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冶炼行业在我国国民经济中占有重要地位,但也是重要的污染行业之一。我国冶炼行业污染场地量大面广,对人体健康和生态环境的潜在危害巨大。在目前的国情下,如何突出重点对冶炼行业污染场地进行经济有效地监管和污染防治是摆在环保部门面前的重要课题之一。
我国对工业污染场地的环境监管和治理还处于起步阶段,尚未正式出台的四个污染场地系列技术导则属于普适性导则,缺乏对不同行业的针对性,且技术导则本身还有待进一步完善。其中,《污染场地风险评估技术导则(待批稿)》未能体现风险评估的层次性,且不考虑污染物随地下水和空气的离场迁移。此外,《污染场地土壤修复技术导则(征求意见稿)》中修复技术的筛选方法过于繁杂或灵活,可操作性尚有待加强。
鉴于上述国情,本研究在借鉴国内外相关经验和教训的基础上,结合我国冶炼行业的特点,开展了我国主要有色金属和黑色金属冶炼工艺和污染特征调研;提出了基于层次性人体健康风险评估的冶炼行业污染场地风险管理与决策框架体系;筛选了风险评估的相关模型和参数,提出了相对完善的地下水暴露途径及污染物离场迁移的冶炼行业污染场地风险评估技术导则;调研适用于冶炼污染场地的修复技术,提出了具有针对性且简便易行的修复技术筛选指南;并以某铜冶炼厂为例,开展了污染场地人体健康风险评估和修复技术筛选的案例研究,提出了基于场地特征的污染物筛选值和修复目标值,并推荐了适宜的修复技术。
本研究的主要结果如下:
(1)通过对我国主要有色金属和黑色金属冶炼工艺和三废产生情况的分析,认为我国冶炼行业污染场地主要污染物为重金属、多环芳烃、苯系物等。
(2)通过对欧美发达国家风险评估导则方法学系统研究,提出了基于层次性人体健康风险评估的冶炼行业污染场地风险管理和决策流程。该流程将风险评估的启动、分阶段场地调查、紧急应变措施、第一/二/三层次健康风险评估、修复、监测和风险评估终止有机结合,并根据需要采用相应层次的人体健康风险评估方法。另外,考虑到冶炼行业常见的污染物铅,在第三层次健康风险评估中还特别考虑了基于血铅的健康风险评估。
(3)在层次性风险评估决策流程基础上,对冶炼行业污染场地风险评估第二层次和第三层次人体健康风险评估方法进行了细化并编制了《冶炼行业污染场地风险评估导则》。文中从危害识别、毒性评估、暴露评估、风险表征、不确定性分析和风险交流六个步骤阐述了第二层次和第三层次人体健康风险评估的内容和异同,并筛选了用于风险评估的相关模型和参数。污染物铅的风险评估将在第三层次健康风险评估中采用综合暴露吸收生物动力学模型(IEUBK)和成人血铅模型(ALM)模型进行风险计算和土壤铅的临界值计算。
(4)冶炼行业污染场地修复技术筛选指南研究分别调研了适宜的土壤修复技术和地下水修复技术,主要分析了修复技术的原理、适用性、优势与局限性以及修复成本等。并对上述常用技术进行了参数对比,从中可以获得不同修复技术的成熟性、适合的目标污染物与土壤类型、地下水位、治理成本、污染物去除效率和修复时间等信息,并将上述参数进行了等级划分。在场地调查对污染场地基本信息了解的情况下,查询相关修复技术参数等级,通过逐步排除法即可进行快速初步筛选。
(5)利用编制的《冶炼行业污染场地风险评估导则》,对某铜冶炼场地进行了场地调查和人体健康风险评估案例研究。案例结果表明,土壤致癌风险主要以砷和镉为主,非致癌风险主要以砷和铜为主。地下水致癌风险主要以砷为主,非致癌风险主要以铜、锌、镉和砷为主。需要关注的致癌暴露途径包括口腔摄入表土,呼吸吸入表土颗粒以及饮用地下水。致癌风险较高区域为厂房区、污水处理池周边和废物堆场。计算得到的铜、锌、镉和砷的土壤修复目标值分别为3315mg/kg,24863 mg/kg,6.76 mg/kg和6.58 mg/kg;地下水修复目标值分别为0.417 mg/L,3.55 mg/L,0.01 mg/L和0.004 mg/L。利用IEUBK模型对场地污染物铅风险评估结果表明,该场地0-6岁儿童各年龄段血铅含量均超过临界值血铅浓度水平10 ug/dL,可能会对儿童产生健康危害;土壤铅含量临界值为267 mg/kg。计算得到的土壤和地下水修复目标值可作为场地修复的依据。
本研究编制的风险评估导则和修复技术筛选指南可用于筛选风险大的场地进行重点监管,并采取有针对性的措施防治污染扩散及对人体和生态环境的风险,从而更为经济有效地实现对冶炼行业污染场地的监管。考虑到城市土地的稀缺性和高附加值,本研究成果的间接环境和经济效益将是可观的。