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近年来,持久性有机污染物(POPs)污染问题已经引起世界各国的广泛关注,《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》(POPs公约)的签署更是具有里程碑意义。我国作为一个农业大国,曾生产过大量的POPs类杀虫剂,随着履约进程的深化,生产企业相继停产导致出现了众多POPs污染场地,亟待开展场地环境调查、风险评估和修复治理工作。虽然我国场地风险评估技术体系已初步建立,但相关技术导则与规范仍有待补充和完善,实际案例研究也相对较少。国外已有多种成熟技术处理POPs污染土壤,相比而言我国还存在巨大差距,因此有必要开展技术研发工作,为我国POPs污染土壤处理提供技术支撑。基于此,本论文比较研究了国内外场地健康风险评估模型的异同,提出了我国《污染场地风险评估技术导则》的完善建议,开展了典型滴滴涕废弃生产场地的土壤和生产设备健康风险评估案例研究,进行了滴滴涕污染土壤的低温等离子体修复技术参数优化研究。主要研究结果如下:
(1)我国《污染场地风险评估技术导则》完善过程中建议在农村居住用地方式下考虑摄食自产农作物暴露途径,引入考虑压强差的Johnson& Ettinger模型和基于质量守恒的Mass Balance模型,开展风险评估模型参数本土化以及背景暴露调查研究,构建我国风险评估参数数据库。
(2)典型滴滴涕废弃生产场地污水处理池周边土壤的关注污染物主要为p,p-DDT、pp-DDD、p,p-DDE、1,4-二氯苯、氯仿和氯苯,临近污水处理池北侧和东侧的区域土壤中污染物垂向迁移明显,其它区域土壤污染物主要分布于0~50 cm土层。前5种关注污染物的致癌风险均超过可接受风险水平(10-6),部分点位p,p-DDT和氯苯的非致癌危害指数大于1。风险贡献率分析表明,半挥发性有机物p,p-DDT、p,p-DDD和p,p-DDE经口腔摄入土壤和皮肤接触土壤暴露途径对总风险的贡献率超过98%,挥发性有机物氯苯、1,4-二氯苯和氯仿经吸入室内空气暴露途径对总风险的贡献率高达99%以上。敏感性分析表明,土壤颗粒密度、土壤容重和土壤含水量是敏感参数。p,p-DDT、p,p-DDD、p,p-DDE、氯苯、1,4-二氯苯和氯仿的土壤修复目标值分别为5.84、6.19、4.36、36.2、0.55和0.02 mg/kg,场地修复土方量约为1600 m3。
(3)生产设备健康风险评估表明,一般工业暴露情景下,p,p-DDT、p,P-DDD和p,p-DDE的致癌风险值均超过10-6,p,p-DDT的非致癌危害指数大于1;拆卸清理暴露情景下,上述污染物的致癌风险值和非致癌危害指数均超过可接受水平,但比一般工业暴露情景低。两种暴露情景下,概率性风险评估的致癌风险值和非致癌危害指数均比确定性风险评估高,p,p-DDT、p,p-DDD和p,p-DDE经口腔摄入和皮肤接触暴露途径对总风险的贡献率接近90%。设备表面污染物浓度、从手到口部发生次数、接触表面频率和可供摄入的皮肤有效表面积等参数为敏感参数。一般工业暴露情景下,p,p-DDT、p,p-DDD和p,p-DDE基于确定性风险评估的设备表面修复目标值分别为2.24、2.14和1.51μg/100 cm2,需对场地内所有设备进行清理;拆卸清理暴露情景下,上述污染物的设备表面修复目标值分别为96.8、107和75.7μg/100 cm2,需对部分设备进行清理。
(4)等离子体修复技术研究结果表明,滴滴涕的去除效果与放电功率和处理时间呈正相关关系。影响p,p-DDT、o,p-DDT和DDTs去除效率的因素贡献大小顺序为放电功率>处理时间>土壤含水量>土壤粒径。正交试验处理中,p,p-DDT、p,p-DDT、p,p-DDE和DDTs去除效率最高可分别达到100%、99.5%、77.3%和95.1%。本正交试验的最佳处理条件组合为:放电功率1000 W、处理时间5 min、土壤含水量6.0%、土壤粒径0~0.9 mm。等离子体修复技术的功率密度为5.7 W/cm2时,能保证高去除效率和低能源消耗。