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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

关于制定地下水修复目标上限值(风险管制值)的建议

2023-11-29

文章信息

马杰.关于制定地下水修复目标上限值(风险管制值)的建议[J/OL].环境工程学报:1-7[2023-11-09].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5591.X.20231024.1354.014.html.


系列专论相关链接:
污染场地系列专论1|马杰:我国挥发性有机污染地块调查评估中存在的问题及对策建议
污染场地系列专论2|马杰:土壤气监测在污染地块调查评估中的优势、局限及解决思路
污染场地系列专论3 | 马杰:地下水监测在污染场地管理中的重要作用、存在问题与对策建议
污染场地系列专论4 | 马杰:我国挥发性有机污染场地修复中存在的问题及对策建议


作者简介

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马杰,中国石油大学(北京)化学工程与环境学院教授,长期聚焦于“污染场地风险评估与修复”方面的研究,独立出版了国内首部有关VOCs污染场地治理的学术专著《污染场地VOCs蒸气入侵风险评估与管控》,发表论文第一/通讯作者SCI论文40篇,包括7篇Environmental Science & Technology和3篇Water Research。主持国家自然科学基金3项、北京市科技新星项目等各类科研项目10余项。除基础研究以外,还参与了国内多个污染场地的调查评估研究工作,并参与多项场地国家标准(HJ标准)的制定,担任十余个省市生态环境的土壤污染防治专家库成员。获得环境保护科学技术奖二等奖(第二完成人)(2021年),入选北京市环境科学学会理事(2023年)、北京市科技新星(2018年)、校优秀青年学者(2022)、校青年拔尖人才(2014年)。


内容提要

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修复目标值是评判场地修复是否合格以及修复后地块能否安全利用的唯一标准,因此制定合理的修复目标值对于污染场地修复治理和安全利用起着至关重要的作用。生态环境部发布了《建设用地土壤污染修复目标值制定指南》,然而地下水修复目标值制定的指南标准尚未发布。我国个别修复项目制定的地下水修复目标值过于宽松,无法保障地块的风险可控和安全利用。因此,本文建议借鉴土壤环境管理的思路,制定一个类似于“土壤管制值”的“地下水修复目标上限值(风险管制值)”。本文详细阐明了制定地下水修复目标上限值的原、制定思路及建议。


地下水修复是污染场地修复的核心内容,然而我国场地修复行业长期存在“重土轻水”的问题。实际上污染物在土壤中的赋存分布呈现高度的非均质性,而地下水是一个动态开放系统,因此地下水监测更容易反映出地层的污染状况,这一点对于挥发性有机物(VOCs)污染场地尤为突出。因此作者长期呼吁在污染地块管理领域对地下水环境质量的监管应提升到与土壤环境质量相同的地位。上述观点及其科学机制已在本系列专论1《我国挥发性有机污染地块调查评估中存在的问题及对策建议》和专论3《地下水监测在污染场地管理中的重要作用、存在问题与对策建议》中已经进行过详细的讨论。

作者近期发表的专论4《我国挥发性有机污染场地修复中存在的问题及对策建议》总结了我国VOCs污染场地修复管控及效果评估方面存在的5个问题,本文围绕该文中提出的问题4“地下水修复目标值的制定流程不规范,部分项目存在修复目标值过于宽松的问题”,展开关于制定地下水修复目标值的讨论。



1

地下水修复目标值设定方面存在的问题



修复目标值是评判污染场地修复是否合格以及修复后地块能否安全利用的唯一标准,因此制定合理的修复目标值对于污染场地修复治理和安全利用起着至关重要的作用。目标值设定过严会导致过度修复,而目标值设定过松则无法保障地块的风险可控和安全利用。

污染场地修复一般同时包括土壤和地下水的修复。2022年12月生态环境部发布了《建设用地土壤污染修复目标值制定指南(试行)》,然而地下水修复目标值制定的指南标准长期缺位。目前国内实践中常以GB/T14848的III类或者IV类地下水标准作为修复目标,当难以达到IV类地下水标准时一般利用风险评估计算一套更加宽松的目标值。然而少数项目基于风险评估计算出的地下水修复目标值过于宽松,无法保障地块未来的安全利用。特别是对于VOCs污染场地(如:苯系物、氯代烃等),项目制定的VOCs的地下水修复目标值超过了这些化合物的有效溶解度,这意味着地层中存在该化合物的的纯相(即NAPL),也就是说修复后的场地的地层中仍然存在NAPL相污染物可以被认为修复合格且该地块达到了安全利用的标准,这显然是极其不合理的。NAPL相是污染场地最重要的污染源形态,如果污染源都没有清除干净说明修复治理的效果不佳,应继续进行修复治理。关于地层中是否存在NAPL,一个典型的错误认知是“高密度的土壤钻孔没有发现NAPL则说明地层中不存在NAPL”,这在逻辑上是谬误的,因为“Absence of evidence is not evidence of absence”。因为NAPL赋存分布的高度非均质性,土壤钻孔可能无法勘测到NAPL(特别是DNAPL),但是没有探测到NAPL不代表地层中没有NAPL。跟土壤监测相比,地下水监测更容易指示污染源的存在。


2

解决上述问题的总思路



解决上述问题的关键是借鉴土壤环境管理的思路,制定一个类似于《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准》(GB36600-2018)中“土壤管制值”的“地下水修复目标上限值(风险管制值)”,任何修复项目中地下水修复目标值的设定不应超过这个上限值,避免“一放就乱”。同时参考《建设用地土壤污染修复目标值制定指南(试行)》中的思路,允许地下水修复目标值根据项目的实际情况进行适度的调整,避免“一收就死”。随着科学研究的进展、修复技术的进步、经济的发展以及社会文明程度的提升,修复目标上限值还应做到不断地调整优化,从而实现对于我国地下水环境质量的动态管理和不断提升。



3

制定地下水修复目标上限值的思考和建议



目前实际项目中常以GB/T14848的III类或者IV类地下水标准作为修复目标,当难以达到IV类地下水标准时则通过风险评估计算一套更加宽松的目标值。然而少数项目基于风险评估计算得出的地下水修复目标值过于宽松,无法保障地块未来的安全利用。本文认为地下水修复目标上限值(或管制值)的制定不能只基于风险评估计算的结果,而应该充分考虑每种污染物的理化性质、迁移转化归趋机制、环境赋存特征、健康和环境风险、国外同类标准的取值、检测方法的准确度和成本、经济社会承受能力等因素,力争做到合规合法、科学严谨、综合平衡。下文将从风险评估方法的可靠性、有效溶解度的影响、不同污染物的迁移归趋暴露毒性的差异、现行地下水标准存在的问题、现行标准与国外同类标准的差距等方面展开讨论。


3.1制定修复目标值时不应完全参照风险评估计算结果,因其具有较大的主观性和不确定性

我国已经建立起基于风险的污染场地管理制度和技术体系,然而“基于风险”并不意味着“仅仅依赖风险评估计算”,因为风险评估计算存在较大的主观性和不确定性,其结果并不是唯一的、确定的、完全客观公正的。风险评估模型计算结果的误差有多个来源,包括概念模型误差、数学模型误差、输入参数误差等。《污染场地VOCs蒸气入侵风险评估与管控》第六章第五节对于挥发吸入室内空气(蒸气入侵)暴露途径的风险评估模型误差进行了详细介绍,本文仅以输入参数误差为例对风险评估计算的不确定性进行介绍。风险评估计算需输入包括环境介质理化性质、污染物理化性质、毒性参数、暴露参数等四大类共计几十种输入参数。任何一种输入参数的变化都会影响风险计算结果,部分关键参数的微小变化可能导致计算结果几倍甚至数量级的变化(模型敏感性高)。在实际场地中很多参数都存在不同程度的时间和空间变异性,在同一场地部分参数的时间-空间波动可能高达几个数量级,然而在风险计算时(例如:我国HJ 25.3方法或者美国ASTM方法)每种输入参数只取一个数值。因此风险评估计算结果具有较高的不确定性(模型不确定性高)。另外,风险评估计算的输入参数是人为选择的,甚至部分输入参数选取不同的数值都能找到一定的合理性都能够自圆其说,因此风险评估计算具有一定的主观性,很难做到完全精准和绝对客观公正。


3.2 有效溶解度决定了污染物在地下水中的浓度上限

水中溶解度是指每升水中所能溶解的溶质的总质量,单位是mg/L。有效溶解度是指混合物中特定组分在每升水中所能溶解的溶质的总质量。例如苯在水中的溶解度是1800 mg/L,而常规汽油中苯在水中的有效溶解度只有20-40 mg/L,这是由于苯仅是汽油上千种化学组分中的一种(质量占比约为汽油的1-2%),因此汽油中苯的有效溶解度远低于其纯物质的水中溶解度。有效溶解度构成了污染物地下水浓度的上限,如果地下水中检测到的有机物浓度超过其有效溶解度则说明地层中存在有机物的纯相(即NAPL相)。

实际上由于地下水流动往往很缓慢,只有与NAPL源紧邻区域的地下水中污染物的浓度才能达到或接近其有效溶解度。当污染物溶解进入地下水后,在对流、弥散、扩散等机制作用下其浓度会不断被稀释而降低,另外在地下水采样时污染物在监测井中可能被进一步稀释。因此即使地层中存在NAPL,采样监测得到的污染物浓度可能也远低于其有效溶解度。Bruce等人认为地下水中测得的苯的浓度超过其有效溶解度的20%即可认为地层中存在LNAPL。经验值显示汽油污染地下水中的苯浓度超过5 mg/L或者总石油烃浓度超过30 mg/L时认为存在LNAPL。也有研究认为油污染地下水中的苯浓度超过1 mg/L即可认为存在LNAPL。综合以上研究成果和国外实际经验,本文认为地下水修复目标值不应超过有效溶解度(注意不是水中溶解度)的20%。


3.3 制定修复目标值时需考虑不同类型污染物的迁移、归趋、暴露和毒性等方面的差异

不同类型的污染物在迁移转化行为、环境归趋机制、暴露途径以及毒性方面的差异巨大。易溶于水的化合物泄漏进入地层后往往迅速溶于地下水,因此会出现土壤中无检出而地下水中浓度较高的现象。对于这类物质在制定地下水修复目标值时要特别关注。对于再开发场地,重金属和SVOCs都可以相对容易地通过风险管控措施切断人体暴露途径,而VOCs由于其易挥发和易迁移的特点,很难通过风险管控完全阻断人体暴露。土壤或者地下水中的VOCs可通过挥发进入室内空气(蒸气入侵)和挥发进入室外空气产生人体暴露,国内已经有若干再开发场地的蒸气入侵实际案例。因此,对于VOCs的地下水污染及其修复目标值应给与额外的关注。


3.4 GB/T 14848中的与地下水环境管理需求不完全匹配,地下水修复目标值制定应聚焦环境管理需求

原国土资源部和水利部共同制定的《地下水质量标准》(GB/T 14848)是现阶段地下水环境管理工作的主要依据,而生态环境部尚未发布基于环境管理需求的地下水环境质量标准,这给我国地下水以及污染场地环境管理工作带来了一系列问题。目前大部分场地调查项目通常选择GB/T 14848中的39项常规指标作为监测指标,然而这39项中的大部分指标并非污染因子。其中与污染场地关系密切的仅包括4项VOCs(三氯甲烷、四氯化碳、苯、甲苯)和6项金属(汞、砷、硒、镉、六价铬、铅),而实际场地的污染物种类远多于这4+6种。还有部分场地调查项目选择GB36600中的45项基本项目作为地下水监测指标,而GB 36600是土壤风险管控标准并未考虑污染物在土壤和地下水中赋存特征的差异。综上本文建议生态环境管理部门尽快制定一份满足环境管理需求的地下水监测指标及其标准值。

GB/T 14848用于污染场地和地下水环境管理时存在的其他问题还包括:1)部分高毒性和常用污染物的指标偏高,未必能有效管控其环境和健康风险,例如氯乙烯、二氯甲烷;2)个别指标不明确,例如 1,2-二氯乙烯未规定顺式、反式或是总量;3)一些污染场地中的常见指标缺乏,例如C6-C9石油烃、C10-C40石油烃、甲基叔丁基醚等;4)一些重点行业的典型特征污染物缺乏,例如杂环芳烃、酚类等。

综上所述,本文建议管理部门应尽快对地下水监测因子进行扩容,在扩容时应综合考虑国内外地下水标准、国内已有的监测方法标准、国内场地调查实践检出频率较高的特征污染物。本文提出了一些具体的补充建议:C6-C9石油烃、C10-C40石油烃、三甲基苯类、异丙苯、甲基叔丁基醚、四乙基铅、1,2-二溴乙烷、烷基萘类、丙酮、甲醛、乙醛、苯酚类、烷基酚类、氯酚类、苯胺类、甲苯胺类、氯苯胺类、硝基苯胺类、硝基苯类、硝基甲苯类、硝基氯苯类、二硫化碳、苊、菲、芘、芴、含氮杂环芳烃类、含硫杂环芳烃类、含氧杂环芳烃类、顺-1,2-二氯乙烯、反1,2-二氯乙烯、1,2,3-三氯丙烷、1,1-二氯乙烷、四氯乙烷类、六氯丁二烯、六氯乙烷。


3.5 地下水环境质量标准的制定应跟上国家整体的发展态势以及其他环保行业的发展步伐

近十年来,我国大气污染防治取得了举世瞩目的成就,我国大气污染物排放量大幅下降,主要空气指标显著改善,并赢得了国际社会高度评价。2012年被认为是这一切变化的起点,当年原环境保护部修订了《环境空气质量标准(GB3095-2012),从而开启了大气污染防治的“黄金十年”。中国现行的环境空气质量标准以及大气污染物排放标准中的部分指标已经达到甚至比发达国家更加严格,正是严格的环境标准推动中国成为全球空气质量改善速度最快的国家,蓝天保卫战的成就极大地提升了全体国民的获得感和幸福感。在地下水环境标准的宽严程度方面,我国与发达国家的差距仍然十分明显,环境监管的提升空间很大。第二个百年目标要求2049我国要建成富强、民主、文明、和谐、美丽的社会主义现代化强国,展望未来的26年,我国的地下水环境质量管理要跟上国家整体的发展态势以及其他环保领域的发展步伐,建设美丽中国不应出现明显的短板。

  责任编辑:宫在芹
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1985.09—1989.07太原工业大学学习本科 1989.07—1990.07太原内...

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