基于保護健康和水環(huán)境的氯代烴類污染場地地下水風險評估

環(huán)境修復網(wǎng)訊:摘要：以華北某市搬遷化工廠址氯代烴類污染場地為例，基于我國《污染場地風險評估技術導則》和美國RBCA(risk based corrective action)E2081導則開展場地地下水風險評估，提出基于風險的地下水修復策略。結果表明：地下水中氯代烴污染嚴重，多點位污染物風險和危害超過可接受水平?；诒Ｗo離場水環(huán)境的地下水修復目標值相比基于保護人體健康的地下水修復目標值更為保守，含水層水力傳導系數(shù)對其影響最大，在指導修復時須引起重視。綜合考慮地下水污染風險管控理念和經(jīng)濟成本，針對場地地下水污染高、中、低風險區(qū)域分別提出原位熱處理、化學還原和自然衰減監(jiān)測協(xié)同修復技術。

關鍵詞：氯代烴污染；地下水；離場水環(huán)境；風險評估；敏感性分析

0引言

氯代烴類污染物大多具有“三致”效應，其密度一般比水大，在水中溶解度小，常作為化工生產(chǎn)的原料、中間產(chǎn)物和有機溶劑[1]。氯代烴類的廣泛應用使其不可避免地進入到地下水環(huán)境中，造成地下水質量每況愈下，嚴重威脅人體健康和水環(huán)境安全。鑒于我國場地氯代烴污染的典型性和普遍性，亟待建立污染場地管理體系，控制和削減場地風險。

目前國內研究多集中于原場各暴露途徑下污染土壤和地下水的風險評估[2-3]，鮮有考慮污染地下水在離場暴露途徑下對周圍水環(huán)境的影響[4]。鑒于此，本研究以華北平原某市搬遷化工污染場地為例，綜合考慮原場和離場暴露途徑，開展基于保護人體健康和離場水環(huán)境的場地地下水風險評價，制定相應的地下水修復目標值，分析關鍵參數(shù)的敏感性。并根據(jù)地下水污染風險等級劃分修復區(qū)域，篩選經(jīng)濟有效的原位修復技術，旨在為該場地地下水污染風險管控提供科學依據(jù)。

1材料與方法

1.1場地概況

研究場地位于華北平原東北部，占地面積為34 083.5 m2，歷史上主要生產(chǎn)有機通用試劑，如氯仿、氯乙烯等多種化工產(chǎn)品，未來規(guī)劃為居住用地。本研究主要關注場地砂質粉土潛水含水層，該層厚度約5.00 m，地下水埋深為1.34 m，自西南流向東北，地下水可補給場地東側某河流。

1.2樣品采集和分析

40口潛水監(jiān)測井分布及地下水流場如圖1所示(MW01—40為采樣點編號)，監(jiān)測井及地下水樣品采集均按照相關技術導則進行[5-6]。樣品于低溫(≤4 ℃)密封保存并及時送至實驗室分析檢測，檢測項目為VOCs，分析方法參考相關標準[7]。分析過程中設置空白樣品及平行樣品進行質量控制。

圖1 監(jiān)測井分布及地下水流場

Fig.1 Monitoring wells and groundwater flow field

1.3地下水健康與環(huán)境風險評估方法

基于我國HJ 25.3—2014《污染場地風險評估技術導則》[8]和美國的RBCA E2081導則[9]，本研究采用中國科學院南京土壤研究所開發(fā)的污染場地健康與環(huán)境風險評估軟件HERA(health and environmental risk assessment software for contaminated sites)[10]進行分析。

污染物隨地下水流動側向遷移至離場水體暴露時，參考RBCA E2081導則推薦的遷移模塊：

(1)

式中：為基于保護離場水環(huán)境的地下水修復目標值，mg/L；MCL為污染物最大濃度限值，mg/L；DAF為稀釋衰減因子，無量綱。

根據(jù)多米尼克飽和帶溶質運移模型[11]，假設地下水為穩(wěn)定流，污染源為平面源，且垂直于地下水流向，污染物隨地下水遷移過程中考慮對流、彌散、吸附與生物降解等自然衰減過程。DAF計算如式(2)：

(2)

式中：x為地下水遷移距離，m；y、z分別為污染源至地下水污染羽中心線的橫向和垂向距離，m；Sw、Sd分別為地下水污染源寬度和厚度，m；λ為一階衰減常數(shù)，d-1；αx、αy、αz分別為地下水縱向、橫向和垂向彌散度，m，計算見式(3)—式(5)；Ri為污染物阻滯因子，無量綱，計算見式(6)；v為地下水滲流速度，m/d，由式(7)計算。

ax=0.83×(lgx)2.414(3)

ay=ax/10(4)

az=ax/100(5)

(6)

(7)

式中：Koc為有機碳-孔隙水分配系數(shù)，cm3/g；foc為含水層有機碳質量分數(shù)，無量綱；ρd為含水層土壤容重，g/cm3；θe為含水層有效孔隙度，無量綱；K為水力傳導系數(shù)，m/d；i為水力梯度，無量綱。

地下水性質參數(shù)和離場遷移參數(shù)均由場地環(huán)境調查實測獲取(表1)；受體暴露參數(shù)、土壤、空氣和建筑物特征參數(shù)來源于導則[8]中的推薦值。

表1地下水性質參數(shù)

Table1Characteristicsofgroundwater

1.4參數(shù)敏感性分析

局部敏感性分析的原理是利用差商代替導數(shù)，使目標參數(shù)值由xk變化為xk+Δx，目標函數(shù)計算結果則由yi(xk)變化為yi(xk+Δx)，以此判斷參數(shù)對計算結果的影響程度[12]，提高風險評估結果的可靠性。敏感性系數(shù)S計算如式(8)所示：

(8)