土壤氣監(jiān)測在污染地塊調(diào)查評估中的優(yōu)勢、局限及解決思路

　　摘要目前，我國污染地塊調(diào)查評估以土壤監(jiān)測為主，輔以地下水監(jiān)測。這套方法對于揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的特殊性考慮不足，可能出現(xiàn)遺漏污染區(qū)域的可能性。與土壤監(jiān)測相比，土壤氣監(jiān)測在OCs污染地塊調(diào)查評估中具有可捕捉VOCs污染區(qū)域的能力更強(qiáng)，能更準(zhǔn)確反映VOCs的氣態(tài)擴(kuò)散遷移過程和呼吸暴露風(fēng)險，以及長期監(jiān)測成本較低等優(yōu)勢，故有必要將土壤氣監(jiān)測作為OCs污染地塊調(diào)查評估的常規(guī)工作內(nèi)容。針對土壤氣監(jiān)測在國內(nèi)推廣應(yīng)用中仍受到缺乏土壤氣采樣技術(shù)規(guī)范、分析檢測標(biāo)準(zhǔn)方法、土壤氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或風(fēng)險篩選值及相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析方法等問題的局限，提出相應(yīng)的解決思路以供參考。

　　關(guān)鍵詞：污染地塊;污染場地;風(fēng)險評估;土壤氣;揮發(fā)性有機(jī)物;土壤;地下水

　　從地表向下一直到毛管層上方的土壤和巖石空隙中未被水充滿的空間中含有的氣體被稱為土壤氣[1]。按照采樣位置，土壤氣可分為淺層土壤氣、深層土壤氣、底板下土壤氣類。淺層土壤氣是指深度較淺的土壤孔隙中的氣體樣品;深層土壤氣又叫近污染源土壤氣，是指污染源附近土壤孔隙中的氣體樣品;底板下土壤氣是指建筑物底板下方土壤孔隙中的氣體樣品。美國、加拿大、澳大利亞、英國等國家在揮發(fā)性有機(jī)污染物(olatileorganiccompounds，VOCs)地塊調(diào)查評估中將土壤氣作為常規(guī)監(jiān)測指標(biāo)，并發(fā)布了一系列相關(guān)土壤氣采樣、監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1]。

　　土壤論文范例：土壤環(huán)境質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)評價應(yīng)用誤區(qū)探討

　　在我國建設(shè)用地環(huán)境管理領(lǐng)域，土壤氣采樣監(jiān)測尚處于起步階段，缺乏專門的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[3]。本文探討在OCs污染地塊調(diào)查中推行土壤氣監(jiān)測的必要性、應(yīng)用范圍，以及現(xiàn)階段在我國污染地塊調(diào)查中推廣該技術(shù)的局限，提出相應(yīng)解決思路以供參考。土壤氣采樣方法土壤氣體樣品的采集方式分為主動采樣和被動式采樣。主動式土壤氣采樣需要建設(shè)土壤氣監(jiān)測井，常見的監(jiān)測井包括類：

　　1)鉆孔埋管式監(jiān)測井;2)鉆桿直插式監(jiān)測井;3)由地下水井改裝成的土壤氣井[1]。鉆孔埋管井是使用最廣泛的土壤氣采樣井，其可靠性和采樣精密度較高，可采集較深的土壤氣樣品。然而，鉆孔埋管式監(jiān)測井的建井流程較復(fù)雜，時間和經(jīng)濟(jì)成本也較高。鉆桿直插井的建井速度較快，經(jīng)濟(jì)成本較低，但其采樣深度較淺(通常不超過4m)，而且通常無法長期使用。地下水井改裝的土壤氣井由于篩管位置和長度的問題，用于土壤氣采樣時，采樣精度和代表性較差，一般不推薦使用。土壤氣主動采樣中，常見的樣品保存器具有種：吸附管、采樣罐、氣袋。

　　氣袋常用于現(xiàn)場快速篩查，而送檢樣品一般用吸附管或采樣罐收集。采樣罐在北美地區(qū)較常用，而吸附管在歐洲更常用。一般認(rèn)為，采樣罐法的采樣效果更好，但該方法采集過程中可能存在罐污染，影響采樣精度，且會導(dǎo)致采樣罐報廢[4]，故吸附管法在我國更為常用。被動式土壤氣樣品采集指在地表下放置吸附劑，通過擴(kuò)散和吸附機(jī)制將污染物收集[56]。被動采樣技術(shù)仍處于從研究向應(yīng)用過渡的階段，已有一些場地實測研究證實了該方法的可靠性。然而尚無國家發(fā)布官方土壤氣被動采樣技術(shù)規(guī)范，故其大規(guī)模推廣應(yīng)用受到限制。

　　2土壤氣監(jiān)測相比土壤監(jiān)測的優(yōu)勢

　　目前，我國污染地塊調(diào)查評估工作主要依據(jù)生態(tài)環(huán)境部修訂的《建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》(HJ25.12019)、《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控和修復(fù)監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》(HJ25.22019)、《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ25.32019)這項技術(shù)指南開展。這套方法以土壤監(jiān)測為主要工作，并輔以地下水監(jiān)測。然而，這套方法對VOCs理化性質(zhì)和環(huán)境行為的特殊性考慮不足，可能會遺漏掉某些污染區(qū)域，在實踐中出現(xiàn)過“土壤濃度不超標(biāo)，但存在明顯異味”或“土壤濃度不超標(biāo)，但土壤氣濃度超標(biāo)”等現(xiàn)象[3,7]。因此，與土壤監(jiān)測相比，土壤氣監(jiān)測具有以下優(yōu)勢。

　　捕捉OCs污染區(qū)域的能力更強(qiáng)。OCs在地層中的分布空間異質(zhì)性較大，有限的土壤監(jiān)測點位無法完整反映地層中OCs的污染分布和環(huán)境風(fēng)險。土壤氣是一種流體，氣態(tài)OCs在土壤氣中通過擴(kuò)散、對流等物理機(jī)制不斷遷移，因此，OCs土壤氣濃度的空間異質(zhì)性往往小于其土壤濃度。特別是對于離散點狀分布的小規(guī)模污染源，通行的40m×40m網(wǎng)格布點很容易遺漏這類污染源。

　　而由于OCs存在擴(kuò)散遷移特性，通過土壤氣監(jiān)測捕捉到這類污染源的概率要高很多。筆者在南方某農(nóng)藥廠地塊調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，部分堆存在地面的異位土壤及地層原位土壤具有明顯刺激性氣味，且土壤氣監(jiān)測發(fā)現(xiàn)了多種VOCs和半揮發(fā)性有機(jī)物(SVOCs)(部分VOCs的質(zhì)量濃度高達(dá)幾萬μg·)，而土壤檢測報告中污染物濃度均低于GB366002018的風(fēng)險篩選值。這個案例反映出土壤檢測很有可能遺漏掉地層中的OCs污染源，產(chǎn)生假陰性錯誤。 更準(zhǔn)確地反映VOCs的氣態(tài)擴(kuò)散遷移過程和呼吸暴露風(fēng)險。呼吸暴露是地塊VOCs最重要的人體暴露途徑。呼吸暴露定量風(fēng)險評估中最終決定暴露風(fēng)險的是氣態(tài)VOC的暴露量[12]。

　　對于OCs風(fēng)險的評估，國內(nèi)通行做法是以《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ25.32019)指南中的推薦方法，基于相平衡假設(shè)通過OCs土壤或地下水濃度計算OCs土壤氣的濃度，然后根據(jù)OCs遷移模型(分室內(nèi)、室外)預(yù)測空氣中的OCs濃度。已有研究證實，基于相平衡計算出的OCs土壤氣濃度與實測數(shù)據(jù)差異較大[79]。因此，VOCs土壤氣監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)，可更準(zhǔn)確反映地層中氣態(tài)VOCs的分布、氣相遷移過程及呼吸暴露風(fēng)險8]。

　　1)長期監(jiān)測成本較低。除土壤氣監(jiān)測井的建設(shè)有一定經(jīng)濟(jì)成本外，土壤氣的采樣監(jiān)測成本很低。進(jìn)行長期監(jiān)測時，土壤氣監(jiān)測比反復(fù)鉆孔的土壤監(jiān)測成本更低，且效果更好。因此，土壤氣監(jiān)測在企業(yè)自行監(jiān)測及場地長期風(fēng)險管控方面均能發(fā)揮作用。土壤氣監(jiān)測結(jié)果的意義在揮發(fā)性有機(jī)污染地塊的調(diào)查和管理工作中，土壤氣監(jiān)測結(jié)果的意義有如下方面：2)土壤氣監(jiān)測數(shù)據(jù)可作為判斷地塊污染程度的直接依據(jù)，據(jù)此決定目標(biāo)地塊是否需要進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查、風(fēng)險評估、修復(fù)治理;3)土壤氣監(jiān)測數(shù)據(jù)可作為地下污染溯源的關(guān)鍵指標(biāo);4)土壤氣濃度數(shù)據(jù)可作為輸入?yún)��?shù)代入風(fēng)險評估模型，進(jìn)行呼吸攝入量、致癌風(fēng)險及非致癌風(fēng)險的定量風(fēng)險評估計算;5)土壤氣監(jiān)測可在地塊修復(fù)工程實施及修復(fù)效果評估中為修復(fù)工程過程監(jiān)管和修復(fù)效果評估提供直接判定依據(jù);6)可幫助涉及揮發(fā)類有機(jī)物的在產(chǎn)企業(yè)自行監(jiān)測、預(yù)警揮發(fā)性有機(jī)物的泄漏;7)在污染地塊長期風(fēng)險管控中，土壤氣監(jiān)測可指示土壤和地下水污染狀況、環(huán)境風(fēng)險及其變化趨勢。

　　4現(xiàn)階段土壤氣監(jiān)測在我國推廣應(yīng)用中的局限及解決思路

　　1)缺乏土壤氣采樣技術(shù)規(guī)范。土壤氣采樣過程對于監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響較大，采樣過程不規(guī)范會降低監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確性。土壤氣監(jiān)測在國內(nèi)尚處于起步階段，相關(guān)采樣技術(shù)規(guī)范缺失，國內(nèi)調(diào)查評估單位對于土壤氣采樣監(jiān)測經(jīng)驗不足，限制了土壤氣監(jiān)測的推廣應(yīng)用。建議國家盡快出臺土壤氣采樣技術(shù)指南，為污染地塊土壤氣采樣監(jiān)測提供技術(shù)依據(jù)。

　　2)缺乏專門針對污染地塊土壤氣OCs的分析檢測標(biāo)準(zhǔn)方法。目前，土壤氣監(jiān)測主要借鑒《環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物的測定吸附管采樣-熱脫附氣相色譜-質(zhì)譜法》(HJ6442013)和《環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物的測定罐采樣氣相色譜質(zhì)譜法》(HJ7592015)等環(huán)境空氣檢測方法，并沒有專門針對污染地塊氣體OCs的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測方法。然而，污染地塊調(diào)查中的常見OCs與環(huán)境空氣監(jiān)測的VOC種類差異較大。

　　污染地塊中很多常見VOC的檢測方法并未被環(huán)境空氣檢測方法所涵蓋。例如，污染地塊調(diào)查中最常用的《環(huán)境空氣揮發(fā)性有機(jī)物的測定吸附管采樣-熱脫附氣相色譜-質(zhì)譜法》(HJ6442013)涵蓋了35種VOCs的檢測方法，但并不包括氯乙烯、反式1,2二氯乙烯、萘、異丙苯、三溴甲烷、1,1,2三氯乙烷、六氯乙烷、三氯丙烷類、溴氯乙烷、一溴二氯甲烷等污染地塊可能存在的VOCs。

　　另外，該標(biāo)準(zhǔn)也不包括可能引起惡臭和異味問題的含硫化合物(甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、乙硫醇、二硫化碳、硫化氫)、含氮化合物(甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、氨)和揮發(fā)性農(nóng)藥。因此，建議相關(guān)部門盡快出臺針對污染地塊氣體樣品(土壤氣、室內(nèi)室外空氣)的檢測方法，以覆蓋污染地塊可能存在的揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物。

　　缺乏土壤氣監(jiān)測結(jié)果的分析方法。國內(nèi)多數(shù)調(diào)查評估單位對于土壤氣監(jiān)測結(jié)果分析方法的掌握還很有限。實際上，土壤氣監(jiān)測數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含豐富的污染地塊特征信息，利用數(shù)學(xué)模型等多種分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與解讀，可幫助了解地層污染狀況、評估地塊環(huán)境風(fēng)險、預(yù)警可能發(fā)生的泄露污染等重要信息。建議相關(guān)部門盡快出臺污染地塊土壤氣VOC風(fēng)險評估技術(shù)指南，為合理使用和科學(xué)分析土壤氣監(jiān)測數(shù)據(jù)提供依據(jù)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]馬杰.污染場地VOCs蒸氣入侵風(fēng)險評估與管控[M].北京:科學(xué)出版社,2020.

　　[2]MAJ,MCHUGHT,BECKLEYL,etal.Vaporintrusioninvestigationsanddecisionmaking:Acriticalreview[J].EnvironmentalScience&Technology,2020,54(12):7050–7069.

　　[3]馬杰.我國揮發(fā)性有機(jī)污染地塊調(diào)查評估中存在的問題及對策建議[J].環(huán)境工程學(xué)報,2021,15(1):37.

　　作者：馬杰

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