作者:马杰 中国石油大学(北京)化学工程与环境学院博士生导师。长期聚焦于“污染场地风险评估与修复”方面的研究,独立撰写了国内唯一一部有关VOCs污染场地调查评估和风险管控方法的学术专著《污染场地VOCs蒸气入侵风险评估与管控》。在《Environment Science & Technology》、《Water Research》等环境领域高水平期刊上发表第一作者/通讯作者SCI论文28篇,参与了多项重要科研课题。
主要介绍了蒸气入侵的过程以及风险评估模型,得出如下结论:蒸气入侵是一条重要甚至最重要的污染物暴露途径;蒸气入侵过程非常复杂,影响因素众多;可靠的蒸气入侵风险评估和风险确证需要Mutiple lines of evidence 的手段,以及蒸气入侵模型的合理用途等。
蒸气入侵(Vapor intrusion)是指挥发性有机物从地下污染源通过挥发释放出来后,以气态形式经由包气带土壤孔隙中的运移到建筑物地基附近,通过建筑物室内空气的过程。VOCs进入室内过程受到污染物性质、土壤理化性质、微生物降解、房屋建筑物特征和近地表大气活动等多种因素影响,其过程非常复杂。
下表展示了我国场地风险评估中涉及到的所有暴露途径(HJ 25.3),场地蒸气入侵(吸入室内挥发性气体)是受VOCs影响的场地中最有可能造成实际人体暴露的途径,其他暴露途径通过制度控制(限制使用或划定禁入区)或者更换表层土的方式非常容易阻断而大大降低其健康风险。图 《工业企业场地调查评估与修复工作指南(试行)》环保部,2014美国、欧盟、加拿大、澳大利亚、英国、丹麦、法国、马来西亚、巴西。。。图 马杰《污染场地VOCs蒸气入侵风险评估与管控》 2019 科学出版社多证据方法( Multiple line of evidence)需要对多种环境介质通过不同的技术进行多位点甚至多轮次的采样分析,以充分表征场地的空间和时间变异性。没有任何一种单一指标能够可靠地确证蒸气入侵是否存在,必须综合运用不同的调查手段,采集不同的证据,综合在一起才能得出可靠的结论。l 地板下土壤气Sub- slab soil gas( interior)l 近地板士壤气Near- slab soil gas( exterior)气体VOCs样品常见采样方法:吸附管、采样罐、气袋气体VOCs样品常见前处理方法:热脱附、化学洗脱、冷冻预浓缩图 马杰 2020 污染场地土壤气被动采样技术研究进展 环境科学研究Johnson & Ettinger 一维解析模型(最新版本2017年)BioVapor 一维解析模型(2007) Excel表格PVIScreen 一维解析模型(2016) Excel表格我国现行的场地调查和风险评估项目中,污染物土壤浓度数据构成了评估的核心依据,但是其用于VOCs评估时存在很多问题:Ø VOCS士壤浓度与土壤气浓度、地下水浓度的背离。Ø 三相平衡模型与VOCs实际的环境行为差别较大,存在较大的计算误差。注意:VOC评估中,地下水浓度的可靠性比土壤浓度高。“All models are wrong, but some are useful”数学模型永远都是真相(Truth)的简化和近似而并不能完全反映真相,现有的Ⅵ模型离准确预测风险差距较大,而且都没有经过严格的模型验证。现有的蒸气入侵数学模型基本都是基于美国常见的独栋住宅开发的,这些模型底层的概念模型与中国常见的高层住宅、大型商场、写字楼等建筑差异太大,适用性较低。 图 马杰《污染场地VOCs蒸气入侵风险评估与管控》2019科学出版社Ma, J. et al. 2018 Environmental Science & Technology 52(6)3338-3339现有的蒸气入侵数学模型都是基于传统的蒸气入侵途径开发的,但越来越多的场地实测研究发现,很多蒸气入侵建筑是受到优先通道等非传统蒸气入侵途径的影响。Ma, J. et al. (In preparation) Environmental Science & Technology模型输入参数的偏差会导致模拟结果几个数量级的差别,但有些输入参数的时空变异性很大,在目标场地中实际上很难获得准确值。Ma, J. et al. Journal of Hazardous Materials(2016)304: 522-531Ø 现有的数学模型无法准确模拟实际场地的蒸气入侵过程,也无法准确预测室内空气浓度(包括最复杂的三维数值模型)Ø 因此模型模拟结果指示多证据链条中的一种证据,国外有些导则甚至明确只能作为辅助性证据,不可作为唯一证据甚至是最终裁判依据Ø 模型比较合理的用途是:(1)场地初步筛查;(2)帮助理解各个传质过程对VOC迁移的作用;(3)科学研究McHugh et al. 2017 Journal of Environmental Management 204: 783-792马杰《污染场地VOCs蒸气入侵风险评估与管控》2019科学出版社Ma, J, Jiang, L. and Lahvis, M.A.(2018)Vapor intrusion management in China: lessons learned from the United States. Environmental Science & Technology 52(6). 3338-3339.Ma, J. and Lahvis, M.A. (2020)Rationale for Soil Gas Sampling to Improve vapor Intrusion Risk Assessment in China. Ground Water Monitoring & Remediation DOL: 10. 1111/gwm. 12361Ma, J, Yan, G, Li, H. and Guo, S. (2016)Sensitivity and uncertainty analysis for Abreu & Johnson numerical vapor intrusion model. Journal of Hazardous Materials 304, 522-531Mcalary, TA, Provoost, J. and Dawson, H.E.(2011) Dealing with Contaminated Sites: From Theorytowards Practical Application. Swartjes, F A(ed), pp. 409-453, Springer.Mchugh, T, Loll, P. and Eklund, B (2017)Recent advances in vapor intrusion site investigations. Journal of Environmental Management 204, 783-792USEPA (2012)Petroleum Hydrocarbons And Chlorinated Solvents Differ In Their Potential For Vapor Intrusion, U.S. Environmental Protection Agency. Washington, DC, USAZhang, R, Jiang, L, Zhong, M, Han, D, Zheng, R, Fu, Q, Zhou, Y. and Ma, J(2019) Applicability of soil concentration for VOC-contaminated site assessments explored using field data from the Beijing-tianjin-Hebei urban agglomeration. Environmental Science & Technology 53(2).789-797.马杰(2019)污染场地VOCs蒸气入侵风险评估与管控,科学出版社,北京马杰(2020)污染场地土填气被动采样技术研究进展.环境科学研究,1-13DOl:10.13198lssn.11001-16929.12019.13109.13114 编者:欢迎读者留言咨询讨论。
总编辑:赵翠 整理:李静 编辑:王俊兰
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