广州城市公园土壤PAHs本底值现状分析及环境风险筛选值研究

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随着对土壤环境质量问题的日益重视,国家生态环境部近年来正致力于完善土壤环境整治和管理体系相关的政策及标准。广州市作为中国最重要的城市之一,也积极响应国家政策,制定广州市土壤多环芳烃(PAHs)风险筛选值,作为广州市土壤环境调查与管理的基础标准支撑。PAHs通过大气沉降等途径在土壤中累积具有区域普遍分布特征,在研究其土壤环境质量基准时,需要重点考虑在无强烈的外界污染输入的情况下,区域表层土壤本底多环芳烃的含量、结构特征和来源。而对土壤PAHs的人体健康风险评估,是对土壤环境与人体健康之间的影响的量化,为土壤环境质量的管理和人体健康防护提供依据。本文首先通过对广州城市公园未受人类活动干扰的表层土壤进行采样分析,研究广州市土壤理化性质和土壤PAHs本底含量情况,探讨广州市土壤本底PAHs的含量特征及来源,为土壤PAHs环境质量管理提供指导。其次对美国、英国、荷兰和中国常用的风险评估模型进行详细分析,研究其模型参数,提出最适合本研究使用的模型及参数,计算出广州市本地的土壤风险筛选值。最后,对研究区域土壤PAHs进行人体健康风险评估。研究所得主要结果如下:(1)对广州市19个园龄超过30年的公园中,未受人为活动干扰的土壤进行取样分析,理化性质结果为:土壤有机质含量20.37g/kg,含水率23%,土壤容重1.48g/cm3,比重2.69,土壤PH值5.33。对土壤中PAHs的含量和来源分析结果为:Σ16PAHs含量范围为ND422.9ng/g,均值为60.4 ng/g。在结构上以中、低(23环、4环)环为主,占比69%以上,其中3环比例最高;中心城区5、6环比例相对较高,占41%,其余地区均为低环组分为主。整体含量趋势表现为中心城区>近郊区>远郊区,且空间分布变异性依次减小。经初步来源分析表明,广州城市公园表土中本底PAHs主要来源于化石燃料的燃烧,其次为石油或石油类输入和生物质燃烧,其贡献率依次为60.6%,37.6%和1.8%。(2)筛选值的制定过程中,将用地方式分成三类:居住用地、工/商业用地和公园绿地用地;在参数的选取上,人体暴露参数主要取自《中国人群暴露手册》,其中做改动的有暴露受体平均体重(BW)、平均身高(H)、暴露频率(EF)、和每日呼吸空气量(DAIR);土壤理化性质参数采用本研究测得的数据,表层污染土层厚度(d)、下层污染土层顶部埋深(Ls)均取0.5m、下层污染土层厚度(dsub);空气特征参数中,混合区大气流速(Uair)取180cm/s,可吸入颗粒物含量(PM10)数值的选取是由广州市近20年的气象报告分析得来;建筑物特征参数中,地基面积Ab取9.7×105cm2,地基和墙体裂隙表面积所占比例η取0.0005。其它参数包括污染物理化性质参数、毒性参数等,均按国家推荐值选取。(3)本研究补充了国内外一些污染物筛选值的空缺,如美国、英国的Acy、Phe、BghiP筛选值,加拿大的Ace、Flu、Ant、Chy、Acy、Fla筛选值,生态环境部的Acy、Ace、Flu、Phe、Fla、Ant、Pyr和Bghi P等污染物。所得结果居住用地土壤PAHs筛选值最小,工/商业用地方式下,中低环PAHs筛选值相对于公园与绿地用地方式较大,高环PAHs筛选值较小。整体分析本研究结果普遍比北京、上海、浙江和重庆等国内地区筛选值高,比澳大利亚和新西兰地区的筛选值低;略高于中国生态环境部筛选值,略低于香港基于风险的整治值,但总体上相差很小。相较于美国,广州市住宅用地和工/商业用地方式下,Ace、Flu、Fla和Pyr4种化合物的筛选值远低于美国。(4)使用终生致癌增量模型(ILCRs)模型,对本研究的公园土壤本底PAHs做人体健康风险评估,结果表明:19个公园中有7个公园对成人和儿童的致癌风险均在可接受的安全范围内,流溪河森林公园对人体各途径的致癌风险均最小,范围为6.01E-141.81E-08,大夫山森林公园对人体各途径的致癌风险均最大,范围为2.79E-108.41E-05。三种暴露途径中,皮肤接触是最主要的暴露途径,其次是口腔食入,呼吸吸入途径产生的暴露风险远小于前两种,几乎可忽略不计。本研究对于成人致癌风险水平均大于儿童,且随着离中心城区距离的增加,其风险水平也逐渐降低。综合研究结果表明,广州城市公园未受人为污染的土壤中PAHs本底含量较低,但是也存在一定的人体可接受的潜在致癌风险,含量和风险程度均随着城市化程度的降低而降低,土壤风险筛选值的制定非常有必要,且本研究所得的筛选值处于正常范围内,有实用意义。
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