土壤污染环境风险评价与风险管理-曹云者.ppt

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1、土壤污染环境风险评价与风险管理,中国环境科学研究院 曹云者 研究员2016-03-26，成都,环境保护需要多部门协同作战,环保部发改委工信部住建部交通部能源局公安部科技部财政部商务部,地勘部门,地质勘察&水文地质勘察在环保项目中的作用,地质&水文地质勘察在环保项目中的作用,影响污染物的赋存分布影响修复技术选择与思路,岩土勘察（岩性特征，分类标准与环境不同）水文试验（抽水试验、微水试验、提水试验）物探手段（地质雷达、电磁法）,工作重点工作要求尺度,环保项目中地质&水文地质勘察与传统作业的区别,地层岩性特征、土壤质地含水层顶板底板（NAPL）地下水流向、流场含水层的渗透系数测绘（修复土方量）液限塑

2、限、稳定性指标,提 纲,土壤污染总体状况环境管理要求及政策法规人体健康风险评价及案例基于风险的土壤标准制定方法（筛选值）土壤生态风险评估,1.我国土壤环境总体状况,我国土壤环境总体状况,农业土壤 点源污染与面源污染共存，生活污染和工业污染叠加，各种新旧污染相互交织，工业及城市污染向农村转移。城区及工业土壤 大量位于城市中心区和城郊地区的工业企业搬迁或遗弃遗留的场地被再开发为人居环境，企业原址成为土壤和地下水的高污染和高风险区。,2011年2月媒体曝光中国10食米含毒,国家实施的“退二进三”政策，城市出现大量遗留、遗弃场地,包气带和地下含水层VOC/SVOC分布,新京报2008-12-13,地下

3、水样品（NAPL）,工业场地再开发风险很高,苯并a芘,甲苯,苯,HCB,场地挥发性有毒气体（至地下19米）,场地半挥发性污染物分布和地下蒸气侵入,矿业活动带来的重金属污染,尾矿和矿渣的无序堆放（没有尾矿库）；采矿、冶炼产生的大气沉降；农田灌溉引用矿山废水；采选废水未经处理直接排放,典型土壤污染事件（以南方某省示例）,污染土壤修复与处置的需求激增修复市场火爆,中央财政支持融资市场活跃技术装备研发从业企业激增行业活动频繁（培训、论坛、会议、沙龙、产业联盟）,环境修复产业是政策引导型行业，中国土壤修复正进入一个快速发展的时期,2.土壤环境保护的基本思路与政策法规,责任LIABILITY,政策标准ST

4、ANDARD,技术资金FUNDING,我国土壤环境保护的基本思路,法律法规LAW,问题解决,地方发展,治理,利润,开发,责任归属,参与治理,健康、就业机会等,搬迁补偿,责任归属,责任与补偿,污染土地,污染,污染土地再利用过程中各利益相关方的关系(以工商业用地为例),污染企业,当地居民,开发商,政府,土壤污染防治法在酝酿过程中2014年，李克强总理的政府工作报告中明确提出“实施土壤修复工程”。国家环境保护“十二五”规划全国土壤环境保护“十二五”规划重金属污染综合防治“十二五”规划十三五规划进行中。,国家政策,关于切实做好企业搬迁过程中环境污染防治工作的通知（环办 2004 47号）关于加强土壤污

5、染防治工作的意见环发200848号关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知环发2012140号（四部委）关于加强工业企业关停、搬迁及原址场地再开发利用过程中污染防治工作的通知（环发201466号）土壤污染防治行动计划（“土十条”，待发布）,政策法规,一、排查被污染场地。二、合理规划被污染场地的土地用途。三、严控被污染场地的土地流转。四、开展被污染场地治理修复。五、严格环境风险评估和治理修复管理。六、切实防范场地污染。七、落实相关责任主体。八、强化保障工作。九、加强组织领导。,关停并转、破产或搬迁工业企业原场地采取出让方式重新供地的，应当在土地出让前完成场地环境调查和风险评估工作；关停并转、

6、破产或搬迁工业企业原有场地被收回用地后，采取划拨方式重新供地的，应当在项目批准或核准前完成场地环境调查和风险评估工作。经场地环境调查和风险评估属于被污染场地的，应当明确治理修复责任主体并编制治理修复方案。未进行场地环境调查及风险评估的，未明确治理修复责任主体的，禁止进行土地流转。”,关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知2012-40号,1。严格保护耕地和集中式饮用水水源地土壤环境；2。加强土壤污染物来源控制；3。严格管控受污染土壤的环境风险;4。开展土壤污染治理与修复;5。提升土壤环境综合监管和风险控制能力,2013年1月23日 国务院办公厅印发关于近期土壤环境保护和综合治理工作安排的

7、通知,2015年4月25日中共中央国务院发布关于加快推进生态文明建设的意见,意见包括9个部分共35条五、加大自然生态系统和环境保护力度，切实改善生态环境质量。（十四）保护和修复自然生态系统。“强化农田生态保护，实施耕地质量保护与提升行动，加大退化、污染、损毁农田改良和修复力度，加强耕地质量调查监测与评价。”（十五）全面推进污染防治。加快解决人民群众反映强烈的大气、水、土壤污染等突出环境问题。制定实施土壤污染防治行动计划，优先保护耕地土壤环境，强化工业污染场地治理，开展土壤污染治理与修复试点。加强农业面源污染防治，加大种养业特别是规模化畜禽养殖污染防治力度，科学施用化肥、农药，推广节能环保型炉灶

8、，净化农产品产地和农村居民生活环境。加大城乡环境综合整治力度。推进重金属污染治理。开展矿山地质环境恢复和综合治理，推进尾矿安全、环保存放，妥善处理处置矿渣等大宗固体废物。,摘自：中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要,第44章第1节：深入实施污染防治行动计划分类分级防治土壤污染，优先保护农用地环境，切实加强建设用地环境监管专栏17 环境治理保护重点工程：开展土壤污染加密调查完成100个农用地和100个建设用地污染治理试点建设6个土壤污染防治先行示范区做好化工企业安全环保搬迁后的土壤污染治理工作开展1000万亩受污染耕地治理修复和4000万亩受污染耕地风险管控深入推进以湘江流域为重

9、点的重金属污染综合治理开展地下水污染调查和综合防治开展京津冀晋等区域地下水修复试点,国家“十三五”规划,重金属污染综合防治十二五规划,目标：解决一批损害群众健康的突出问题；基本遏制住突发性重金属污染事件高发态势重点防控行业（5个）：有色金属矿采选业、有色金属冶炼业、含铅蓄电池业、皮革及其制品业、化学原料及化学制品制造业重点防控企业：4452家重点治理省区（14个）：内蒙古、江苏、浙江、江西、河南、湖北、湖南、广东、广西、四川、云南、陕西、甘肃、青海重点防控区：138个,2015-2017年历史遗留重金属污染防治项目2015年5月通知，财政部、环保部共同开展竞争性评审。规划确定了138个重金属污

10、染防治重点区域。其中2012年已支持的20个重点区域（如已完成治理任务，原则上不再支持），其他重点区域自愿参与本次竞争。各重点区域编制重金属污染防治实施方案通过竞争性评审方式，择优支持重点区域获得支持（30个）招投标，立项，委托有资质单位开展场地调查与修复,甘肃白银东大沟流域,白银市是重工业城市，工矿企业集中，称为中国铜城。污染重：东大沟位于老城区，长38公里，沿途有20多家企业企业分布，长期排放含有铜、铅、锌、镉、砷等重金属的废水，沟内臭水横流风险高：沿线水体和土壤重金属污染，周边人口密集，流域广，分布有学校和住宅区，对居民住户生活造成极大影响；东大沟从白银市区东侧接入黄河，威胁黄河水环境质

11、量。治理规划：通过工程治理，实现东大沟废水循环利用，未来建设成为生态长廊、旅游长廊和景观长廊。工程投资：未来20年内将投资53.6亿元，重点实施点源污染治理、河道综合整治、入河尾水治理、污染耕地置换修复、矿山及尾矿废渣安全处置工程等5个方面的42项工程。,场地环境调查技术导则（HJ 25.1-2014）污染场地环境监测技术导则（HJ 25.2-2014）污染场地风险评估技术导则(HJ 25.3-2014)污染场地土壤修复技术导则（HJ 25.4-2014）工业企业场地环境调查评估与修复工作指南（试行）北京市场地环境风险评价筛选值DB11/T811-2011）,技术规范,3.人体健康风险评价,基

12、于风险的管理理念/标准(Risk-Based),USA GuidanceUSEPA RAGs for Superfund in 1989 and Soil Screening Guidance-1996ASTM E1739 Petroleum RBCA-1995ASTM P104 Chemical RBCA 1998ASTM E2081 All Chemicals-2000,管理目标：无污染？有污染，但风险可接受！,风险评估的基本概念,风险 在特定的环境条件下因暴露于某种物质而引起的生物个体、群体或生态系统出现不利效应的概率。风险既取决于危险物质的毒性强度，也与暴露程度有关。风险评价 对暴露于

13、环境中的化学试剂、生物制剂或物理因子后给人类和生态系统带来不良影响（发生损害效应的性质、强度、概率等）的可能性进行预测与评价的过程。污染场地健康风险评估 在场地环境调查的基础上，分析污染场地土壤和地下水中污染物对人群的主要暴露途径，评估污染物对人体健康的致癌风险或危害水平。,致癌风险 人群暴露于致癌效应污染物，诱发致癌性疾病过损伤的概率。危害商 污染物每日摄入剂量与参考剂量的比值，用于表征人体经单一途径暴露于非致癌污染物而受到危害的水平。危害指数 人群经多种途径暴露于单一污染物的危害商之和，用于表征人体暴露于非致癌污染物受到危害的水平。可接受风险水平 对暴露人群不会产生不良或有害健康效应的风险

14、水平，包括致癌物的可接受致癌风险水平和非致癌物的可接受危害商。,风险评估的基本概念,风险评估的地位和作用,风险状况修复目标,风险评估的启动与筛选值,何时需要启动？风险评估的主要工作内容,风险评估工作程序,场地暴露途径1、摄入土壤2、摄入室内灰尘3、摄入被污染的蔬菜4、摄入黏附在蔬菜上的土壤5、皮肤与土壤接触6、皮肤与室内灰尘接触7、吸入室外灰尘8、吸入室内灰尘9、吸入室外蒸气10、吸入室内蒸气,场地概念模型（居住、工业、公园）,(1)经口摄入,(2)皮肤接触,(3)吸入途径,室外吸入,室内吸入,各暴露途径的风险计算,土壤参数（土层深度、含水量、孔隙度、容重、水力传导率、pH、有机质含量）地下水

15、参数（达西速率、水力梯度、导水率等）空气参数（混合区高度、风速、颗粒物扩散因子等）建筑物参数（高度、地基厚度、裂隙度、空气交换速率等）,风险评价参数,U.S.RBCA,U.K.CLEA,California CalTox,U.S.RISC,*Risk-Based Corrective Action,健康风险评价模型,国产软件，中科院南土所,Main Screen,RBCA Tool Kit V2,美国RBCA模型,Chemical/Toxicological Database,600 Chemicals:Petroleum Hydrocarbons/TPHSVOC/PAHs nChlorina

16、ted Solvents nPesticides nMetals,RBCA Tool Kit V2,美国RBCA模型,Exposure Pathway Input,RBCA Tool Kit V2,美国RBCA模型,Exposure Factors,RBCA Tool Kit V2,美国RBCA模型,Fate and Transport Models,RBCA Tool Kit V2,美国RBCA模型,Site-Specific Inputs,RBCA Tool Kit V2,美国RBCA模型,1.风险评价的受体（保护目标）具有多样性,人体健康土壤生态系统地下水环境（地表水）农产品质量安全,2

17、.风险评价可以有不同层次,取决于管理需求和数据的详细程度（筛选水平，特定场地，区域，流域）特定场地的评估，需要信息更多（调查费用高），模型更加复杂，管理目标更加贴近实际（可能更宽松），修复费用更低。原则：Simple when possible/more complex when necessary”,可接受风险水平的概念不仅仅取决于科学，更需要考虑,技术可行性、社会经济状况、政治问题、以及风险-效益分析。,10-6,10-5,10-4,相对来说适合于发展中国家（较大概率）,美国等西方发达国家（较小概率）,3.可接受风险水平的取值需综合考虑,环境经济学问题 过保护和欠保护问题,4.风险评价具有

18、不确定性,场地概念模型的精确性模型假设的可靠性参数的可获得性结果保守性,3.场地风险评估案例,1.我院做过的项目案例分布,北京：化二（特大型场地 氯碱企业）重庆、河北、山东：化工厂、农药厂青海、重庆：铬盐企业及铬渣堆放场广西、湖南、湖北：重金属场地,3.标准指南研发中工业污染场地中挥发及半挥发性有机污染物的风险控制与规范（环保公益专项重大项目，2011-2014）,2.已完成的标准研发重点地区土壤污染风险评估技术规定环发【2008】115号）北京市场地环境风险评价筛选值（DB11/T811-2011）企业搬迁、停产、倒闭污染防治技术规范”（征求意见）场地土壤石油烃污染风险评价指导限值（草稿）场

19、地土壤重金属铅风险评价筛选值标准（征求意见）,场地环境风险评价,总面积102万m2，近50年的生产历史。需要修复的污染土壤370万m3，地下水69万m2。,一、有机化工类典型项目介绍 北京某特大型氯碱化工厂,2009年1月，国管局委托中国环境科学研究院开展场地污染场地调查与风险评估。2010年5月，国管局委托中国环境科学研究院编制完成了场地污染修复技术方案。2010年10月，委托中国环境科学研究院开展了场地地下水的补充调查与修复相关现场试验。,化工厂拆迁前全貌,基坑清挖范围及清挖后的卫星遥感图,修复后建设中的场地,污染土壤修复施工,污染土壤暂存和修复大棚,修复设施尾气处理装置,污染土壤修复过程

20、,北京某大型焦化厂污染场地项目,主要污染物：多环芳烃和苯修 复 量：土壤150万m3、地下水10万m3修复技术：土壤：常温解析+热解析；地下水：抽出处理修复时间：2013-,制订了污染场地开发利用环境保护暂行管理办法、场地环境评价技术导则、场地土壤环境风险评价筛选值、污染场地修复验收技术规范等6个规定或技术导则。,农药类典型项目 重庆农药化工集团农药厂,山东某农药厂场地项目,重金属类项目-青海省7个历史遗留重金属污染场地,建立合适的场地概念模型是关键！,与暴露情景有关（土地利用方式，人群生活习性）与敏感受体及保护目标有关（土壤、地下水）与特征污染物有关（挥发、溶解性、迁移、降解特性）与场地特性

21、有关（土壤质地、地下水赋存状态、渗透系数）,4.基于风险的土壤标准制定,我国土壤标准的现状,相比水和大气等其它环境介质，土壤标准的条目数量少。主要原因：我国对土壤环境保护的重视晚于其它介质（土壤污染的滞后性和隐蔽性）制定难度大：土壤介质的复杂性（土壤类型、性质多样性、各向不均质性）标准的复杂性：类型多 原因：服务功能和质量要求具有多样性，农田（耕地、林地、园地）、矿山、城市建设用地（居住、工业、商服、公园等）每类又可分几级）场地标准只是多种土壤标准中的一类,筛选值 修复目标 修复验收标准（包括异位处置）,场地标准的类型,美国的土壤环境质量标准体系,对居住用地（Residential）和工业/商

22、业用地（Commercial/Industrial）采用不同标准将土地细分为表层土（0 5ft/15ft）和深层土针对不同的风险暴露途径制定不同的标准-深层土：AirSoilInh-V,AirGW-SoilInh-V,GWSoilIng（饮用污染地下水、吸入土壤气体、吸入地下水中气体）-表层土：TotSoilcomb,AirSoilInh-V,AirGW-SoilInh-V,GWSoilIng(吸食土壤颗粒、皮肤接触、对作物的污染等、饮用污染地下水、吸入土壤气体、吸入地下水中气体）,美国土壤环境质量标准的建立方法,地下水,渗流区,污染土壤CT,地下水污染羽,土壤标准(GWSoilIng),土壤

23、沥滤液最高允许浓度=地下水标准 稀释倍数（0.005 mg/L 20）,CL,以土壤污染地下水的暴露途径为例：,Tier 1:指定的模型与参数 foc=0.2%Tier 2:指定的模型、可变参数 foc=1%Tier 3:可变模型和参数,美国土壤环境质量标准/修复终点的建立方法,A Tiered-Approach:,筛选值或修复目标,国家目前没有筛选值或修复目标指导文件（建议值或制定方法）困难：区域差异大未来可能：建立两级体系（国家和地方）；以制定区域性的地方筛选值为主,土壤微观特性（颗粒特性及腐殖质等）,土壤类型多样，理化性质差异大,北京市地标场地土壤环境风险评价筛选值，2011,不同区域土

24、壤中萘的筛选值差异很大，最高可达3.86.7倍；住宅用地萘筛选值变化范围为3701400mg/kg，工业用地为6104100mg/kg。,我国13种典型土壤中萘的筛选值（基于模型计算）,其他国家住宅用地萘的筛选值范围为0.6182mg/kg，工业用地为228000mg/kg；本研究估算的萘的筛选值与其他国家或地区类似限值的变化范围基本吻合。,住宅用地,工业用地,不同国家PAHs筛选值,关于构建地方筛选值的几点思考,1.土壤性质、地质特性和水文地质特征对筛选值影响很大，建立地方标准是趋势；2.地方标准建立要突出地方特色：从地方突出的环境问题和环境风险入手，明确评价终点和受体及可接受的风险水平；根

25、据当地的土壤性质、地质及水文地质特性构建合适的场地概念模型（可能因污染物种类而不同）；特征污染物要细化（重金属有效态，酸化条件下）修复目标与选用的修复技术有关,5.土壤生态风险评估,土壤样本的采集,Wulumuqi,Xinjiang Hailun,Heilongjiang Gongzhuling,Jilin Changping,Beijing Luancheng,Hebei Yucheng,Shandong Zhengzhou,Henan Yangling,Shaanxi Beibei,Chongqing Qiyang,Hunan Jinxian,Jiangxi Hangzhou,Zhejia

26、ng Changshu,Jiangsu,Earthworm Toxicity Test,Acute toxicity test(ISO 11268-1,1993)The test duration is 14 d with a checkup on the seventh day for dead earthworms.The dose-response curves and 14-day LC50 were determined.Sublethal toxicity test(ISO 11268-2,1998)The test duration is 56 d with a 7-day eq

27、uilibration period for nickel toxicity tests.Adult body weight development,cocoon production and juvenile production were determined.,Dose response relationship for mortality of earthworm Eisenia fetida after 14 d exposure to Ni,油泥污染土壤对蚯蚓的生殖毒性效应,EC50=4.9%(95%置信区间4.0-6.1%),EC50=1.8%(95%置信区间1.1-3.2%),结语,土壤风险评估对于环境管理非常重要；风险评估的方法仍在不断完善，特别是生态风险评估；土壤风险评估需要跨介质、多学科、多技术的支持；前期调查（包括污染物和环境水文地质条件）非常关键；土壤风险管理具有高度挑战性，需要更多的探索和努力。,谢谢！,