典型化工遗留地块土壤污染调查评估

摘要：本文详细描述了污染物在土壤中的迁移、转化和归宿，强调了土壤－水界面对污染物环境行为的决定性影响，风险评估部分则涵盖了人体健康和生态系统的风险评估方法包括暴露评估模型和生态风险评估方法，通过分析污染物的释放理论、运移模型和植物吸收模型，本文提供了对土壤污染风险的定量分析和评估框架，指出不确定性与变异性分析在风险评估中的重要性并呼吁进一步的科学研究和治理措施以应对土壤污染带来的环境和健康挑战。

关键词：典型化工遗留地块；土壤；地下水；土壤污染

Investigation and evaluation of soil pollution in typical chemical legacy plots

Cheng Jun

Nanjing Tianhe Environmental Technology Co., LTD

Nanjing, Jiangsu    210012

Abstract: This paper describes in detail the migration, transformation and destination of pollutants in soil, emphasizes the decisive influence of the pollutant environmental behavior, risk assessment section covers human health and ecosystem risk assessment methods including exposure assessment model and ecological risk assessment method, through the analysis of pollutant release theory, migration model and plant absorption model, this paper provides a quantitative analysis and assessment framework of soil pollution risk, points out the importance of uncertainty and variation analysis in risk assessment and calls for further scientific research and treatment measures to deal with the environmental and health challenges caused by soil pollution.

Key words: typical chemical legacy plots; soil; groundwater; soil pollution

随着城市化进程发展，城市产业结构不断调整，城市区域的土地利用功能发生变化，高能耗和高污染的行业正在经历产业结构的改造或迁移，许多化工企业面临关闭或从市区迁移至郊区的挑战，历史遗留的化工生产场所受到过去工业活动的影响，污染物可能通过多种途径迁移到土壤和地下水中对土壤和地下水环境造成危害，如果不及时进行调查、治理和修复将对周边环境和人体健康构成严重威胁。土壤污染不仅会影响土地的利用价值，还会对周边水体和空气造成二次污染对生态系统和人类生活环境产生深远的负面影响，为了有效解决这一问题必须进行系统而详细的调查评估以确定污染范围、污染物种类及浓度并评估其对环境和健康的潜在风险，这些信息对于制定科学合理的修复方案、保障公众安全及实现可持续发展具有重要意义。

一、土壤污染概述

（一）土壤污染物的环境行为与归趋

土壤污染物如重金属、有机污染物和持久性有机污染物（POPs）在土壤中的迁移、转化和最终归宿，直接关系到污染的严重程度和治理的难易程度，例如重金属如铅、镉和汞在土壤中的迁移能力受到pH值、土壤类型和有机质含量的影响，酸性土壤条件下重金属的溶解度增加从而提高了其在土壤一水系统中的迁移性，污染物在土壤一水界面的交互作用复杂，涉及吸附、吸解、沉淀和溶解等过程，这些过程可以通过Langmuir和Freundlich吸附等温线模型来描述[1]。

土壤污染物的归趋分析是评估其长期环境影响的重要组成部分，污染物在土壤中的归趋包括其在土壤剖面中的垂直和水平迁移以及最终的沉积和累积，例如持久性有机污染物（POPs）由于其化学稳定性和疏水性往往在土壤中累积并通过食物链放大对生态系统和人类健康产生影响，在进行土壤污染风险评估时需要考虑污染物的归趋以预测其在环境中的长期行为和潜在风险，通过建立污染物的环境行为与归趋模型可以为土壤污染治理提供科学依据，指导修复技术的选择和实施。

（二）污染物在土壤一水界面的交互作用

土壤一水界面作为两种介质的交界面，其复杂的物理化学过程对污染物的环境行为有着决定性的影响，例如重金属如铅、镉等在土壤中的迁移能力受到pH值、有机质含量和土壤颗粒大小等因素的影响而这些因素在土壤一水界面处的变化尤为显著，界面处的微生物活动也对污染物的转化起着重要作用，如某些微生物能够通过生物吸附或生物转化的方式改变污染物的形态从而影响其在环境中的行为。

二、风险评估概述

（一）人体健康风险评估模型

人体健康风险评估模型旨在量化土壤污染物对人体健康可能造成的危害，该模型通常包括暴露评估和剂量－反应评估两个主要部分，暴露评估关注的是污染物通过不同途径（如呼吸、皮肤接触、摄入）进入人体的量而剂量－反应评估则关注污染物剂量与健康效应之间的关系[2]。

（二）生态风险评估方法

生态风险评估关注的是污染物对生态系统及其组成部分造成的负面影响，在评估过程中研究者通常会采用一系列定量和定性的分析模型来预测和评价污染物对土壤、水体、植物和动物等生态要素的潜在危害，例如通过应用暴露评估模型可以估算特定污染物在环境中的浓度水平以及这些污染物通过食物链传递到不同生物体内的可能性，风险表征的数学模型如概率风险评估模型能够帮助研究者量化风险发生的概率和可能的生态效应。

三、土壤污染源解析与传播机理

（一）污染物释放理论

土壤中的重金属、有机污染物和放射性物质等污染物，其释放过程受到多种因素的影响，包括土壤的物理化学性质、污染物本身的化学稳定性以及环境条件如温度、湿度和pH值等，例如有机污染物如多环芳烃（PAHs）则可能在厌氧条件下通过微生物作用释放，根据污染物释放理论可以构建相应的污染物释放模型，如基于质量平衡的模型来预测和评估特定条件下污染物的释放速率和量[3]。

（二）污染物迁移模型

污染物运移模型能够预测污染物在土壤中的迁移路径和速度，例如Advection-Dispersion Equation (ADE) 是描述溶质在多孔介质中运移的常用模型，它结合了对流（advection）和扩散（dispersion）两种机制，在实际应用中ADE模型需要根据特定场地的土壤特性、污染物性质以及地下水流动情况等参数进行调整和校准。

四、土壤－植物系统中的污染物行为

（一）土壤－植物界面的污染物转移

（1）植物吸收模型。植物吸收模型能够预测植物对土壤中污染物的吸收程度从而评估污染对植物生长及人类健康的潜在风险，例如通过研究重金属如镉（Cd）在土壤中的浓度与植物体内积累量之间的关系可以使用植物吸收模型来评估特定土壤污染水平对作物安全性的威胁，植物吸收模型中的参数，如生物富集系数（BCF）和转移因子（TF），对于评估植物对土壤中污染物的吸收和转移至关重要。

（2）土壤－植物系统的污染物富集因子。富集因子反映了污染物在土壤和植物组织中的浓度比，是评估植物吸收和积累污染物能力的重要指标，例如某些重金属如镉（Cd）和铅（Pb）在特定植物中的富集因子可达到数十甚至数百倍，这表明植物对这些污染物具有显著的吸收和富集能力，通过分析这些富集因子可以更好地评估土壤污染对植物生长的影响以及通过食物链对人类健康的潜在风险，在实际应用中富集因子的计算通常结合植物生物量、土壤污染物浓度以及植物对特定污染物的吸收系数等数据，采用数学模型进行量化分析，例如使用生物富集因子（Bioconcentration Factor, BCF）模型可以评估特定污染物在植物体内的积累程度[4]。

（二）污染物的生物可利用性

（1）生物可利用性概念。生物可利用性指的是污染物在环境介质中被生物体吸收和利用的程度，它直接关系到污染物对生态系统和人类健康的潜在风险，例如在受重金属污染的土壤中铅的生物可利用性可能因土壤pH值和有机质含量的不同而变化，pH值降低和有机质含量增加通常会提高铅的生物可利用性，在评估土壤污染时采用如DTPA提取法等分析模型可以有效评估土壤中重金属的生物可利用性，生物可利用性还与污染物的化学形态密切相关，例如六价铬比三价铬更易被植物吸收，因此在风险评估中需要特别关注[5]。

（2）影响生物可利用性的因素。土壤的pH值对污染物的形态和溶解度有显著影响进而影响其生物可利用性，土壤有机质含量也是一个关键因素，有机质能够与污染物形成络合，影响其在土壤中的迁移和生物吸收，土壤颗粒大小分布和矿物组成也会影响污染物的生物可利用性，例如黏土矿物具有较大的比表面积能够吸附更多的污染物从而降低其生物可利用性。

五、土壤污染风险评估的定量方法

（一）暴露评估模型

（1）敏感人群的暴露途径分析。敏感人群，如儿童、孕妇和老年人由于其生理特点和行为模式对土壤中的污染物更为敏感，例如儿童在户外活动时会通过手口接触、呼吸吸入以及皮肤接触等途径摄入土壤中的污染物，因此评估这一暴露途径对于保护儿童健康至关重要，在分析过程中可以采用暴露评估模型，如综合风险信息系统（IRIS）和暴露评估模型（EM）等来定量评估污染物通过不同途径对敏感人群的潜在风险。

（2）多途径－多污染物的综合风险计算。多途径－多污染物的综合风险计算过程需要综合考虑污染物通过不同途径（如呼吸、皮肤接触、摄入等）对人类健康和生态系统可能产生的影响，例如在评估土壤中重金属如铅和镉的健康风险时需要考虑成人和儿童的暴露参数以及污染物在土壤－植物系统中的转移因子，通过这些参数可以使用暴露评估模型来计算不同暴露途径下的污染物摄入量[6]。

（二）风险表征与评价

（1）风险表征的数学模型。风险表征的数学模型将污染物的暴露评估与健康风险联系起来为决策者提供科学依据，例如通过应用概率风险评估模型可以对特定污染物在土壤中的浓度分布进行模拟进而预测其对人体健康可能造成的风险，以多途径－多污染物的综合风险计算为例，模型需考虑不同暴露途径（如经口摄入、吸入、皮肤接触）以及不同污染物之间的相互作用从而得出更为准确的风险表征。

（2）不确定性与变异性分析。由于土壤污染的复杂性，污染物在土壤一水界面的交互作用、污染物释放理论、污染物运移模型以及土壤－植物系统中的污染物行为都存在显著的不确定性，例如污染物在土壤中的迁移速率受到土壤类型、pH值、有机质含量等多种因素的影响，这些因素的变异性导致了污染物行为预测的不确定性，在风险评估中暴露评估模型需要考虑不同人群的暴露途径而敏感人群的暴露途径分析尤其复杂，因为它们可能受到年龄、性别、生活习惯等个体差异的影响，不确定性与变异性分析要求研究者运用统计学方法和概率模型来量化这些不确定性如蒙特卡洛模拟方法，它能够通过大量随机抽样来评估风险评估模型的不确定性[7]。

结论：

本文综述了典型化工遗留地块的土壤污染调查评估方法，重点分析了污染物的环境行为、风险评估方法、污染源解析及其在土壤－植物系统中的转移行为。通过对污染物的迁移、转化及其对人体健康和生态系统的潜在风险进行深入探讨，针对化工遗留地块的土壤污染问题，需要采用综合的调查评估和治理策略以有效控制污染对环境和健康的负面影响。

参考文献：

[1]许浩瀚,蔡忠丽,丁佳雨,等.某肥料厂地块土壤重金属污染分布及风险研究[J].环境科学与技术,2024,47(S1):181-188.

[2]蔡正波.化工企业关闭遗留地块土壤污染状况调查及风险评估实践研究[J].皮革制作与环保科技,2024,5(10):130-132.

[3]罗成成.加油站遗留地块土壤污染状况调查与风险评估[J].中国资源综合利用,2023,41(05):155-161.

[4]乐有贵,钟晖,王健.某工业企业遗留地块土壤和地下水污染状况详细调查研究[J].皮革制作与环保科技,2023,4(05):57-60.

[5]李情,周虹.典型化工遗留地块土壤污染调查评估[J].广东化工,2022,49(13):129-131.

[6]陈裕颖.典型化工遗留地块土壤污染状况调查评估[J].广东化工,2021,48(11):115-116+104.

[7]谭海剑,黄祖照,宋清梅,等.粤港澳大湾区典型城市遗留地块土壤污染特征研究[J].环境科学研究,2021,34(04):976-986.