内容简介
《污染场地修复系列专著:污染场地土壤与地下水风险评估方法学》详细介绍了污染物在不同环境介质中的分配、迁移和转化规律,总结了基于“污染源,暴露途径-受体”链的污染场地概念模型构建方法以及污染物理化、毒性、场地特征和暴露等关键参数,系统阐述了国内外不同风险评估导则中污染物迁移和暴露解析模型的背景、公式及场地污染物通用与特定评估基准值的推导方法。
《污染场地修复系列专著:污染场地土壤与地下水风险评估方法学》从污染场地土壤与地下水风险评估技术基础理论出发,全面和系统地介绍了国内外人体健康与水环境风险评估技术方法学,奠定了我国污染场地风险管控与可持续性修复技术的理论基础,具有很高的实用价值。
《污染场地修复系列专著:污染场地土壤与地下水风险评估方法学》可作为环境修复从业者、环境管理者、研究生或本科生学习或研究风险评估理论的专业参考书籍,也可以作为污染场地风险评估技术人员的培训教材使用。
作者简介
韩璐,中国科学院南京土壤研究所环境科学博士,主要研究方向为污染场地风险评估和修复。博士研究课题为生物炭.铁复合材料对氯代有机污染物的去除,以第1作者发表SCI论文4篇。主要参与项目包括:科学技术部863项目、环境保护部公益项目、中国科学院知识创新工程项目、中国科学院科技服务网络计划(STS计划)、株洲工业园区调查评估项目、苏州化工场地评估及修复项目、江苏无锡化工作。
陈梦舫,中国科学院南京土壤研究所研究员,中国土壤学会土壤修复专业委员会主任,中国科学院“百人计划”入选者(引进海外杰出人才),污染场地安全修复技术国家工程实验室副主任,中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室副主任,国际污染场地可持续修复联盟委员,伦敦地质协会地质学家,欧盟FP7NANOREM纳米铁修复技术应用项目国际顾问,江苏省环境科学学会土壤及地下水修复专业委员会主任。曾任2012年英国伦敦奥运会高级环境顾问。主要从事污染场地健康与环境原位修复技术研发、场地土壤与地下水污染风险管控及可持续修复管理框架体系、废弃矿山污染机理及防控技术研究。2012年开发了我国首套污染场地健康与环境风险评估软件(HERA),有望成为建立我国污染场地环境管理框架体系的重要工具。
罗飞,中国科学院南京土壤研究所环境科学博士,现任深圳市环境科学研究院生态所土壤环境研究方向负责人,擅长污染场地环境调查、健康与环境风险评估、土壤环境可持续管理等相关的研究与咨询工作。作为核心骨干先后参加了环境保护部863项目、科技支撑、环保公益、环保履约、中国科学院知识创新工程等多个科研项目,作为技术负责人研发了我国首套污染场地健康与环境风险评估软件(HERA),先后主持了深圳市土壤环境调查、基准研究、制度建设、管理对策等方面的科研项目8项,至今发表学术论文17篇。
内页插图
目录
前言
第1章 简介
1.1 背景介绍
1.2 国际污染场地环境管理框架的演变
1.2.1 完全清除阶段(1980一1990)
1.2.2 基于风险的管理框架阶段(1991-2004)
1.2.3 可持续性修复框架阶段(2005至今)
1.3 风险评估研究进展
1.4 主要内容
第2章 风险评估基本理论
2.1 风险评估的定义
2.2 多层次风险评估结构
2.2.1 定性风险评估
2.2.2 第一阶段定量风险评估
2.2.3 第二阶段定量风险评估
2.2.4 第三阶段定量风险评估
2.3 风险评估基本流程
2.3.1 危害识别
2.3.2 毒性评估
2.3.3 暴露评估
2.3.4 风险表征
2.3.5 不确定性分析
第3章 污染物环境迁移归趋
3.1 污染物三相分配行为
3.1.1 土壤污染物的化学分配行为
3.1.2 污染物三相分配计算
3.1.3 土壤中的污染物饱和浓度
3.1.4 非水相液体
3.2 污染物迁移归趋概念模型
3.3 案例练习
练习答案
第4章 污染场地概念模型及典型参数
4.1 构建场地概念模型基本信息
4.1.1 收集现有场地数据
4.1.2 分析现有场地数据
4.1.3 构建场地概念模型
4.2 场地概念模型相关参数
4.2.1 用地类型
4.2.2 场地特征参数
4.2.3 受体特征参数
4.2.4 污染物性质参数
4.3 案例练习
练习答案
第5章 关键暴露途径及模型
5.1 经口摄入土壤/颗粒物
5.2 食用农作物
5.2.1 预测土壤.植物浓度分配因子
5.2.2 计算污染物食用率
5.2.3 案例练习
练习答案
5.3 皮肤接触土壤/颗粒物
5.3.1 计算污染物吸收率
5.3.2 案例练习
练习答案
5.4 呼吸吸入颗粒物
5.4.1 预测颗粒物释放因子
5.4.2 预测侧向空气扩散因子
5.4.3 计算污染物吸入率
5.4.4 案例练习
练习答案
5.5 呼吸吸入土壤蒸气
5.5.1 预测土壤气污染物浓度
5.5.2 土壤气污染物迁移过程
5.5.3 预测土壤·室外空气挥发因子
5.5.4 预测土壤·室内空气挥发因子
5.5.5 计算污染物吸入率
5.5.6 案例练习
练习答案
5.6 土壤淋溶一地下水一侧向迁移
5.6.1 预测土壤淋溶因子
5.6.2 预测地下水侧向迁移稀释衰减因子
5.6.3 计算污染物饮用率
5.6.4 案例练习
练习答案
5.7 呼吸吸入地下水蒸气
5.7.1 预测地下水.室外空气挥发因子
5.7.2 预测地下水.室内空气挥发因子
5.7.3 计算污染物吸入率
5.7.4 案例练习
练习答案
第6章 基于保护健康与水环境的基准值推导
6.1 基本原则
6.2 基于保护人体健康推导基准值
6.2.1 单一暴露途径下推导基准值
6.2.2 多暴露途径下推导基准值
6.2.3 离场迁移途径下推导基准值
6.3 基于保护水环境推导基准值
6.3.1 推导土壤基准值
6.3.2 推导地下水基准值
第7章 常用模型介绍
7.1 美国RBCA模型
7.2 英国CLEA模型
7.3 中国科学院HERA模型
7.3.1 HERA模型的主要特点
7.3.2 HERA模型的主要功能
第8章 结语
8.1 回顾与总结
8.2 主要存在问题
参考文献
附表
附表A 基本术语表
附表B HERA模型默认参数表
附表C 场地概念模型信息总结表
附表D 英国土壤指导值
附表E 荷兰土壤与地下水干预值
附表F 美国国家环境保护局区域筛选值
附表G 美国国家环境保护局推导区域筛选值使用的污染物毒性参数表
附表H 美国国家环境保护局推导区域筛选值使用的污染物理化参数表
前言/序言
随着我国经济的快速发展,工业化和城市化进程的加快,场地土壤和地下水的污染问题日益严重,开展工业企业拆迁遗留场地环境调查、风险评估和修复已成为我国环保工作的新热点。为了加强污染场地安全再开发的监督管理,中华人民共和国环境保护部于2004年颁布了《关于切实做好企业搬迁过程中环境污染防治工作的通知》,2008年出台了《关于加强土壤污染防治工作的意见》(环发[2008]48号),2012年,中华人民共和国环境保护部、工业和信息化部、国土资源部、住房和城乡建设部共同颁布的《关于保障工业企业场地再开发利用环境安全的通知》(环发[2012]140号)以及中华人民共和国环境保护部2014年颁布的《关于加强工业企业关停、搬迁及原址场地再开发利用过程中污染防治工作的通知》(环发[2014]66号)等文件,要求保障工业企业场地再开发利用的环境安全。2014年7月,中华人民共和国环境保护部正式颁布了《污染场地土壤修复技术导则》(HJ25.4-2014)、《污染场地风险评估技术导则》(HJ25.3-2014)、《场地环境调查技术导则》(HJ25.1-2014)、《场地环境监测技术导则》(HJ25.2-2014)四个技术规范,为我国污染场地环境监管工作提供了理论基础与执行依据。2016年5月,中华人民共和国国务院颁布了《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”),为当前和今后一段时期全国土壤污染防治工作指明了方向和奋斗目标。“土十条”在强调改善环境质量的同时,更强调土壤污染风险管控的重要性。因此,基于风险的可持续修复框架体系已成为当前我国污染场地环境管理的研究焦点和亟待解决的重大问题之一。
近年来,我国在污染场地风险管理方面取得了一些进展,但与欧美发达国家相比,我国仍处于起步阶段,缺乏一支对场地土壤与地下水风险进行评估的专业队伍,有待建立基于风险的污染场地环境管理框架体系。因而,作者认为,有必要对场地土壤与地下水污染风险评估技术方法学、暴露概念模型及污染物迁移转化解析模型进行全面和系统的总结,为相关行业的研究人员提供更全面且具有学术研究价值的科学文献资料。本书主要参考了美国《基于风险的矫正行动标准导贝0》(Standard Guide for Risk-Based Corrective Action,ASTME2081)、英国《CLEA模型技术背景更新文件》(Updated Technical Background to the CLEA Model)以及我国《污染场地风险评估技术导则》的风险评估基本理论,详细介绍了污染物在不同环境介质中的分配、迁移和归趋模型,总结了基于“污染源一暴露途径.受体”链的污染场地概念模型构建方法以及污染物理化、毒性、场地特征和暴露等关键参数,系统阐述了国内外不同风险评估导则中污染物迁移和暴露解析模型的背景、公式及场地污染物通用与特定评估基准值的推导方法。
本书是根据作者多年国内外研究与工作经历并在中国土壤学会土壤修复专业委员会组织的五期“污染场地土壤与地下水风险评估技术HERA讲座”的基础上编著而成的,参考了大量国内外文献,总结了污染场地风险评估的研究资料和研究成果。本书共分8章,总体框架由陈梦舫设计。具体分工如下:第1章由陈梦舫撰写,第2章由韩璐撰写,第3章由钱林波撰写,第4章由晏井春撰写,第5章由罗飞、韦婧、韩璐、李春平、董敏刚、高卫国撰写,第6章由韩璐撰写,第7章和第8章由陈梦舫撰写。中国科学院南京土壤研究所的研究生陈云、张文影、欧阳达、刘荣琴、苏安琪,科研助理倪浩、李婧以及南京凯业环境科技有限公司的周实际、冉睿予均参与了本书的前期准备、资料整理和校对工作。全书由陈梦舫统稿。
本书在编制过程中得到了中国科学院南京土壤研究所沈仁芳所长,中国科学院科技促进发展局牛栋、周桔处长的关心与悉心指导,在此表示衷心的感谢。感谢英国诺丁汉大学的Paul Nathanail教授、布莱顿大学的Paul Bardos教授、中国科学院烟台海岸带研究所的骆永明研究员、北京市环境保护科学研究院的姜林研究员、中国环境科学研究院的周友亚研究员、中国地质大学(武汉)的李义连教授、中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室的吴龙华研究员、滕应研究员、宋静副研究员、刘五星副研究员对本书编著给予的大力支持和协助。
由于时间仓促以及水平所限,书中难免存在疏漏和不足,希望广大读者和同仁不吝赐教,以利于本书的进一步完善和改进。
丛书总序:环境科学前沿探索与实践指南 编者按: 面对日益严峻的全球环境挑战,科学研究与工程实践的深度融合已成为推动可持续发展的关键动力。本丛书旨在汇集国内外环境污染控制、生态修复技术以及风险管理领域的最新理论成果与工程实践案例,为科研人员、政策制定者、工程师及环境专业学生提供一套系统、前沿且具有高度操作性的参考资料。本丛书立足于交叉学科视角,涵盖从污染源解析到末端治理的全过程,致力于构建一套完整的环境科学知识体系,助力我国乃至全球环境治理能力的现代化。 --- 卷册一:水资源循环与高效利用工程 主题聚焦: 本卷聚焦于全球水安全挑战,深入探讨水资源的循环利用、非常规水源的开发与处理技术,以及面向未来水短缺情景下的工程策略。 第一章:全球水资源现状与可持续管理框架 本章首先梳理了全球淡水资源的分布不均、气候变化对水循环的扰动,以及水资源过度开发引发的生态系统退化问题。重点阐述了基于流域尺度的综合水资源管理(IWRM)原则,并引入了联合国可持续发展目标(SDG 6)的实施路径与评估指标体系。探讨了水资源承载力分析的理论模型,并结合区域案例,分析了社会经济发展与水资源禀赋之间的动态平衡。 第二章:非常规水源深度处理技术 本章系统介绍了膜分离技术(如纳滤、反渗透)在饮用水回用及海水淡化中的最新进展。详细剖析了膜污染的机理、预处理技术优化方案,以及抗污染膜材料的研发趋势。同时,深入探讨了高级氧化技术(AOPs)在去除微量有机污染物(如药物残留、内分泌干扰物)中的应用效能与能耗优化策略,特别关注了臭氧-生物滤池耦合工艺的运行控制要点。 第三章:城市水系统智慧化与管网漏损控制 本章侧重于城市供水基础设施的现代化管理。详细介绍了基于传感器网络、物联网(IoT)和大数据分析的管网状态监测技术。重点讲解了瞬态压力波动分析法(如压力波传播法)在定位隐蔽性漏损点中的应用流程与数据解析技术。同时,探讨了水力模型在优化泵站运行、降低能耗和保障水质稳定方面的作用。 第四章:工业废水零排放(ZLD)工艺集成与优化 针对高盐、难降解工业废水处理的难题,本章系统梳理了蒸发结晶、MVR(机械蒸汽再压缩)技术在实现废水资源化和污染物固化处置中的应用。分析了不同行业(如石化、印染、电力)废水特点与ZLD工艺包的选择依据,并探讨了余热回收与能源梯级利用在降低ZLD系统运营成本中的关键作用。 第五章:农业节水灌溉与水肥耦合技术 本章关注农业用水效率的提升。详细介绍了精准灌溉技术,包括滴灌、喷灌系统的设计优化,以及基于土壤湿度传感器和气象数据的智能需水模型。深入探讨了水肥一体化技术在提高养分利用率、减少农业面源污染方面的工程实践,并分析了不同作物品种对水肥管理策略的适应性差异。 --- 卷册二:大气环境颗粒物控制与超低排放工程 主题聚焦: 本卷集中于化石燃料燃烧、工业过程排放产生的细颗粒物(PM2.5、PM10)及其前体物的控制技术,特别是针对电力、冶金、建材等重点行业的超低排放工程应用。 第一章:大气颗粒物形成机制与区域传输模型 本章系统阐述了颗粒物的一次排放与二次转化过程,重点解析了硫酸盐、硝酸盐、有机碳和黑碳等关键组分的化学反应路径。引入了化学传输模型(如CMAQ、WRF-Chem)在区域空气质量模拟中的应用,并探讨了边界层结构、气象条件对颗粒物浓度的影响规律。 第二章:燃煤电厂及工业锅炉的超低排放技术集成 本章详细介绍了当前主流的脱硝(SNCR/SCR)、脱硫(湿法、干法、半干法)技术的最新升级版,并重点解析了“超低排放”工程中烟气协同净化(脱硝、脱硫、除尘)的耦合设计。深入讨论了高效静电除尘器(ESP)与布袋除尘器(BAG Filter)的优化运行参数,以及在不同工况下对PM2.5的捕集效率验证。 第三章:冶金行业含尘气体净化与资源化利用 针对钢铁、有色金属冶炼过程中产生的高温、高浓度含尘气体,本章集中探讨了高效布袋除尘器在烟气冷却、粉尘预处理和滤料选择上的关键技术。详细分析了回收的含铁、含锌粉尘(如转炉灰、电炉灰)的无害化处理与资源化利用工艺,包括熔融还原法与湿法浸出技术。 第四章:工业源挥发性有机物(VOCs)综合治理 本章全面覆盖了化工、印刷、喷涂等行业产生的VOCs治理技术。重点对比了吸附浓缩(活性炭、沸石转轮)、催化燃烧(RTO/RCO)以及热力燃烧技术的适用性、能效比和二次污染控制措施。探讨了针对非甲烷总烃(NMHCs)的在线监测技术与排放清单的建立方法。 第五章:城市扬尘与移动源排放控制 本章关注城市环境中的无组织排放源。详细介绍了道路清扫、洒水抑尘的技术标准与设备选型,以及施工场地和物料堆场的环境风险控制措施。同时,分析了重型柴油货车尾气后处理系统(DOC/DPF/SCR)的运行衰减规律及其对城市PM2.5浓度的实际贡献。 --- 卷册三:固体废物资源化与安全处置工程 主题聚焦: 本卷关注现代社会产生的各类固体废物的减量化、资源化和无害化处理技术,特别是高价值资源回收、危险废物安全处置及填埋场生态修复技术。 第一章:城市生活垃圾处理技术演进与分类体系 本章回顾了垃圾处理模式的变迁,重点对比了焚烧发电、厌氧消化(AD)和卫生填埋的优劣势。详细阐述了“两分法”(湿垃圾/干垃圾)和“多分类”体系的实施路径、前端分选技术(如光学分选、磁选)的效率提升,以及垃圾分类对后续处理环节的优化作用。 第二章:焚烧炉烟气净化与飞灰固化处置 本章聚焦于垃圾焚烧的二次污染控制。深入分析了二噁英的生成机理与抑制措施,详细介绍了包括SNCR/SCR、布袋除尘、活性炭喷射在内的多级净化工艺包的集成设计。对焚烧产生的飞灰的稳定化/固化处理技术(如水泥固化、螯合剂法)的长期浸出毒性控制进行了深入研究。 第三章:危险废物安全处置与热解技术应用 本章专门处理危险废物,特别是对难降解有机废物、医疗废物和废弃电子电器产品的处置。重点介绍了危险废物焚烧炉的严格操作要求,以及针对特定危险废物的低温热解气化技术,该技术在实现能量回收和污染物稳定化方面的潜力。探讨了危险废物转移联单制度的合规性管理。 第四章:污泥无害化处理与资源化利用 针对市政污水处理厂产生的大量污泥,本章探讨了提高污泥脱水效率的调理剂选择与机械脱水工艺优化。详细介绍了通过好氧/厌氧消化稳定化、调理后填埋、制砖或焚烧(协同处置)的工程路径。关注污泥中重金属的固化技术和磷、氮等营养元素的回收策略。 第五章:退役填埋场生态修复与气体/渗滤液管理 本章聚焦于历史遗留的污染场地。系统阐述了填埋气体(甲烷、CO2)的收集与能源化利用技术,包括高效气井设计与运营管理。深入分析了渗滤液的“减量化”和“深度处理”工艺,尤其关注膜生物反应器(MBR)和高级氧化技术在渗滤液“零排放”工程中的应用效果。同时,探讨了填埋场覆盖修复层的结构设计与植被选择,以实现长期稳定控制。 --- 卷册四:环境风险评估与生态系统健康监测 主题聚焦: 本卷关注如何利用现代分析化学、生态毒理学和信息技术,对环境污染物进行系统性的风险量化与生态健康状态的长期监测。 第一章:环境介质中痕量污染物的高灵敏度检测技术 本章深入探讨了环境样品(水、土壤、空气)前处理的优化策略,以应对超低浓度污染物的检测需求。重点介绍了液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)和气相色谱-高分辨质谱(GC-HRMS)在分析持久性有机污染物(POPs)、微塑料及新兴污染物方面的应用优势与局限性。 第二章:生态毒理学与生物效应评估 本章引入了基于模型的生态风险评估方法。详细阐述了从单项暴露测试到多因子、多世代生态毒性测试的流程设计。重点讲解了生物标志物(Biomarkers)在指示生物体早期损伤方面的应用,以及在食物链中污染物生物放大(Biomagnification)的定量风险预测模型。 第三章:区域环境健康风险的综合评价方法 本章整合了暴露评估、毒性特征分析,构建了区域尺度的环境健康风险框架。探讨了GIS空间分析技术在识别高风险暴露区域和敏感人群分布中的应用。介绍了健康风险评估中的不确定性分析方法,如蒙特卡洛模拟,以提高风险结论的可靠性。 第四章:生态系统健康监测与遥感技术应用 本章关注宏观尺度的环境变化监测。详细介绍了利用遥感数据(卫星、无人机)反演地表水体富营养化指数、植被健康指数(NDVI、LAI)的技术流程。探讨了高光谱成像技术在识别特定污染胁迫下的植被生理变化方面的潜力,以及多源异构数据融合在构建综合生态健康指数中的关键技术。 第五章:环境风险的社会经济学分析与政策制定 本章将技术评估与社会决策相结合。分析了环境风险的社会感知(Risk Perception)及其对政策接受度的影响。重点讲解了成本效益分析(CBA)和多准则决策分析(MCDA)在环境治理方案优选中的应用,旨在为环境法规的制定和资源分配提供科学的决策支持。 --- 丛书结语: 环境治理是一项长期而复杂的系统工程。本丛书的出版,不仅是对现有知识体系的梳理和总结,更是对未来研究方向的指引。我们期望本丛书能够成为推动我国环境科学与工程技术迈向更高水平的坚实阶梯。