风险评估

GSR公开课：污染场地的健康风险评估

发布于 2022-03-20 14:14:35

一、风险评估的起源

环境保护事业的开展，其实是靠环境污染事故的爆发来促进的，因为环保事业实际上没有直接的经济效益产出，一定是人们身体健康受到威胁，比如日本的公害事件痛痛病、水俣病，才会引起重视。国内外都发生过一些环境公开事件，之后人们才自愿投钱，投人力，投物力开展治理。从全世界范围来说，美国的拉夫运河事件引发了人们对污染场地的重视。

（一）污染场地的标志性事件--拉夫运河事件

1892年，威廉拉夫提出在尼亚加拉大瀑布附近修筑一座未来之城，同时修一条运河将横贯拉夫的城市，提供城市所需的水电。

1、拉夫运河事件前传

1893年运河开挖，威廉拉夫建造了一部分街道和房子，但经济危机来了，主要资助者撤回了支持，政府颁布法令禁止开挖运河以保护尼加拉瓜大瀑布。

1907年，经济危机再一次来了，拉夫彻底破产了。

1920年，拉夫运河开始被当地政府用作市政垃圾填埋场。

1942年，胡克电化学公司购买这块地用作倾倒工业废料。

1953年，该公司已经倾倒了21000吨化学品，主要包括由制造用于生产橡胶和合成树脂的染料，香料和溶剂所产生的腐蚀剂、工业碱、脂肪酸和氯代烃。

2、拉夫运河事件正传

1952，尼加拉瓜运河教育委员会与胡克电化学公司联系，希望购买拉夫运河上的填埋场以建造学校。

1953年，胡克电化学公司以1美元的价格卖出了该地块，以摆脱潜在的法律责任。

1954年，第一所学校开始建造，1955年超过400个学生入学。

1976年，该地块上共建造了800栋私人房屋和240套安居适用房。

1950年起，居民发现该地区时常有奇怪的气味。

1976年，两名当地记者开始调查拉夫运河地区，发现了地下水的化学物质。

1977年，州环境与卫生部门开展全面的土壤、地下水和空气采样调查，联邦部门也开始介入此事。

1977年，血样测试显示拉夫运河居民白细胞数畸高（白血病的前兆），33％的居民遭受了染色体损伤，主要暴露途径是通过土壤和空气而非饮用水。

至1978年居民出现“令人不安的流产率”，母乳中发现有毒致癌物质、工人遭遇精神障碍等；某个家庭的四个孩子中，一个女孩出生时耳聋腭裂、多排牙齿、轻微智障，一个男孩出生时眼睛有缺陷。

1978年，舆论开始关注此事，纽约时报等知名媒体均对其做了报道，在美国国内造成了重大影响，联邦环保部门介入了调查，美国总统吉米·卡特批准对这拉夫运河地区实施紧急经济援助。

3、拉夫运河事件后传

至1978年8月29日，已有98户家庭撤离污染区，46户准备撤离，另有91户尚未动身。

1980年：卡特总统签署了转移附近地区900户居民的命令。

2004年：拉夫运河地区的污染物清除工作总算宣告完成，胡克化学的母公司西方石油公司为清除污染物、撤离居民等事项支付了1.8亿多美元。

2013：六个受害者家庭仍在起诉西方石油公司，索赔项超过1100项。

（二）拉夫运河事件的产物--超级基金

美国国会于1980年12月11日通过超级基金法，又称《综合环境反应补偿与责任法》。法案规定当事人不管有无过错，任何一方均有承担全部清理费用的义务。法案也允许EPA先行支付清理费用，然后再通过诉讼等方式向责任方索回。

超级基金的初始基金为16亿美元，来源有两个：13.8亿美元来自对生产石油和某些无机化学制品行业征收的专门税；2.2亿美元来自联邦财政。1996年国会修改超级基金法时，将基金总数扩大到85亿美元。

（三）拉夫运河事件的影响--潜在责任方及对策

拉夫运河事件的资金使用，只有一部分用来清理污染场地，大部分是用来赔偿900户居民。拉夫运河事件除了直接的责任方外，还对美国的石油公司造成潜在影响，这些石油公司拥有大量的油田、化工厂和加油站，都是风险非常高的污染源。这些潜在责任方担心如果每一个污染地块都按照拉夫运河事件的方式进行赔偿，则会导致他们破产。因此这些石油公司的环境顾问提出了一个新的思路，他们推出了一个风险筛选模型，用于计算污染场地的人体健康风险，并设定一个风险阈值，如果计算得出的风险值没有超出阈值，则认为受到污染的地块即使不采取治理措施，人们依然可以在保证健康的前提下在地块上面的房屋居住。

根据提出的筛选模型，将保守的参数代入模型中进行计算，得到的就是污染物的筛选值，美国的区域筛选值（Regional Screening Levels）就是通过筛选模型+保守参数计算得到的。由于筛选值的计算采用的是保守参数，因此大部分情况下，将场地的实际参数代入筛选模型，计算得到的结果往往没有筛选值那么严格。

二、中国的污染场地风险评估

中国的污染场地风险评估技术体系借鉴了美国的多层次健康风险评估技术体系，但二者也有差别。美国的风险评估共有三个层次，第一层次是健康风险筛选值，第二层次是健康风险筛选模型，第三层次是居民暴露环境的直接监测。这是由于美国作为一个发达国家，城市化进程很早，早期环境保护相关规定不够完善，当环境污染事故爆发使他们意识到污染场地的危害时，很多曾经的污染场地已经开发建成住宅，他们的场地多为“典型的已建场地”，具备在已建房屋内对居民暴露环境进行直接监测的条件。而中国的场地多为“典型的未开发棕地”，即场地内原有企业关闭搬迁后，还没有新建住宅，不具备对居民暴露环境进行直接监测的采样条件，因此中国的健康风险评估技术体系仅包含筛选值和筛选模型两个层次。

由此可见，美国和国内的场地具有很大区别，这个区别决定了美国的一些技术体系我们不能直接使用。美国的一项研究采集加利福尼亚地区最近20年来近千个污染场地的调查数据，通过数据分析发现，所有的石油类污染物在生物降解的作用下浓度都随着时间逐渐降低，这表明对这类污染场地采取一定的风险管控措施即可。但这一研究成果并不适用于中国的污染场地，污染物在生物降解的作用下出现浓度的显著降低往往需要十余年，但中国的场地基本都处于亟待开发的状态，时间上不允许对这类亟待开发的场地采取风险管控措施。

借鉴美国的技术体系，国内也研究并发布了《建设用地土壤污染风险评估技术导则》（HJ 25.3-2019），一些地方提出了不基于场地特征的风险筛选值，如早些年浙江省地方标准《污染场地风险评估技术导则》（DB 33/T 892-2013）就在其附录A中提出了部分关注污染物的土壤风险评估筛选值，这部分筛选值的计算就是采用前面所说的筛选模型+保守参数得到的。但与美国区域筛选值不同的是，美国的区域筛选值是严格采用保守参数计算得到的理论值，但国内筛选值的制定往往同时考虑了背景值、地方政策等其他因素。

风险评估的计算过程主要包括危害识别（参数准备）、暴露评估（确定模型）、风险评估（模型计算）、控制值计算（模型反推）四个主要步骤。污染物的暴露途径主要有9种，包括表层土壤的室外吸入、经口摄入、皮肤接触和室外吸入，下层土壤的室外吸入和室内吸入，地下水的室外吸入、室内吸入和经口摄入。大部分情况下经口摄入风险决定了SVOC和重金属土壤污染的修复成本，室内吸入风险决定了VOC土壤污染的修复成本。暴露场景分为敏感场景和非敏感场景，主要区别在于是否有儿童的长期居住，但需要注意的是养老院虽然没有儿童的长期居住，也将其作为敏感用地，可能是考虑到老人的身体素质较差。污染物的人体健康风险可以分为致癌风险与危害商，他们各自有一个阈值，分别为10-6和1。风险评估所使用的一般公式可以总结为以下三条：

风险=污染物浓度×(暴露量1×毒性1+暴露量2×毒性2+…)

控制目标值=目标风险/(暴露量1×毒性1+暴露量2×毒性2+…)

风险控制值=MIN(致癌风险控制值，非致癌风险控制值)

修复目标值的制定还需要考虑2个因素，一个是筛选值，通常来说修复目标值不能低于筛选值，此外还要考虑场地的背景值。背景值可以分为自然背景值与人为背景值，自然背景值指的是自然界中土壤本身存在的重金属含量，人为背景值可以理解为，比如一个工业园区，由于污染物的无组织排放和大气沉降，导致整个区域的重金属含量都比周边地区高。个人认为，对于重金属来说，修复目标值应该同时满足不高于自然背景值和人为背景值。因为人是活动的，不可能永远局限在污染场地的边界范围内，即使将场地的污染物含量修复到低于周边环境，当人群的活动范围超出场地的边界范围时，仍会受到周边环境的健康风险，所以将一个大环境里面的小区域修复的非常干净是没有必要的，因此除非场地的重金属含量超出了管制值，否则都可以考虑以平均风险而非极值的风险进行人体健康风险评估。但需要注意的是，这里指的是重金属污染场地，VOCs类污染场地则需考虑极值的健康风险，因为VOCs的短时间暴露都会有不可逆的风险。

这里我们还要区分修复和管控2个概念，修复是将污染物总量降低至修复目标值，目的是消除污染源。风险管控包括工程与制度管控，目的是切断污染物的暴露途径，其中工程管控措施包括阻隔、填埋等，制度管控措施包括采用铁丝网隔离、限制开发等。

三、EPA的血铅模型

EPA的血铅模型包括有两种，一种是成人血铅模型（AdultLead Model，即ALM），另一种为IEUBK模型（The IntegratedExposure Uptake Biokinetic Model）

（一）成人血铅模型计算方法

模型中暴露量、吸收量、成人血铅平均值及分布、胎儿血铅值及分布的计算公式分别如下：

暴露量=铅浓度×土壤暴露量×暴露频率/平均暴露时间

吸收=暴露量×吸收率

成人血铅平均值=背景值+生化动力斜率因子×吸收量（成人血铅浓度符合对数正态分布）

成人血铅95%上限=平均值×几何标准偏差^1.645

胎儿血铅=母婴衰减系数×成人血铅（胎儿血铅符合对数正态分布）

胎儿血铅95%上限=母婴衰减系数×成人血铅平均值×几何标准偏差^1.645

胎儿血铅95%上限=母婴衰减系数×几何标准偏差^1.645×(土壤铅×生化动力斜率因子×暴露量×吸收率×暴露频率/暴露平均时间+背景成人血铅)

（二）IEUBK模型

IEUBK模型包括暴露模块、吸收模块、生化反应动力模块和血铅的连续浓度，模型的具体技术框架见图1。

图1 EPA的血铅模型框架图

1.暴露途径选择

IEUBK模型的暴露途径比较复杂，不单单是土壤，包括空气、饮食、土壤、灰尘、饮水等，人体摄入污染物的途径为口鼻吸入和饮食摄入，部分暴露途径参数见图2。

图2 部分暴露途径参数值

2.吸收量计算方法

IEUBK模型的吸收量计算包括饱和吸收和非饱和吸收，人体吸收途径包括口鼻吸入肺部，或经饮食进入肠道。铅进入人体后，会发生一系列反应，通过和红细胞等交换，最终经尿液和皮肤排出，因此构建了生化反应动力模块。铅主要通过血液进行检测，血铅的连续浓度需要从出生起，每月进行检测，连续检测84个月，每个月的量算出来，最后的平均值就是被检测人的平均值。

3.土壤铅标准计算方法

吸收量计算出的平均值乘以几何标准差的1.65次方，得到95%的儿童的血铅上限，再根据儿童血液上限是否超标就可以判断土壤是否达到标准。由此可以看到，这个模型中人的血铅是否超标，不仅仅取决于土壤，更取决于其他路径。

根据我们最近的研究，铅的暴露源主要是饮食，占比为84.13+9.51%，这个结果和中国航空院在2017年中国人群总体暴露手册中的研究结果一致，具体数字略有差别。所以，一个场地土壤中铅污染虽然修复了，但如果空气、水、灰尘里的铅没有降下来，人体健康风险依然存在，那么土壤修复标准也会失去意义。因此，以铅为例，土壤中相关重金属标准的制定应该考虑综合暴露风险。

4.省域环境铅理论标准示例

在本研究中，每个省不同暴露途径下的铅标准都分为ABC三类（见图3），其中A是基于每个省相应的暴露现状来计算；B是指其他途径中铅的浓度降低了，再重新计算一个新的铅标准值；C是指其他途径的铅都在标准范围的情况下，计算出的铅标准值。