城镇土壤重金属层次健康风险评估与管理体系

基于前述研究成果初步构建了城镇土壤重金属污染健康风险管理体系，其技术路线概念图如图6.1，下面将简要叙述所建的城镇土壤重金属污染健康风险管理体系的运行步骤、主要内容和技术方法。所建城镇土壤重金属污染健康风险管理体系是一个动态循环体系，其分为环境数据搜集与采样分析、城镇土壤环境污染物的污染格局分析、城镇土壤重金属层次健康风险识别、城镇土壤风险来源综合识别和特征风险的量化管理决策五个子系统。下面以初次建立某一城镇区域的土壤重金属污染健康风险管理体系为前提，按照各子系统的运行逻辑顺序进行具体叙述:

(1)环境数据采集和采样分析。

在初次执行某一城镇区域的土壤重金属健康风险管理体系的架构时，首先必须摸清该区域内土壤重金属的污染格局，在必要的历史资料调研的基础上，选择合适的区域布点网格尺度显得尤为重要，布点密度低影响分析精确度，而布点密度高则无疑成本上升，所以建议初次采用中等尺度的网格布点法(1 km×1 km—5 km×5 km)和人工布点相法(布设于历史资料识别出的相对高污染区)结合的区域采样布点方式。在此基础上，按照我国土壤采样、检测分析的相关标准进行实地采样、预处理和仪器分析，以获得该区域土壤重金属总量及形态、土壤理化性质等重要数据信息，并且这些信息都将被录入城镇土壤环境综合信息数据库，可作为城镇土壤环境污染物空间环境地球化学特征分析的基石。上述内容的详细技术方法见本书第二章，数据库建立可参照企业资源管理计划(ERP)的建立原则和特点，这样便于后期各相关部门间的信息共享和信息安全等功能的实现。[8]

(2)城镇土壤环境污染物污染格局分析。

图6.1　城镇土壤重金属污染的健康风险量化管理决策体系

基于前述子系统提供的数据，在3S技术、多元统计分析、地统计学等技术方法的辅助下，对城镇土壤环境中典型重金属的空间环境地球化学特征进行研究，主要包括城镇土壤中元素或化合物的组成特征、来源、含量、形态和迁移转化规律等，以此可解析城镇土壤重金属污染的格局特点及其相关影响因素，同时搜集到的相关资料和本子系统分析所得的结果也都将录入城镇土壤环境综合信息数据库，该数据库可作为城镇土壤环境重金属层次风险评价与管理的基石。上述内容的详细技术方法见本书第二章。

(3)城镇土壤重金属层次健康风险识别。(www.xing528.com)

基于前述子系统提供的数据，在3S技术、健康风险评价模型和地统计学等技术方法的辅助下，以科学、高效地识别城镇土壤重金属优先污染物和优先控制区域为目标，首先利用本书第三章所建立的基于重金属生物毒性双权重的城镇土壤重金属污染的随机模糊评价模型对区域土壤重金属污染进行初步风险识别，并筛选得出潜在风险重金属；但鉴于城镇人口相对密集，故需要进一步基于人体健康风险评价来识别优先污染物和优先控制区域，根据区域可能受体人群关于土壤重金属的暴露特征建立区域特征的健康风险评价模型，并在对潜在风险重金属和各重金属对人体毒理参数的综合考量下，从初步风险识别得到的潜在风险重金属中补充并确认区域的潜在风险重金属，如此可以大幅降低了后续评价与管理工作的工作量与成本；其次，借助所建基于重金属生物可利用性和土地利用方式的城镇土壤环境重金属污染的层次风险评价模型分别对潜在优先污染物进行层次风险评价，并根据其所得结果识别优先控制污染物；同时，在考虑区域可能受体分布密度的基础上划分出详细的优先控制区域，并最后创新提出区域层次风险管理建议。上述内容的详细技术方法见本书第三章、第四章。

(4)城镇土壤风险来源综合识别。

为进一步从源头管控城镇土壤优先污染物，利用所建城镇土壤重金属污染的来源综合解析技术，将常用的多元统计分析方法与3S技术下的土地利用现状地图、历史资料搜集综合分析和特征污染源实地验证相结合，对步骤(3)中确定的城镇土壤优先控制污染物进行了不确定环境下的来源综合识别，并将此结果与层次风险管理初步建议相融合提出更有针对性的区域风险来源管控策略。上述内容的详细技术方法见本书第五章。

(5)特征风险的量化管理决策体系。

基于上述各子系统可建立了特征城镇土壤环境综合信息数据库，其中包括了城镇土壤环境污染物空间环境地球化学特征信息、城镇土壤重金属层次健康风险信息及其层次风险管理信息等重要数据信息，而后针对优先控制污染物和优先控制区域如何定量进行土壤污染物清理、控制和预警成为高效污染风险管理决策的关键步骤。将基于建立的特征城镇土壤重金属健康风险评价模型和《导则》中相关规定，首先计算得出了优先控制污染物的风险控制值，并进一步综合考虑国内土壤重金属修复技术方法参数、成本收益控制、国内外土壤重金属相关修复值等，并建议在国内土壤修复专家代表团的辅助下可提出更具可操作性的区域土壤清理值；而后将层次风险评价与管理所得信息都录入城镇土壤环境综合信息数据库。上述通过计算模型所得敏感用地/非敏感用地下的城镇土壤优先控制重金属的风险控制值可以作为决策者制定具体土壤清理值的科学参考，上述部分内容将在下面章节中做详细介绍和研究。

基于(1)—(5)中各子系统的首次运行结果可初步建立城镇土壤环境综合信息数据库，数据库可以辅助决策者更科学、更高效地开展城镇土壤重金属的健康风险管控与预警，但必须指出首次运行后体系具有一定的不确定性，其来源主要是监测分析时序较短、模型固有缺陷、[9]当地流行病学数据不足、[10]气候变化等，故体系需要定期进行数据更新，但根据首次体系运行结果显然可以大幅减少无效的工作量，针对优先控制污染物和优先控制区域可进行优先、高频次的监测和管控，而针对其他重金属则可只进行定期的常规监测即可，而后根据新的监测数据可即时更新城镇土壤中优先控制污染物和优先控制区域信息，这样就形成了城镇土壤重金属污染评价与管理的动态层次指标和预警阈值体系，由此以来就可以集中人力、物力办要事，从而形成高效、动态的健康风险管理决策体系。