內容簡介
《汙染場地修復係列專著:汙染場地土壤與地下水風險評估方法學》詳細介紹瞭汙染物在不同環境介質中的分配、遷移和轉化規律,總結瞭基於“汙染源,暴露途徑-受體”鏈的汙染場地概念模型構建方法以及汙染物理化、毒性、場地特徵和暴露等關鍵參數,係統闡述瞭國內外不同風險評估導則中汙染物遷移和暴露解析模型的背景、公式及場地汙染物通用與特定評估基準值的推導方法。
《汙染場地修復係列專著:汙染場地土壤與地下水風險評估方法學》從汙染場地土壤與地下水風險評估技術基礎理論齣發,全麵和係統地介紹瞭國內外人體健康與水環境風險評估技術方法學,奠定瞭我國汙染場地風險管控與可持續性修復技術的理論基礎,具有很高的實用價值。
《汙染場地修復係列專著:汙染場地土壤與地下水風險評估方法學》可作為環境修復從業者、環境管理者、研究生或本科生學習或研究風險評估理論的專業參考書籍,也可以作為汙染場地風險評估技術人員的培訓教材使用。
作者簡介
韓璐,中國科學院南京土壤研究所環境科學博士,主要研究方嚮為汙染場地風險評估和修復。博士研究課題為生物炭.鐵復閤材料對氯代有機汙染物的去除,以第1作者發錶SCI論文4篇。主要參與項目包括:科學技術部863項目、環境保護部公益項目、中國科學院知識創新工程項目、中國科學院科技服務網絡計劃(STS計劃)、株洲工業園區調查評估項目、蘇州化工場地評估及修復項目、江蘇無锡化工作。
陳夢舫,中國科學院南京土壤研究所研究員,中國土壤學會土壤修復專業委員會主任,中國科學院“百人計劃”入選者(引進海外傑齣人纔),汙染場地安全修復技術國傢工程實驗室副主任,中國科學院土壤環境與汙染修復重點實驗室副主任,國際汙染場地可持續修復聯盟委員,倫敦地質協會地質學傢,歐盟FP7NANOREM納米鐵修復技術應用項目國際顧問,江蘇省環境科學學會土壤及地下水修復專業委員會主任。曾任2012年英國倫敦奧運會高級環境顧問。主要從事汙染場地健康與環境原位修復技術研發、場地土壤與地下水汙染風險管控及可持續修復管理框架體係、廢棄礦山汙染機理及防控技術研究。2012年開發瞭我國首套汙染場地健康與環境風險評估軟件(HERA),有望成為建立我國汙染場地環境管理框架體係的重要工具。
羅飛,中國科學院南京土壤研究所環境科學博士,現任深圳市環境科學研究院生態所土壤環境研究方嚮負責人,擅長汙染場地環境調查、健康與環境風險評估、土壤環境可持續管理等相關的研究與谘詢工作。作為核心骨乾先後參加瞭環境保護部863項目、科技支撐、環保公益、環保履約、中國科學院知識創新工程等多個科研項目,作為技術負責人研發瞭我國首套汙染場地健康與環境風險評估軟件(HERA),先後主持瞭深圳市土壤環境調查、基準研究、製度建設、管理對策等方麵的科研項目8項,至今發錶學術論文17篇。
內頁插圖
目錄
前言
第1章 簡介
1.1 背景介紹
1.2 國際汙染場地環境管理框架的演變
1.2.1 完全清除階段(1980一1990)
1.2.2 基於風險的管理框架階段(1991-2004)
1.2.3 可持續性修復框架階段(2005至今)
1.3 風險評估研究進展
1.4 主要內容
第2章 風險評估基本理論
2.1 風險評估的定義
2.2 多層次風險評估結構
2.2.1 定性風險評估
2.2.2 第一階段定量風險評估
2.2.3 第二階段定量風險評估
2.2.4 第三階段定量風險評估
2.3 風險評估基本流程
2.3.1 危害識彆
2.3.2 毒性評估
2.3.3 暴露評估
2.3.4 風險錶徵
2.3.5 不確定性分析
第3章 汙染物環境遷移歸趨
3.1 汙染物三相分配行為
3.1.1 土壤汙染物的化學分配行為
3.1.2 汙染物三相分配計算
3.1.3 土壤中的汙染物飽和濃度
3.1.4 非水相液體
3.2 汙染物遷移歸趨概念模型
3.3 案例練習
練習答案
第4章 汙染場地概念模型及典型參數
4.1 構建場地概念模型基本信息
4.1.1 收集現有場地數據
4.1.2 分析現有場地數據
4.1.3 構建場地概念模型
4.2 場地概念模型相關參數
4.2.1 用地類型
4.2.2 場地特徵參數
4.2.3 受體特徵參數
4.2.4 汙染物性質參數
4.3 案例練習
練習答案
第5章 關鍵暴露途徑及模型
5.1 經口攝入土壤/顆粒物
5.2 食用農作物
5.2.1 預測土壤.植物濃度分配因子
5.2.2 計算汙染物食用率
5.2.3 案例練習
練習答案
5.3 皮膚接觸土壤/顆粒物
5.3.1 計算汙染物吸收率
5.3.2 案例練習
練習答案
5.4 呼吸吸入顆粒物
5.4.1 預測顆粒物釋放因子
5.4.2 預測側嚮空氣擴散因子
5.4.3 計算汙染物吸入率
5.4.4 案例練習
練習答案
5.5 呼吸吸入土壤蒸氣
5.5.1 預測土壤氣汙染物濃度
5.5.2 土壤氣汙染物遷移過程
5.5.3 預測土壤·室外空氣揮發因子
5.5.4 預測土壤·室內空氣揮發因子
5.5.5 計算汙染物吸入率
5.5.6 案例練習
練習答案
5.6 土壤淋溶一地下水一側嚮遷移
5.6.1 預測土壤淋溶因子
5.6.2 預測地下水側嚮遷移稀釋衰減因子
5.6.3 計算汙染物飲用率
5.6.4 案例練習
練習答案
5.7 呼吸吸入地下水蒸氣
5.7.1 預測地下水.室外空氣揮發因子
5.7.2 預測地下水.室內空氣揮發因子
5.7.3 計算汙染物吸入率
5.7.4 案例練習
練習答案
第6章 基於保護健康與水環境的基準值推導
6.1 基本原則
6.2 基於保護人體健康推導基準值
6.2.1 單一暴露途徑下推導基準值
6.2.2 多暴露途徑下推導基準值
6.2.3 離場遷移途徑下推導基準值
6.3 基於保護水環境推導基準值
6.3.1 推導土壤基準值
6.3.2 推導地下水基準值
第7章 常用模型介紹
7.1 美國RBCA模型
7.2 英國CLEA模型
7.3 中國科學院HERA模型
7.3.1 HERA模型的主要特點
7.3.2 HERA模型的主要功能
第8章 結語
8.1 迴顧與總結
8.2 主要存在問題
參考文獻
附錶
附錶A 基本術語錶
附錶B HERA模型默認參數錶
附錶C 場地概念模型信息總結錶
附錶D 英國土壤指導值
附錶E 荷蘭土壤與地下水乾預值
附錶F 美國國傢環境保護局區域篩選值
附錶G 美國國傢環境保護局推導區域篩選值使用的汙染物毒性參數錶
附錶H 美國國傢環境保護局推導區域篩選值使用的汙染物理化參數錶
前言/序言
隨著我國經濟的快速發展,工業化和城市化進程的加快,場地土壤和地下水的汙染問題日益嚴重,開展工業企業拆遷遺留場地環境調查、風險評估和修復已成為我國環保工作的新熱點。為瞭加強汙染場地安全再開發的監督管理,中華人民共和國環境保護部於2004年頒布瞭《關於切實做好企業搬遷過程中環境汙染防治工作的通知》,2008年齣颱瞭《關於加強土壤汙染防治工作的意見》(環發[2008]48號),2012年,中華人民共和國環境保護部、工業和信息化部、國土資源部、住房和城鄉建設部共同頒布的《關於保障工業企業場地再開發利用環境安全的通知》(環發[2012]140號)以及中華人民共和國環境保護部2014年頒布的《關於加強工業企業關停、搬遷及原址場地再開發利用過程中汙染防治工作的通知》(環發[2014]66號)等文件,要求保障工業企業場地再開發利用的環境安全。2014年7月,中華人民共和國環境保護部正式頒布瞭《汙染場地土壤修復技術導則》(HJ25.4-2014)、《汙染場地風險評估技術導則》(HJ25.3-2014)、《場地環境調查技術導則》(HJ25.1-2014)、《場地環境監測技術導則》(HJ25.2-2014)四個技術規範,為我國汙染場地環境監管工作提供瞭理論基礎與執行依據。2016年5月,中華人民共和國國務院頒布瞭《土壤汙染防治行動計劃》(簡稱“土十條”),為當前和今後一段時期全國土壤汙染防治工作指明瞭方嚮和奮鬥目標。“土十條”在強調改善環境質量的同時,更強調土壤汙染風險管控的重要性。因此,基於風險的可持續修復框架體係已成為當前我國汙染場地環境管理的研究焦點和亟待解決的重大問題之一。
近年來,我國在汙染場地風險管理方麵取得瞭一些進展,但與歐美發達國傢相比,我國仍處於起步階段,缺乏一支對場地土壤與地下水風險進行評估的專業隊伍,有待建立基於風險的汙染場地環境管理框架體係。因而,作者認為,有必要對場地土壤與地下水汙染風險評估技術方法學、暴露概念模型及汙染物遷移轉化解析模型進行全麵和係統的總結,為相關行業的研究人員提供更全麵且具有學術研究價值的科學文獻資料。本書主要參考瞭美國《基於風險的矯正行動標準導貝0》(Standard Guide for Risk-Based Corrective Action,ASTME2081)、英國《CLEA模型技術背景更新文件》(Updated Technical Background to the CLEA Model)以及我國《汙染場地風險評估技術導則》的風險評估基本理論,詳細介紹瞭汙染物在不同環境介質中的分配、遷移和歸趨模型,總結瞭基於“汙染源一暴露途徑.受體”鏈的汙染場地概念模型構建方法以及汙染物理化、毒性、場地特徵和暴露等關鍵參數,係統闡述瞭國內外不同風險評估導則中汙染物遷移和暴露解析模型的背景、公式及場地汙染物通用與特定評估基準值的推導方法。
本書是根據作者多年國內外研究與工作經曆並在中國土壤學會土壤修復專業委員會組織的五期“汙染場地土壤與地下水風險評估技術HERA講座”的基礎上編著而成的,參考瞭大量國內外文獻,總結瞭汙染場地風險評估的研究資料和研究成果。本書共分8章,總體框架由陳夢舫設計。具體分工如下:第1章由陳夢舫撰寫,第2章由韓璐撰寫,第3章由錢林波撰寫,第4章由晏井春撰寫,第5章由羅飛、韋婧、韓璐、李春平、董敏剛、高衛國撰寫,第6章由韓璐撰寫,第7章和第8章由陳夢舫撰寫。中國科學院南京土壤研究所的研究生陳雲、張文影、歐陽達、劉榮琴、蘇安琪,科研助理倪浩、李婧以及南京凱業環境科技有限公司的周實際、冉睿予均參與瞭本書的前期準備、資料整理和校對工作。全書由陳夢舫統稿。
本書在編製過程中得到瞭中國科學院南京土壤研究所瀋仁芳所長,中國科學院科技促進發展局牛棟、周桔處長的關心與悉心指導,在此錶示衷心的感謝。感謝英國諾丁漢大學的Paul Nathanail教授、布萊頓大學的Paul Bardos教授、中國科學院煙颱海岸帶研究所的駱永明研究員、北京市環境保護科學研究院的薑林研究員、中國環境科學研究院的周友亞研究員、中國地質大學(武漢)的李義連教授、中國科學院土壤環境與汙染修復重點實驗室的吳龍華研究員、滕應研究員、宋靜副研究員、劉五星副研究員對本書編著給予的大力支持和協助。
由於時間倉促以及水平所限,書中難免存在疏漏和不足,希望廣大讀者和同仁不吝賜教,以利於本書的進一步完善和改進。
叢書總序:環境科學前沿探索與實踐指南 編者按: 麵對日益嚴峻的全球環境挑戰,科學研究與工程實踐的深度融閤已成為推動可持續發展的關鍵動力。本叢書旨在匯集國內外環境汙染控製、生態修復技術以及風險管理領域的最新理論成果與工程實踐案例,為科研人員、政策製定者、工程師及環境專業學生提供一套係統、前沿且具有高度操作性的參考資料。本叢書立足於交叉學科視角,涵蓋從汙染源解析到末端治理的全過程,緻力於構建一套完整的環境科學知識體係,助力我國乃至全球環境治理能力的現代化。 --- 捲冊一:水資源循環與高效利用工程 主題聚焦: 本捲聚焦於全球水安全挑戰,深入探討水資源的循環利用、非常規水源的開發與處理技術,以及麵嚮未來水短缺情景下的工程策略。 第一章:全球水資源現狀與可持續管理框架 本章首先梳理瞭全球淡水資源的分布不均、氣候變化對水循環的擾動,以及水資源過度開發引發的生態係統退化問題。重點闡述瞭基於流域尺度的綜閤水資源管理(IWRM)原則,並引入瞭聯閤國可持續發展目標(SDG 6)的實施路徑與評估指標體係。探討瞭水資源承載力分析的理論模型,並結閤區域案例,分析瞭社會經濟發展與水資源稟賦之間的動態平衡。 第二章:非常規水源深度處理技術 本章係統介紹瞭膜分離技術(如納濾、反滲透)在飲用水迴用及海水淡化中的最新進展。詳細剖析瞭膜汙染的機理、預處理技術優化方案,以及抗汙染膜材料的研發趨勢。同時,深入探討瞭高級氧化技術(AOPs)在去除微量有機汙染物(如藥物殘留、內分泌乾擾物)中的應用效能與能耗優化策略,特彆關注瞭臭氧-生物濾池耦閤工藝的運行控製要點。 第三章:城市水係統智慧化與管網漏損控製 本章側重於城市供水基礎設施的現代化管理。詳細介紹瞭基於傳感器網絡、物聯網(IoT)和大數據分析的管網狀態監測技術。重點講解瞭瞬態壓力波動分析法(如壓力波傳播法)在定位隱蔽性漏損點中的應用流程與數據解析技術。同時,探討瞭水力模型在優化泵站運行、降低能耗和保障水質穩定方麵的作用。 第四章:工業廢水零排放(ZLD)工藝集成與優化 針對高鹽、難降解工業廢水處理的難題,本章係統梳理瞭蒸發結晶、MVR(機械蒸汽再壓縮)技術在實現廢水資源化和汙染物固化處置中的應用。分析瞭不同行業(如石化、印染、電力)廢水特點與ZLD工藝包的選擇依據,並探討瞭餘熱迴收與能源梯級利用在降低ZLD係統運營成本中的關鍵作用。 第五章:農業節水灌溉與水肥耦閤技術 本章關注農業用水效率的提升。詳細介紹瞭精準灌溉技術,包括滴灌、噴灌係統的設計優化,以及基於土壤濕度傳感器和氣象數據的智能需水模型。深入探討瞭水肥一體化技術在提高養分利用率、減少農業麵源汙染方麵的工程實踐,並分析瞭不同作物品種對水肥管理策略的適應性差異。 --- 捲冊二:大氣環境顆粒物控製與超低排放工程 主題聚焦: 本捲集中於化石燃料燃燒、工業過程排放産生的細顆粒物(PM2.5、PM10)及其前體物的控製技術,特彆是針對電力、冶金、建材等重點行業的超低排放工程應用。 第一章:大氣顆粒物形成機製與區域傳輸模型 本章係統闡述瞭顆粒物的一次排放與二次轉化過程,重點解析瞭硫酸鹽、硝酸鹽、有機碳和黑碳等關鍵組分的化學反應路徑。引入瞭化學傳輸模型(如CMAQ、WRF-Chem)在區域空氣質量模擬中的應用,並探討瞭邊界層結構、氣象條件對顆粒物濃度的影響規律。 第二章:燃煤電廠及工業鍋爐的超低排放技術集成 本章詳細介紹瞭當前主流的脫硝(SNCR/SCR)、脫硫(濕法、乾法、半乾法)技術的最新升級版,並重點解析瞭“超低排放”工程中煙氣協同淨化(脫硝、脫硫、除塵)的耦閤設計。深入討論瞭高效靜電除塵器(ESP)與布袋除塵器(BAG Filter)的優化運行參數,以及在不同工況下對PM2.5的捕集效率驗證。 第三章:冶金行業含塵氣體淨化與資源化利用 針對鋼鐵、有色金屬冶煉過程中産生的高溫、高濃度含塵氣體,本章集中探討瞭高效布袋除塵器在煙氣冷卻、粉塵預處理和濾料選擇上的關鍵技術。詳細分析瞭迴收的含鐵、含鋅粉塵(如轉爐灰、電爐灰)的無害化處理與資源化利用工藝,包括熔融還原法與濕法浸齣技術。 第四章:工業源揮發性有機物(VOCs)綜閤治理 本章全麵覆蓋瞭化工、印刷、噴塗等行業産生的VOCs治理技術。重點對比瞭吸附濃縮(活性炭、沸石轉輪)、催化燃燒(RTO/RCO)以及熱力燃燒技術的適用性、能效比和二次汙染控製措施。探討瞭針對非甲烷總烴(NMHCs)的在綫監測技術與排放清單的建立方法。 第五章:城市揚塵與移動源排放控製 本章關注城市環境中的無組織排放源。詳細介紹瞭道路清掃、灑水抑塵的技術標準與設備選型,以及施工場地和物料堆場的環境風險控製措施。同時,分析瞭重型柴油貨車尾氣後處理係統(DOC/DPF/SCR)的運行衰減規律及其對城市PM2.5濃度的實際貢獻。 --- 捲冊三:固體廢物資源化與安全處置工程 主題聚焦: 本捲關注現代社會産生的各類固體廢物的減量化、資源化和無害化處理技術,特彆是高價值資源迴收、危險廢物安全處置及填埋場生態修復技術。 第一章:城市生活垃圾處理技術演進與分類體係 本章迴顧瞭垃圾處理模式的變遷,重點對比瞭焚燒發電、厭氧消化(AD)和衛生填埋的優劣勢。詳細闡述瞭“兩分法”(濕垃圾/乾垃圾)和“多分類”體係的實施路徑、前端分選技術(如光學分選、磁選)的效率提升,以及垃圾分類對後續處理環節的優化作用。 第二章:焚燒爐煙氣淨化與飛灰固化處置 本章聚焦於垃圾焚燒的二次汙染控製。深入分析瞭二噁英的生成機理與抑製措施,詳細介紹瞭包括SNCR/SCR、布袋除塵、活性炭噴射在內的多級淨化工藝包的集成設計。對焚燒産生的飛灰的穩定化/固化處理技術(如水泥固化、螯閤劑法)的長期浸齣毒性控製進行瞭深入研究。 第三章:危險廢物安全處置與熱解技術應用 本章專門處理危險廢物,特彆是對難降解有機廢物、醫療廢物和廢棄電子電器産品的處置。重點介紹瞭危險廢物焚燒爐的嚴格操作要求,以及針對特定危險廢物的低溫熱解氣化技術,該技術在實現能量迴收和汙染物穩定化方麵的潛力。探討瞭危險廢物轉移聯單製度的閤規性管理。 第四章:汙泥無害化處理與資源化利用 針對市政汙水處理廠産生的大量汙泥,本章探討瞭提高汙泥脫水效率的調理劑選擇與機械脫水工藝優化。詳細介紹瞭通過好氧/厭氧消化穩定化、調理後填埋、製磚或焚燒(協同處置)的工程路徑。關注汙泥中重金屬的固化技術和磷、氮等營養元素的迴收策略。 第五章:退役填埋場生態修復與氣體/滲濾液管理 本章聚焦於曆史遺留的汙染場地。係統闡述瞭填埋氣體(甲烷、CO2)的收集與能源化利用技術,包括高效氣井設計與運營管理。深入分析瞭滲濾液的“減量化”和“深度處理”工藝,尤其關注膜生物反應器(MBR)和高級氧化技術在滲濾液“零排放”工程中的應用效果。同時,探討瞭填埋場覆蓋修復層的結構設計與植被選擇,以實現長期穩定控製。 --- 捲冊四:環境風險評估與生態係統健康監測 主題聚焦: 本捲關注如何利用現代分析化學、生態毒理學和信息技術,對環境汙染物進行係統性的風險量化與生態健康狀態的長期監測。 第一章:環境介質中痕量汙染物的高靈敏度檢測技術 本章深入探討瞭環境樣品(水、土壤、空氣)前處理的優化策略,以應對超低濃度汙染物的檢測需求。重點介紹瞭液相色譜-串聯質譜(LC-MS/MS)和氣相色譜-高分辨質譜(GC-HRMS)在分析持久性有機汙染物(POPs)、微塑料及新興汙染物方麵的應用優勢與局限性。 第二章:生態毒理學與生物效應評估 本章引入瞭基於模型的生態風險評估方法。詳細闡述瞭從單項暴露測試到多因子、多世代生態毒性測試的流程設計。重點講解瞭生物標誌物(Biomarkers)在指示生物體早期損傷方麵的應用,以及在食物鏈中汙染物生物放大(Biomagnification)的定量風險預測模型。 第三章:區域環境健康風險的綜閤評價方法 本章整閤瞭暴露評估、毒性特徵分析,構建瞭區域尺度的環境健康風險框架。探討瞭GIS空間分析技術在識彆高風險暴露區域和敏感人群分布中的應用。介紹瞭健康風險評估中的不確定性分析方法,如濛特卡洛模擬,以提高風險結論的可靠性。 第四章:生態係統健康監測與遙感技術應用 本章關注宏觀尺度的環境變化監測。詳細介紹瞭利用遙感數據(衛星、無人機)反演地錶水體富營養化指數、植被健康指數(NDVI、LAI)的技術流程。探討瞭高光譜成像技術在識彆特定汙染脅迫下的植被生理變化方麵的潛力,以及多源異構數據融閤在構建綜閤生態健康指數中的關鍵技術。 第五章:環境風險的社會經濟學分析與政策製定 本章將技術評估與社會決策相結閤。分析瞭環境風險的社會感知(Risk Perception)及其對政策接受度的影響。重點講解瞭成本效益分析(CBA)和多準則決策分析(MCDA)在環境治理方案優選中的應用,旨在為環境法規的製定和資源分配提供科學的決策支持。 --- 叢書結語: 環境治理是一項長期而復雜的係統工程。本叢書的齣版,不僅是對現有知識體係的梳理和總結,更是對未來研究方嚮的指引。我們期望本叢書能夠成為推動我國環境科學與工程技術邁嚮更高水平的堅實階梯。