一种层次化确定场地土壤污染物暴露浓度的方法

摘要

本发明涉及污染场地调查与风险评估技术领域，且公开了一种层次化确定场地土壤污染物暴露浓度的方法，包括四个层次，第一层次采用样品检测浓度最大值作为暴露浓度，第二层次采用样品检测浓度平均置信上限值(UCL)作为暴露浓度，第三层次采用基于范围加权的浓度作为暴露浓度，第四层次考虑暴露途径，采用基于形态转化的浓度作为不同途径的暴露浓度。本发明方法能有效避免传统方法易造成风险被高估以及场地过度修复的问题，同时也降低了不确定性，此外，本发明方法条理清晰、操作性强，克服了现有方法较为单一和笼统的问题，能更好的指导相关评估工作的开展。

说明书

技术领域

本发明涉及污染场地调查与风险评估技术领域，具体为一种层次化确定场地土壤污染物暴露浓度的方法。

背景技术

随着我国城市化进程加快以及产业结构调整深化，城市中高污染、高能耗企业关闭、搬迁产生的遗留场地环境污染问题突出，再开发利用过程中的环境和人体健康风险均较高。经过近20年的行业发展，我国已基本建立了基于风险的污染场地环境管理体系。土壤法中规定，对于已开展土壤污染状况调查并发现有污染的场地，需开展土壤污染风险评估。污染物暴露浓度是影响风险评估结果的关键因素，对污染场地进行土壤污染状况调查参考《建设用地土壤污染状况调查技术导则》(HJ 25.1)、《建设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则》(HJ 25.2)，关注污染物的确定参考《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(GB36600)和《建设用地土壤污染风险评估技术导则》(HJ 25.3)。然而相关导则和规定中关于污染物暴露浓度的确定方法较为笼统和单一，如关注污染物的检测数据呈正态分布，可根据检测数据平均值、平均值置信区域上限值或最大值作为暴露浓度进行风险计算。

目前，实际污染场地关注污染物检测数据基本均不满足正态分布，风险评估时多采用最大值作为暴露浓度，此外，传统场地调查获得的土壤污染物浓度大多基于总量浓度，并未考虑污染物的形态转化，如对人体有效态的浓度、土壤气相中实测浓度等，将导致实际风险被明显高估，进而造成场地过度修复。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种层次化确定场地土壤污染物暴露浓度的方法，解决了污染物浓度确定方法过于笼统和单一，以及将污染物总量检测浓度最大值作为暴露浓度造成风险评估结果过于保守以及场地过度修复的问题。

(二)技术方案

为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种层次化确定场地土壤污染物暴露浓度的方法，包括以下步骤：

S1、对疑似污染场地进行土壤污染状况调查，确定关注污染物；

S2、在检测样品数小于8个时，采用样品检测浓度最大值作为污染物暴露浓度的第一层次；

S3、在检测样品数大于8个，且采样点在整个场地内分布较为均匀时，采用样品检测浓度平均置信上限值UCL作为污染物暴露浓度的第二层次，必要时分区计算UCL；

S4、在检测样品数大于8个，且采样点在整个场地内分布不均，局部区域有明显聚集时，采用代表单元格法计算基于范围加权的浓度作为污染物暴露浓度的第三层次；

S5、根据土壤污染物的赋存、归趋以及对未来人群的暴露情况，针对主要暴露途径，开展相应的现场或实验室测试，获得基于形态转化的浓度作为污染物不同途径的暴露浓度的第四层次。

优选的，所述S2-S5中可根据场地实际情况确定计算场地污染物暴露浓度所进入的层次。

优选的，所述S2中的检测样品数是指风险评估确定的各层土壤中检测的样品数量。

优选的，所述S2中检测样品的浓度小于方法检出限，可采用方法检出限或检出限的一半作为样品浓度计算UCL。

优选的，所述S3中采样点在整个场地内分布较为均匀是指采样点采用系统布点法设置或各采样点间距相当，采用参数或非参数方法判断检测数据符合的分布形式并计算相应的UCL值，一般采用95％分位处的UCL，计算的UCL值大于污染物检出浓度最大值，则采用最大值作为暴露浓度值。

优选的，所述S4中代表单元格法是指采用泰森多边形等方法确定每个样品浓度所代表单元格的范围，基于范围加权浓度值的计算公式如下：

式中，C

优选的，所述S5中土壤污染物的暴露途径主要包含经口摄入、皮肤接触、吸入土壤颗粒物和吸入土壤挥发气体，其中污染物经口摄入、皮肤接触、吸入土壤颗粒物途径基于形态转化的浓度可通过体外或体内实验获得相应的吸收因子，并计算有效浓度作为该途径的暴露浓度，计算公式如下：

C

式中，C

优选的，所述S5中对于挥发性有机污染物，可开展现场土壤气测试，利用土壤气实测浓度替代相分配模型计算的土壤气相浓度，进一步计算吸入土壤挥发气体途径基于形态转化的浓度，计算公式如下：

C

式中，C

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种层次化确定场地土壤污染物暴露浓度的方法，具备以下有益效果：

1、本发明综合考虑样品检测数量、样品检测浓度、采样点平面分布、污染物形态转化，提出了一种层次化确定场地土壤污染物暴露浓度的方法，条理清晰、操作性强，克服了现有方法较为笼统和单一的问题，能更好的指导相关评估工作的开展。

2、本发明方法考虑了污染物浓度所代表的范围以及污染物形态转化的影响，随着层次的深入，所确定的污染物暴露浓度更加科学合理，能有效避免传统方法易造成的风险被高估以及场地过度修复的问题，同时也降低了不确定性。

附图说明

图1为本发明提出的一种层次化确定场地土壤污染物暴露浓度的方法流程图；

图2为本发明实施例1基于采样点分布的泰森多边形单元格；

图3为本发明实施例1不同层次计算的土壤中苯并(a)芘暴露浓度对比图；

图4为本发明实施例2不同层次计算的土壤中六价铬暴露浓度对比图；

图5为本发明实施例3不同层次计算的土壤中苯吸入室外挥发气体途径暴露浓度对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种层次化确定场地土壤污染物暴露浓度的方法，用于确定场地土壤苯并(a)芘经口摄入途径暴露浓度时，采用以下步骤：

S1、对疑似污染场地进行土壤污染状况调查，确定关注污染物，例如污染场地占地面积约19198.25m

表1各样品苯并(a)芘浓度值(mg/kg)

S2、本场地分析样品数大于8个，假设采样点在整个场地内均匀分布，经参数检验确定样品检测浓度符合学生t分布，计算的95％UCL值为1.85mg/kg，小于最大检测浓度值。

S3、本场地实际采样点在整个场地内分布不均，局部区域有明显聚集，采用采用代表单元格法计算的基于范围加权的浓度，首先采用泰森多边形方法确定每个样品浓度所代表的单元格(图2)，结合每个样品的浓度值计算基于范围加权的浓度为1.18mg/kg(表2)。

表2基于范围加权浓度的计算过程

S4、经口摄入途径为苯并(a)芘主要暴露途径，采用模拟人体胃肠消化特征的体外测试方法，测试本场地土壤样品中苯并(a)芘的经口摄入途径的有效浓度，最终确定的经口摄入途径吸收因子为0.3，对S2中计算的基于范围加权的浓度(1.18mg/kg)进行校正，计算的基于形态转化的暴露浓度为0.35mg/kg。

采用不同层次方法计算的苯并(a)芘暴露浓度(图3)，随着层次的深入，计算的暴露浓度值明显降低，样品检测浓度最大值(第一层次)与经口摄入途径基于形态转化的暴露浓度值(第四层次)相差近1个数量级，采用最大值作为暴露浓度将明显高估该场地风险。

实施例2：基于实施例1有所不同的是；

层次化确定场地土壤六价铬吸入土壤颗粒物途径暴露浓度时，采用以下步骤：

S1、对疑似污染场地进行土壤污染状况调查，确定关注污染物，例如污染场地占地面积约14400m

表3各样品六价铬浓度值

S2、本场地分析样品数大于8个，采样点在整个场地内均匀分布，经参数检验确定样品检测浓度符合学生t分布，计算的95％UCL值为63.67mg/kg，小于最大检测浓度值。

S3、吸入土壤颗粒物途径为六价铬的主要暴露途径，采用模拟肺液特征的体外测试方法，测试本场地土壤样品PM

采用不同层次方法计算的六价铬暴露浓度(图4)，随着层次的深入，计算的暴露浓度值明显降低，样品检测浓度最大值(第一层次)为95％UCL值(第二层次)的1.25倍，为吸入土壤颗粒物途径基于形态转化的暴露浓度值(第四层次)的2.41倍，采用最大值作为暴露浓度将明显高估该场地风险。

实施例3：基于实施例1有所不同的是；

层次化确定场地土壤苯吸入土壤挥发气体途径暴露浓度时，采用以下步骤：

S1、对疑似污染场地进行土壤污染状况调查，确定关注污染物，例如场地占地面积约1200m

表4土壤和土壤气苯检测结果

S2、本场地分析样品数小于8个，采用最大值4.63mg/kg作为土壤暴露浓度，基于三相平衡模型计算的土壤气相浓度为482.18mg/m

三相平衡计算模型和相应参数取值如下：

式中，C

S3、采用本场地埋深6m处土壤气实测浓度180mg/m

采用不同层级方法计算的苯室外吸入挥发气体途径暴露浓度时(图5)，随着层次的深入，计算的暴露浓度值明显降低，采用样品检测浓度最大值(第一层次)计算结果是基于形态转化的暴露浓度(第四层次)的2.68倍。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。