暴露期 a 推荐值24 非敏感用地25 EFc 儿童暴露频率 d a 推荐值350 EFa 成人暴露频率 d a 推荐值350 BWc 儿童体重 kg 推荐值16 9 BWa 成人体重 kg 推荐值56 8 ABSo 经口摄入吸收效率因子 无量纲 推荐值1 ATca 致癌效应平均时间 d 推荐值26280 72a ATnc 非致癌效应平均时间 d 推荐值2190 6a 7 1技术导则 2020 3 20 16 7 1技术导则 7 1 5暴露评估 计算敏感用地暴露量皮肤接触土壤途径 致癌效应非致癌效应 2020 3 20 17 DCSERca 皮肤接触途径的土壤暴露量 致癌效应 kg土壤 kg体重 d SAEc 儿童暴露皮肤表面积 cm2 参见计算公式SAEa 成人暴露皮肤表面积 cm2 参见计算公式SSARc 儿童皮肤表面土壤粘附系数 mg cm2 推荐值0 2 SSARa 成人皮肤表面土壤粘附系数 mg cm2 推荐值0 07 ABSd 皮肤接触吸收效率因子 无量纲 不同化学物不一样 查表 Ev 每日皮肤接触事件频率 次 d 推荐值1 7 1技术导则 2020 3 20 18 7 1技术导则 7 1 5暴露评估 其它暴露途径分析思路类似非敏感用地计算过程类似 但仅考虑成人情况 一些参数取值有所区别 2020 3 20 19 7 1技术导则 7 1 6毒性评估 分析毒性效应 包括危害机理和剂量 效应关系确定污染物相关参数 致癌因子 致癌斜率因子等非致癌效应毒性参数 多种参考剂量污染物的理化性质参数污染物其他相关参数 消化道吸收因子 皮肤吸收因子和经口摄入吸收因子 2020 3 20 20 7 1技术导则 7 1 7风险表征 致癌风险和危害商如关注污染物检测数据呈正态分布 可根据平均值 平均值置信区间上限值或最大值计算致癌风险和危害商 不同暴露途径 不同污染物的致癌风险或危险商进行加和 作为确定场地污染范围的重要依据 致癌风险值超过10 6或危害商超过1的采样点 其代表的场地区域应划定为风险不可接受的污染区域 可以计算不同暴露途径 不同污染物的贡献率 从而开展针对性的工作 2020 3 20 21 7 1技术导则 7 1 8不确定性分析 敏感性分析 单一暴露途径风险贡献率超过20 时 应进行人群和与该途径相关参数的敏感性分析需进行敏感性分析的参数是对风险计算结果影响较大的参数 如人群相关参数 体重 暴露期 暴露频率等 与暴露途径相关的参数 每日摄入土壤量 皮肤表面土壤粘附系数 每日吸入空气体积 室内空间体积与蒸气入渗面积比等 模型参数的敏感性可用敏感性比值来表示 即模型参数值的变化 从P1变化到P2 与致癌风险或危害商 从X1变化到X2 发生变化的比值 2020 3 20 22 7 1技术导则 7 1 9风险控制值 以致癌风险值10 6或危害商1进行倒推 提出相应的土壤污染或地下水污染控制浓度限值 比较上述计算得到的基于致癌效应和基于非致癌效应的土壤风险控制值 以及基于致癌效应和基于非致癌风险的地下水风险控制值 选择较小值作为污染场地的风险控制值 如场地及周边地下水作为饮用水源 则应充分考虑到对地下水的保护 提出保护地下水的土壤风险控制值 2020 3 20 23 7 1技术导则 7 1 10进一步思考 土壤污染 新增暴露途径 食物链 生态风险 2020 3 20 24 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 7 2 1问题背景 多氯联苯 PCBs 热传导性好 绝缘性好 不易燃烧 广泛用于绝缘油 电容器 变压器 油漆添加剂等 但其具有生物蓄积性和环境持久性 对人体健康和生态系统具有潜在威胁 PCBs是 关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约 确定需要消除的POPs之一 1977年后各国陆续停产PCBs 我国生产时间在1965 1974年 总产量约10000t 其中三氯联苯占9000t 而五氯联苯占1000t左右 2020 3 20 25 7 2 1问题背景 PCBs结构十分稳定 与多溴联苯 PBDEs 相似 氯原子数量的增加 其水中溶解度减小而疏水性增加 PCBs很难通过物理 化学 生物方法降解 在土壤或底泥等环境中长期稳定存在 PCBs可以通过饮食 呼吸 皮肤接触进行人体 具有致癌 致畸和致突变作用 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 2020 3 20 26 7 2 1问题背景 PCBs具有亲脂性 难降解性和高富集性 一旦进入生物体内很难排出体外 在生物体内富集到一定浓度就会对生物体产生毒性 所以其急性毒性不明显 而主要是亚急性 慢性毒害作用 尽管1970s后 各国逐渐禁止PCBs生产 但存在于全世界海洋 土壤 大气中的PCB总量仍有25 30万吨 污染范围很广 可经动物的皮肤 呼吸道和消化道而为机体所吸收 在一定剂量范围内 经口摄入量的90 可被迅速吸收 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 2020 3 20 27 7 2 1问题背景 电子垃圾的回收处理 电镀 合金制造等工业向环境中排放大量的Cd Cd对人体既有非致癌效应又有致癌效应 致癌性主要表现在经呼吸吸入Cd引起的肺癌及前列腺癌 其它暴露途径的致癌性尚存在不同看法 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 2020 3 20 28 7 2 2风险识别 浙江台州有多家电子废物拆解厂 某镇典型污染物为PCBs和Cd 可能引发致癌风险和非致癌风险以致癌风险为考量 开展土壤 大气 地下水和农作物为介质的环境风险评价 明确对居民造成致癌危害的主要途径和物质 为制定风险管理措施提供科学依据 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 2020 3 20 29 2020 3 20 30 7 2 3暴露评估 采集样品包括土壤 大气 PM10和空气污染物 地下水和农作物 蔬菜大米 土壤 1km 1km网格布点 共48个小区 每小区以五点采样方式采集表层 0 20cm 混合土样 以重点污染源为中心 不同间距辐射状布点采样 采样点共计151个 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 2020 3 20 31 5点取样法 等距取样法地块不规则时蛇形采样法 棋盘取样法 四分法取样 2020 3 20 32 7 2 3暴露评估 水稻 采集土壤样品的同时采集对应样点上的水稻样 遇未种植水稻的样点则尽量选择靠近该样点地区上的水稻样 若周围均未种植水稻 则不进行采集 蔬菜 选取种植蔬菜的自然村分春夏两季进行采集 地下水 远离重要污染源的自然村 利用村中农户自用井进行采集 采样点间隔500 1000m 共9个 大气样品 气态污染物采用聚氨酯泡沫材料被动式采样器采集 PM10采用专门采样器 均设于农田中 远离主要道路 周围100m无遮挡物和重大污染源 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 2020 3 20 33 7 2 3暴露评估 各介质中PCBs的污染状况比较严重 表中所引用的标准0 01 g L为荷兰标准 井水全部超标 17 9 土样PCBs总量超过90 g kg的美国土壤标准 小青菜 生菜中PCBs的含量很高 但目前没有相关标准 该地区所种植的蔬菜所生长的土壤 灌溉的用水 所处的大气环境中均含有很高的PCBs 因此导致该地区蔬菜中积累大量PCBs 大米中Cd最高含量是标准的17倍 蔬菜Cd最高含量是标准的130倍 约90 蔬菜Cd超标 近80 井水中Cd含量超过我国地下水质量标准 类水标准 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 2020 3 20 34 2020 3 20 35 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 可能的暴露情景有 室外农业活动 日常生活用水 食用自产农作物 本研究将用地方式定为居住用地 包含农业用地 以成人为敏感受体 分儿童和成人两个阶段进行致癌暴露剂量的计算 根据现场调查和居民生活习惯分析 暴露途径包括吸入与接触土壤颗粒 吸入气态污染物与PM10 饮用与接触污染地下水 食用污染大米与蔬菜 共计8种途径 7 2 3暴露评估 2020 3 20 36 2020 3 20 37 2020 3 20 38 7 2 3暴露评估 暴露剂量 PCBs和Cd的总暴露剂量分别为1 36E 4和2 18E 3mg kg d Cd PCBs经口摄入的暴露量最高 高于其它两种暴露途径2至3个数量级 各环境介质中蔬菜引起的暴露剂量最高 其次为大米 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 2020 3 20 39 2020 3 20 40 7 2 4毒性分析 参考数据给出的致癌斜率因子 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 2020 3 20 41 7 2 5风险评估 PCBs的总致癌概率超过2 0E 4 远高于10E 6的可接受风险标准 经口摄入是主要的暴露途径 蔬菜 大米是主要的暴露介质 Cd的总致癌概率超过8 0E 4 也远高于10E 6的可接受风险标准 同样经口摄入是主要的暴露途径 蔬菜 大米是主要的暴露介质 除气态PCBs的致癌风险很低外 其他任一环境介质的总致癌风险均超过3E10 6 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 2020 3 20 42 2020 3 20 43 2020 3 20 44 7 2 5风险评估 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 PCBs和Cd的总致癌概率超过1 0E 3 千分之一 Cd的贡献占80 PCBs占20 经口摄入是主要的暴露途径 贡献率为98 蔬菜 大米是主要的暴露介质 贡献率90 作物会富集土壤中的PCBs和Cd 2020 3 20 45 必须立即开展污染源调查 截断PCBs和Cd的持续排放 对靠近农田的污染企业予以搬离 针对土壤污染状况 立即采取土壤污染治理措施 特别是重要污染源周边的土地 对收集到的超标农作物 农产品予以销毁 针对地下水污染状况 立即采取风险防范措施 避免居民将自用井水作为饮用水 7 2 6风险管理 7 2土壤等介质多氯联苯与镉环境风险评价 2020 3 20 46 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 北京焦化厂建于1958年 通过煤气化实现清洁燃烧 同时生产焦炭 硫铵 轻苯 工业萘 酚等30多种化工产品 2008年关停 旧址在东五环内 准备建设保障房和遗址公园 工作区面积135万平方米 是焦化厂的生产区 在厂区布设6个地下水监测井和65个土壤采样点 取样深度为0 15米 结果表明土壤污染物主要有苯系物 多环芳烃和石油烃 浅层地下水污染物以多环芳烃和苯系物为主 7 3 1风险识别 2020 3 20 47 2020 3 20 48 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 1风险识别 2020 3 20 49 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 2暴露分析 关注污染物为苯 选取关注区样品检测浓度的95 置信区间上限值作为污染物的代表浓度或暴露点浓度按照保障房建设的不同规划进行暴露途径分析 而不是简单的按照场地各环境介质的浓度计算儿童或成人的暴露剂量 后者可能导致风险计算值的显著放大 情景包括 该地块全部设为居住用地 单一用地S1 部分商业用地 部分居住用地 部分城市绿地 多种用地S2 在多种用地的基础上进一步考虑多种建筑设计的差异 S3 2020 3 20 50 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 2暴露分析 S1 保守计算 苯在皮肤表层的吸收速率远小于其挥发速率 因此皮肤接触途径可忽略不计 主要暴露途径为经口摄入土壤中的苯 吸入土壤尘中的苯 吸入室外空气中的苯蒸气 吸入室内空气中的苯蒸气 S2 A D区为商业用地 C E区为居住用地 B区为城市绿地 居住用地和商业用地的暴露途径一样但参数值不同 城市绿地暴露途径不考虑吸入室内空气中苯 常规健康风险评估假定受体位于污染源正上方 仅考虑来自区内污染土壤的风险 而苯挥发后通过扩散对临近功能区受体产生影响 因此考虑临近功能区相互影响情景 2020 3 20 51 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 2暴露分析 S3 考虑建筑设计 A C D E区设计了用于车库 人防等不同深度的地下空间 而地下空间建设将挖除部分污染土壤 其健康风险将来自于清挖后的剩余污染土壤 另外 C E区地上与地下空间的暴露人群不同 应分别计算二者风险 2020 3 20 52 地下空间用于停车场及少量商业零售 暴露参数可按照商业情景参数取值 挥发性有机物污染物需首先穿过地下室地基和地下室顶板 之后才能进入地上室内空间 如忽略污染物在地下空间的挥发损失 在计算受体吸入地上空间室内空气中污染物的风险时 可假定地基厚度 Lcrack 为建筑物各层底板厚度叠加 即为地下室地基厚度与地下室顶板之和 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 2暴露分析 2020 3 20 53 累积暴露量 经口摄入土壤中苯 Rois 吸入空气中苯吸入空气中苯 吸入土壤尘中的苯 Rpis 吸入室外空气中的苯 Riov 吸入室内空气中的苯 Riiv 吸入地下空间空气中的苯 Rug 由于受体不可能同时处于室内 室外和地下空间 选用最保守的方式即取各途径吸入风险的最大值 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 2暴露分析 2020 3 20 54 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 3毒性评价 URF为苯的吸入致癌斜率因子 取2 2E10 6m3 g 空气浓度对致癌概率斜率 SF0为食入致癌斜率因子 取0 055kg d mg 2020 3 20 经口摄入土壤中污染物的致癌风险 Rois 吸入土壤尘中污染物的致癌风险 Rpis 吸入室外空气中污染物的致癌风险 Riov 55 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 4风险分析 2020 3 20 56 吸入室内空气中污染物的致癌风险 Riiv 地基中污染物有效扩散系数 Dcrackeff 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 4风险分析 2020 3 20 57 IRs为土壤摄入量 mg d 文中取100mg dBW为体重 取56 8kgURF为苯的单位致癌斜率因子 取2 2E10 6m3 gATc为致癌平均作用时间 取70aSF0为致癌斜率 取0 055kg d mgPe为扬尘扩散速度 取6 9E10 14g cm2 s Dair为苯在空气中的扩散系数 取8 8E10 2cm2 sDwat为苯在水中的扩散系数 取9 8E10 6cm2 sks为土壤 水吸附系数 L kg H为亨利常数 取0 227 acrack为地基缝隙土壤中空气的体积分数 取0 26 wcrack为地基缝隙土壤中水的体积分数 取0 12 为建筑裂缝占建筑面积比 取0 01W为污染带宽度 m 取实测值 air为混合区高度 取2mUair为混合区风速 取2m sd为污染土壤厚度 m 2020 3 20 58 2020 3 20 59 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 保守计算总风险各功能区的风险来自于自身苯的风险和周边功能区的苯扩散 后者运用高斯扩散模型计算邻近下风向功能区空气苯浓度 最后将各功能区受到的来自自身和周边功能区苯的风险进行叠加 假定Rii为i区污染物对i区受体的风险 Rji为j区污染物对i区受体的风险 则i区的累积风险Ri为 7 3 4风险分析 2020 3 20 60 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 4风险分析 2020 3 20 61 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 4风险分析 S2情景下各区苯致癌风险的相互贡献 2020 3 20 62 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 4风险分析 S3情景下各区苯致癌风险的相互贡献 2020 3 20 63 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 4风险分析 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 该场地土壤苯对未来使用者的致癌风险高于可接受风险水平 但3种情景下的风险计算结果不同 S1 使用者的致癌风险为9 2E10 5 大于可接受水平 S2 A B C D区致癌风险低于可接受水平 但如叠加来自E区的风险 这4个区的累积风险高于可接受风险 S3 A B C区致癌风险未超过可接受水平 D区由于地下空间开发 污染土壤被完全清除 不存在风险 E区开发后剩余土壤致癌风险为2 7E10 5 仍大于可接受水平 2020 3 20 64 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 7 3 4风险分析 7 3北京焦化厂污染场地风险评估 S2情景下功能区最高的致癌风险 4 3E 4 远高于S1情景 9 2E10 5 主要原因是场地中土壤苯污染分布不均匀 E区较高 将整个场区假定为单一情景 S1 时 E区苯被 稀释 而致使风险值被低估 S2中 高浓度污染源 E 决定了整个场地的风险水平 S3中 虽然E区最高 而B区对E区的贡献较小 2 5E 8 但B区苯浓度分布实际上有很