多環(huán)芳烴類污染場地地下水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)敏感性分析

任 璇，高 越，張 吉

(1.天津市勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300000；2.南開大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300712；3.天津市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，天津 300000)

農(nóng)藥、殺蟲劑、樹脂、潤滑劑、染料、人工色素等化工產(chǎn)品的制備過程產(chǎn)生的廢水、廢渣的排放是環(huán)境中多環(huán)芳烴類污染物的重要人為來源，廣泛的來源使其污染周圍的土壤和地下水，嚴(yán)重威脅人體健康[1-2]。多環(huán)芳烴類污染物具有致癌、致畸、致突變和高毒性，為了保護(hù)人體健康，需要根據(jù)場地未來用地規(guī)劃及水文地質(zhì)條件等對(duì)場地進(jìn)行人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以確定最終的健康風(fēng)險(xiǎn)水平與修復(fù)目標(biāo)[3]。污染場地地下水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估涉及的相關(guān)參數(shù)較多，主要包括人體暴露參數(shù)、建筑物參數(shù)、場地和土壤參數(shù)等，準(zhǔn)確選擇適合特定污染場地的參數(shù)值難度較大，而參數(shù)敏感性分析能夠識(shí)別出對(duì)模型輸出結(jié)果影響較大的參數(shù)，可有效減少參數(shù)值選取的不確定性，提高地下水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性與科學(xué)性[4]。

本研究以華北平原某多環(huán)芳烴類污染場地為例，選取苯并(a)芘為目標(biāo)污染物，進(jìn)行地下水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型參數(shù)的敏感性分析，進(jìn)而確定敏感性較大的參數(shù)，為后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)的取值提供科學(xué)依據(jù)。

1 場地概況

研究場地歷史上曾生產(chǎn)聚醚多元醇及聚合物多元醇，生產(chǎn)期間內(nèi)場地內(nèi)建設(shè)有一處燃煤鍋爐，造成土壤和地下水中萘、苯并(a)蒽、苯并(a)芘等污染物超過相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，本場地未來規(guī)劃為倉儲(chǔ)物流用地。本場地包氣帶厚度約為1.50 m，潛水含水層厚度約8.50 m，主要由全新統(tǒng)上組陸相沖積層粉質(zhì)黏土(地層編號(hào)④1)，全新統(tǒng)中組海相沉積層粉質(zhì)黏土(地層編號(hào)⑥1)、粉土(地層編號(hào)⑥2)組成，潛水含水層的相對(duì)隔水底板為全新統(tǒng)下組沼澤相沉積層粉質(zhì)黏土(地層編號(hào)⑦)。本場地地下水流向?yàn)樽晕飨驏|，水力坡度約為1‰。

2 評(píng)估過程

本研究場地地下水健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估優(yōu)先選用HJ 25.3-2019推薦的模型及參數(shù)，其中土壤含水率和地下水埋深等參數(shù)優(yōu)先采用場地實(shí)測值。地下水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要步驟包括：危害識(shí)別、暴露評(píng)估、毒性評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)表征以及控制值計(jì)算，其中在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)表征時(shí)要進(jìn)行不確定性分析，主要包括暴露途徑風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率分析與模型參數(shù)敏感性分析[5]。

研究場地未來規(guī)劃為倉儲(chǔ)物流用地，屬于GB36600中的第二類用地，場地敏感受體為成人，地下水苯并(a)芘暴露途徑為通過呼吸吸入室內(nèi)外地下蒸汽，建立的概暴露念模型如圖1所示。呼吸吸入暴露途徑下，涉及到的苯并(a)芘毒性參數(shù)為呼吸吸入致癌斜率因子(SFi)和呼吸吸入?yún)⒖紕┝?RfDi)，以上兩個(gè)毒性參數(shù)均根據(jù)HJ 25.3-2019中的外推模型計(jì)算。通過地下水苯并(a)芘暴露量、毒性參數(shù)以及實(shí)測的污染物濃度可計(jì)算致癌風(fēng)險(xiǎn)值與危害商。

圖1 污染場地暴露概念模型

3 參數(shù)敏感性分析

3.1 敏感性分析方法

在進(jìn)行參數(shù)敏感性分析時(shí)，先要進(jìn)行目標(biāo)污染物單一暴露途徑的貢獻(xiàn)率分析，當(dāng)單一暴露途徑風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率超過總風(fēng)險(xiǎn)水平20%時(shí)，需對(duì)與該暴露途徑相關(guān)參數(shù)的敏感性進(jìn)行分析，以確定影響風(fēng)險(xiǎn)水平的主要參數(shù)，以及各個(gè)參數(shù)的影響程度[5]。

本次參數(shù)敏感性分析選用單因素局部分析法，局部參數(shù)分析法用于研究單個(gè)參數(shù)的變化對(duì)模型計(jì)算結(jié)果的影響，分析時(shí)需改變某一分析參數(shù)的數(shù)值，其他參數(shù)保持不變，本次將所研究的參數(shù)增加或減少一個(gè)幅度如10%或20%，其他參數(shù)不變，來觀察模型輸出結(jié)果的變化情況。單一暴露途徑風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率計(jì)算公式見公式(1)，敏感性分析方法見公式(2)。

(1)

式中：PCRi為苯并(a)芘第i種暴露途徑的風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率，無量綱；CRi為苯并(a)芘第i種暴露途徑的風(fēng)險(xiǎn)水平，無量綱；CRn為苯并(a)芘所有暴露途徑的風(fēng)險(xiǎn)水平，無量綱。

(2)

式中：SR為模型參數(shù)敏感性比例，無量綱；P1為模型參數(shù)P變化前的數(shù)值；P2為模型參數(shù)P變化后的數(shù)值；X1為按P1計(jì)算得到的風(fēng)險(xiǎn)水平，無量綱；X2為按P2計(jì)算得到的風(fēng)險(xiǎn)水平，無量綱，其中風(fēng)險(xiǎn)水平包括致癌風(fēng)險(xiǎn)和危害商。

3.2 參數(shù)選取

本研究通過對(duì)比《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ25.3-2019)、《場地環(huán)境調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》(DB 50/T725-2016)、《污染場地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》(DB 33/T 892-2013)、《上海市污染場地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)規(guī)范(試行)》中人體暴露參數(shù)、建筑物參數(shù)給出的推薦值情況，從中選取取值有差異的參數(shù)，具體情況見表1。本次研究從表1各風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估導(dǎo)則中取值有差異的推薦值中選取參數(shù)作為參數(shù)敏感性分析的對(duì)象。

表1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估導(dǎo)則參數(shù)推薦值比較

根據(jù)研究場地地下水苯并(a)芘單一暴露途徑風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率分析，呼吸吸入室外地下水蒸汽的暴露途徑貢獻(xiàn)率占比為91.34%，為主要的暴露途徑，主要是因?yàn)楸讲?a)芘為半揮發(fā)性有機(jī)物，很難穿透地基與墻體裂隙進(jìn)入室內(nèi)，地下水苯并(a)芘單一暴露途徑風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率見表2。

表2 暴露途徑風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率

通過以上地下水苯并(a)芘單一暴露途徑風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率分析以及各風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估導(dǎo)則推薦值的取值情況，最終選取EFOa、BWa、DAIRa、ATca、ATnc以及土壤特征參數(shù)Pws(取值0.227 mg/kg)、ρs(取值2.65 kg/dm3)、ρb(取值1.5 kg/dm3)作為參數(shù)敏感性分析對(duì)象。

3.3 分析結(jié)果

通過上文選取的參數(shù)進(jìn)行10%或20%的變幅后帶入到苯并(a)芘污染地下水致癌風(fēng)險(xiǎn)和危害商的計(jì)算模型中進(jìn)行參數(shù)敏感性分析，敏感性分析結(jié)果見表3、表4、圖2和圖3。

圖2 致癌風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)敏感性分析結(jié)果 圖3 危害商參數(shù)敏感性分析結(jié)果

表3 致癌風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)敏感性分析結(jié)果

表4 危害商參數(shù)敏感性分析結(jié)果

由以上的分析結(jié)果可知研究場地地下水苯并(a)芘致癌風(fēng)險(xiǎn)和危害商對(duì)所選參數(shù)的敏感性一致，其中敏感性最大的為ρb，不敏感的參數(shù)主要為BWa、和DAIRa，主要是因?yàn)樵谟?jì)算研究場地地下水暴露量和外推苯并(a)芘毒性參數(shù)時(shí)均涉及到BWa和DAIRa兩個(gè)參數(shù)，兩個(gè)參數(shù)對(duì)最終風(fēng)險(xiǎn)水平的影響相互抵消。所選取的8個(gè)參數(shù)對(duì)地下水苯并(a)芘風(fēng)險(xiǎn)水平影響排序?yàn)棣裝>Pws>ρs>ATca(ATnc)>EFOa，其中沒有影響的參數(shù)為BWa和DAIRa。

4 結(jié)語

多環(huán)芳烴類污染場地地下水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估參數(shù)敏感性分析采用局部敏感性分析方法進(jìn)行計(jì)算研究，由計(jì)算結(jié)果可知，所選取的8個(gè)參數(shù)對(duì)多環(huán)芳烴類污染場地地下水風(fēng)險(xiǎn)水平影響排序?yàn)棣裝>Pws>ρs> ATca(ATnc)>EFOa，其中沒有影響的參數(shù)為BWa、和DAIRa。