上海某场地多环芳烃污染现状及生态风险评价

2019-10-22鞠振宇梅祖明

上海国土资源 2019年3期

廉欢，于潇，鞠振宇，梅祖明

（上海市岩土工程检测中心，上海 200436）

目前随着上海城市化进程和产业转移步伐的加快，大多数持久性有机物污染场地面临用地功能的转化和二次开发，如商业用地、居民住宅等[1-2]。场地的潜在污染会对其后续利用中人体健康和环境安全造成威胁。多环芳烃（PAHs）是指2个或2个以上的苯环以稠环或非稠环的形式相连接的化合物，一般挥发性较弱，难降解，易持久存在于土壤和地下水中[3]。PAHs是一类广泛存在于环境中的持久性有机污染物，具有强烈的致癌、致畸和致突变性[4]。PAHs对土壤环境造成的污染已成为全球性重大环境与公共健康问题之一，我国土壤环境中PAHs污染问题也尤为突出。

本文以上海某PAHs污染场地为研究对象，通过对该场地内土壤的PAHs污染物浓度与我国的建设用地以及农用地的标准进行比对、内梅罗指数法进行污染现状评价，同时利用质量基准法和质量标准法评价该场地内土壤样品中PAHs污染情况及生态风险。

1 场地概况

项目区位于上海市，北距外环高速约3.8 km，南距中环路约3.3 km，西距沪太路约1.9 km，东距南北高架路约1.7 km。场地东西宽266 m，南北长128 m，总占地面积约33314 m2（49.97 亩）。

该场地原为包装材料、金属制品、运输物流、仓储、专用设备制造等行业的工业用地，小部分地块曾作为居民住宅用地使用（见图1）。

图1 场地利用现状示意图Fig.1 Schematic diagram of the status of site utilization

该场地浅部地层主要以细颗粒组成的黏性土、粉性土为主，具水平层理，黏性土中一般夹有薄层粉砂。

2 调查研究方法

2.1 采样点位布设

根据相关技术规范要求[5-6]，结合该地块的特点和面积，场地整体上按照不大于40 m×40 m的网格系统布点法兼顾专业判断法共布设21个土壤监测点（见图2），其中11个土壤监测点分三层采集土壤样品，10个土壤监测点分两层采集土壤样品。

2.2 样品采集及分析

对采样点位进行GPS精确定位后，使用Geoprobe钻机进行土壤和地下水监测井的钻孔，根据现场快速检测装置PID和XRF的检测结果判断污染程度。分两层采样的土壤监测点分别采集表层土壤（0～0.20 m）和深层土壤（0.20 m～地下水水位以上）；分三层采样的土壤监测点分别采集表层土壤（0～0.20 m）、深层土壤（0.20 m～地下水水位以上）和饱和层土壤（地下水水位以下）。

图2 采样点位布设图Fig.2 Sampling point layout

3 结果与讨论

3.1 土壤中8种PAHs结果分析

根据《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600-2018），场地内的56个土壤样品共检测8种PAHs，分别是萘、苯并(a)蒽、䓛、苯并(b)蒽、苯并(k)蒽、苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、二苯并(a,h)蒽。

土壤样品中的多环芳烃检出情况如表1和图3所示，其中MW2和MW6两个监测点位的表层土壤样品MW2-1和MW6-1中的苯并(a)芘超过了《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 36600-2018）中第一类用地筛选值（0.55 mg/kg）和《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）中农用地土壤污染风险筛选值（0.55 mg/kg），分别超过了第一类用地筛选值和农用地筛选值（0.55 mg/kg）的1.2倍和0.9倍。

由表1和图3可知，该地块内表层土壤样品MW2-1中∑8PAHs的累积量最高，MW6-1次之，其余土壤样品除MW1-1的累积量处于中等水平外均处于极低水平。由浓度累积条形图可以看出苯并(a)芘、茚并(1,2,3-cd)芘、苯并(b)荧蒽、苯并(a)蒽是对∑8PAHs贡献较大的四项指标。

表1 土壤样品实验室分析结果Table 1 Summary of laboratory analysis results of soil samples

图3 场地内多环芳烃检出汇总结果Fig.3 Summary results of detection of polycyclic aromatic hydrocarbons in the site

3.2 土壤中8种PAHs的组分特征

如表2所示，场地内土壤样品中8种多环芳烃检出率最高的是苯并(a)蒽、茚并(1,2,3-cd)芘和苯并(a)芘，检出率均为10.71%，其次是䓛、苯并(b)蒽和苯并(k)蒽，检出率为8.93%。8种多环芳烃的检出样品平均浓度含量最高的为䓛，其次为苯并(b)蒽；平均浓度含量高低顺序为䓛＞苯并(b)蒽＞苯并(a)芘＞苯并(a)蒽＞茚并(1,2,3-cd)芘＞苯并(k)蒽＞萘＞二苯并(a,h)蒽。根据化合物环数划分，4环多环芳烃占总8种多环芳烃的50%，其次为5环的多环芳烃，占37.5%，占比最低的为2环的多环芳烃为12.5%。综合上述结果表明，该场地8种PAHs中高环多环芳烃（4环和5环）的检出率高于萘（2环）。

3.3 土壤中PAHs污染现状评价

以我国标准[7-8]中8种PAHs的第一类用地标准限值，为进一步分析评价场地内土壤样品中的PAHs对场地造成的影响，利用内梅罗指数法对场地内土壤样品中PAHs的污染状况进行评价。

表2 场地内检出的多环芳烃的组分特征Table 2 Composition characteristics of polycyclic aromatic hydrocarbons detected in the site

式中：P为PAHs的内梅罗指数；ci为PAHsi的实测浓度，mg/kg；Si为PAHsi的限量值，mg/kg；下标max ave分别为最大值和平均值。根据内梅罗指数评价结果，可将土壤分为清洁（P≤0.7）、尚清洁（0.7＜P≤1.0）、轻污染（1.0＜P≤2.0）、中污染（2.0＜P≤3.0）和重污染（P＞3.0）5个等级。

由表3可知，该场地内的MW2和MW6两个监测点位的表层土壤样品MW2-1和MW6-1处于轻污染水平，MW1的表层样品MW1-1处于尚清洁水平，其余采样点样品均属于清洁水平。由此说明场地内的MW2和MW6两个采样点位土壤中已存在PAHs的累积现象，应给予足够的重视。同时该污染评价结果与上文中的表层土壤中苯并(a)芘的超标现象的结论一致。

表3 场地内土壤样品PAHs内梅罗指数Table 3 Nemero index of soil samples PAHs

3.4 土壤中PAHs生态风险评价

迄今为止，国内外尚未建立统一的土壤PAHs生态风险评价标准方法，已有方法大都以定性分析为主，并不能作为PAHs生态风险评价的全面可靠的方法来使用，因而本文选择沉积物质量基准法和沉积物质量标准法两种方法综合判断土壤样品中PAHs的生态风险[9-10]。

（1）质量基准法

参考LONG等[11]给出的污染物效应区间低值（ERL）和效应区间中值（ERM），采用质量基准法进行评价。若污染物浓度＜ERL，则极少产生负面生态效应；若ERL≤污染物浓度≤ERM，会偶尔发生负面生态效应；若污染物浓度＞ERM，经常会出现负面生态效应。

由表4可知，场地内的有3个样品的苯并(a)蒽和二苯并(a,h)蒽超过了ERL值，有2个样品的和苯并(a)芘超过了ERL值，但均未超过ERM值，说明存在出现生物有害效应的风险，处于极少产生负面生态效应的水平；此外，未列出ERL值和ERM值的苯并(b)蒽、苯并(k)蒽和茚并(1,2,3-cd)芘只要在环境中被检出，即说明该场地存在一定的负面生态效应；综上结果表明，该场地存在着一定的潜在生态风险。

表4 质量基准法评价结果（μg/kg）Table 4 Evaluation results of quality benchmark method (μg/kg)

（2）质量标准法

2007年加拿大魁北克省颁布“沉积物质量标准”[12]，本文选取质量标准法，利用该标准中包含的5个阈值对土壤中的PAHs进行生态风险评价。5个阈值分别为生物毒性影响的罕见效应水平（REL）、临界效应水平（TEL）、偶然效应水平（OEL）、可能效应水平（PEL）和频繁效应水平（FEL）。这5个阈值的划分可作为环境管理（修复、疏浚、控制污染排放等）执行对策的参考标准。用质量标准设定的5个阈值来评价该场地土壤PAHs的污染程度，结果见表5。将各土壤样品8种PAHs中至少有 1 种超过低值标准的点位编号列于表中，将各点位的均值浓度按阈值区间进行划分。

结果表明，根据均值浓度划分结果除二苯并(a,h)蒽介于PEL和FEL之间外，其余7种PAHs介于OEL和PEL之间，即二苯并(a,h)蒽的生物毒性影响效应水平为可能效应水平到频繁效应水平；其余7种PAHs的生物毒性影响效应水平为偶然效应水平到可能效应水平之间。MW2-1和MW6-1样品的8种PAHs的不良生物毒性效应的发生可能较其他点位样品大，其余场地内土壤样品MW4-2、MW6-2、MW6-3、MW7-1样品中的8种PAHs的不良生物毒性效应发生的可能性基本不会发生。

综合质量基准法和质量标准法可以看出，该场地内8种PAHs单体化合物均会对生物体造成一定的不良生物效应，其中包含没有最低安全值的苯并(b)蒽、苯并(k)蒽以及茚并(1,2,3-cd)芘。此外，有必要对MW2和MW6两个点位开展PAHs污染来源调查以及生态修复研究，对其余监测点位需加强后续监测并制定详细控制计划[13-14]。