CN113052445B - 一种覆土阻隔措施的覆土临界厚度的计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种覆土阻隔措施的覆土临界厚度的计算方法,包括:构建场地概念模型,收集整理场地特征参数;基于致癌风险临界阈值和危害熵临界阈值进行反向计算,得到下层土壤中污染物扩散进入室外空气的挥发因子VFca2和VFnc2;基于VFca2和VFnc2进行计算,得到覆土风险管控措施的覆土临界厚度值Ls‑ca和Ls‑nc;根据保守性原则,选择Ls‑ca与Ls‑nc中的较大值,作为最终的覆土临界厚度。本发明可基于场地概念模型和场地特征参数,计算覆土阻隔风险管控措施的覆土临界厚度,为污染场地或一般固废填埋场的覆土阻隔风险管控措施提供科学依据和实践指导。

Description

一种覆土阻隔措施的覆土临界厚度的计算方法
技术领域
本发明属于土壤污染防治技术领域,涉及一种覆土阻隔措施的覆土临界厚度的计算方法,具体涉及一种基于环境风险的覆土阻隔风险管控措施的覆土临界厚度的计算方法。
背景技术
土壤污染防治技术按照修复方法可分为土壤污染修复工程和风险管控技术,风险管控技术是指采取移除或清理重污染源、污染隔离阻断、环境介质长期监测、污染扩散及时补救等工程和张贴告示牌等非工程措施防止污染扩散和暴露的过程。其中阻隔填埋措施是一种常用的污染土壤风险管控技术,针对风险管控对象,对其挖掘后进行封存或处置;封存过程中一般采用黏土、膨润土、防渗膜等天然或人工阻隔材料进行封盖控制,进行防渗和防雨措施,切断其暴露途径,达到风险管控的目的。
在现行的土壤污染风险管控项目实践中,覆土阻隔措施中的覆土临界厚度通常参考市政或园林绿化行业的工程经验值,无现行标准值,亦无可参考的临界厚度的科学计算方法,针对不同的风险管控项目无法得到较为准确的覆土厚度。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,本发明提供一种基于环境风险的覆土阻隔措施的覆土临界厚度的科学计算方法。
本发明公开了一种覆土阻隔措施的覆土临界厚度的计算方法,包括:
构建场地概念模型;
收集整理场地特征参数;
基于致癌风险临界阈值和危害熵临界阈值进行反向计算,得到覆土临界厚度;其中,
Ls=MAX(Ls-ca,Ls-nc) (5)
式中:
VFca2为基于致癌风险临界阈值计算的下层土壤中污染物扩散进入室外空气的挥发因子,CRiov2为致癌风险临界阈值,Csub为下层土壤中污染物浓度,SFi为呼吸吸入致癌斜率因子,DAIRa为成人每日空气呼吸量,EFOa为成人的室外暴露频率,EDa为成人暴露期,BWa为成人体重,ATca为致癌效应平均时间;
VFnc2为基于危害商阈值计算的下层土壤中污染物扩散进入室外空气的挥发因子,HQiov2为危害熵临界阈值,RfDi为呼吸吸入参考剂量,SAF为暴露于土壤的参考剂量分配系数,ATnc为非致癌效应平均时间;
Ls-ca为基于致癌风险临界阈值计算的覆土风险管控措施的覆土临界厚度值,Ksw为土壤-水中污染物分配系数,H为无量纲亨利常数,为土壤中气态污染物的有效扩散系数,DFoa为室外空气中气态污染物扩散因子;
Ls-nc为基于危害商阈值计算的覆土风险管控措施的覆土临界厚度值;
Ls为最终选择的覆土临界厚度。
作为本发明的进一步改进,所述构建场地概念模型,包括:
根据风险管控项目的情况,构建场地概念模型;其中,
所述风险管控项目覆土阻隔措施的暴露情况适用第二类用地暴露评估模型,表层覆盖洁净无污染土,暴露方式仅为吸入室外空气中来自下层土壤的挥发性污染物。
作为本发明的进一步改进,所述场地特征参数包括:土壤容重、土壤颗粒密度、土壤含水率、土壤有机质含量、下层土壤中污染物浓度、混合区大气流速风速、污染源区面积、污染源区宽度和混合区高度等。
作为本发明的进一步改进,所述致癌风险临界阈值为1×10-6,所述危害熵临界阈值为1。
作为本发明的进一步改进,基于致癌风险临界阈值和危害熵临界阈值进行反向计算,得到覆土临界厚度;包括:
基于致癌风险临界阈值进行反向计算,得到VFca2
基于危害熵临界阈值进行反向计算,得到VFnc2
基于VFca2进行计算,得到Ls-ca
基于VFnc2进行计算,得到Ls-nc
选择Ls-ca与Ls-nc中的较大值,作为最终的覆土临界厚度。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明可基于场地概念模型和场地特征参数,计算覆土阻隔风险管控措施的覆土临界厚度,为污染场地或一般固废填埋场的覆土阻隔风险管控措施提供科学依据和实践指导。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的覆土阻隔措施的覆土临界厚度的计算方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述:
如图1所示,本发明提供一种覆土阻隔措施的覆土临界厚度的计算方法,包括:
步骤1、根据风险管控项目的情况,构建场地概念模型;其中,
风险管控项目覆土阻隔措施的暴露情况适用第二类用地暴露评估模型,表层覆盖洁净无污染土,暴露方式仅为吸入室外空气中来自下层土壤的挥发性污染物;
具体包括:
根据风险管控项目情况构建场地概念模型。通常说来,采用覆土阻隔措施的风险管控项目场地一般不做居住及商业用地,仅作为公园绿地、公共道路用地等用途,地下水一般不做利用,用地类型属于第二类用地。参考《建设用地土壤污染风险评估技术导则》(HJ25.3-2019)中的暴露评估推荐模型(附录A),覆土阻隔风险管控项目的暴露情况适用第二类用地暴露评估模型,假设覆土为洁净无污染土,其中不存在目标污染物,暴露方式仅为吸入室外空气中来自下层土壤的挥发性污染物;覆土阻隔风险管控项目概念模型如下表1所示:
表1
根据场地概念模型,覆土阻隔风险管控项目的风险暴露污染物主要来自挥发性污染物,暴露途径为吸入室外空气中来自下层土壤的气态污染物途径,依据《建设用地土壤污染风险评估技术导则》(HJ 25.3-2019),该情况下的致癌风险和危害熵的计算过程如下表2所示:
表2
步骤2、收集整理场地特征参数;
下表3中的参数优先根据场地调查获取,如果无法获得场地数据,则可使用推荐值;参数含义、代号、量纲如下:
表3
步骤3、基于致癌风险临界阈值和危害熵临界阈值进行反向计算,得到覆土临界厚度;具体为:
基于致癌风险临界阈值进行反向计算,得到基于致癌风险临界阈值计算的下层土壤中污染物扩散进入室外空气的挥发因子VFca2
基于危害熵临界阈值进行反向计算,得到基于危害商阈值计算的下层土壤中污染物扩散进入室外空气的挥发因子VFnc2
基于VFca2进行计算,得到基于致癌风险临界阈值计算的覆土风险管控措施的覆土临界厚度值Ls-ca
基于VFnc2进行计算,得到基于危害商阈值计算的覆土风险管控措施的覆土临界厚度值Ls-nc
根据保守性原则,选择Ls-ca与Ls-nc中的较大值,作为最终的覆土临界厚度。
进一步,选择致癌风险临界阈值为1×10-6,危害熵临界阈值为1。
其涉及到的计算公式如下:
Ls=MAX(Ls-ca,Ls-nc) (5)
式中:
VFca2为基于致癌风险临界阈值计算的下层土壤中污染物扩散进入室外空气的挥发因子,CRiov2为致癌风险临界阈值,Csub为下层土壤中污染物浓度,SFi为呼吸吸入致癌斜率因子,DAIRa为成人每日空气呼吸量,EFOa为成人的室外暴露频率,EDa为成人暴露期,BWa为成人体重,ATca为致癌效应平均时间;
VFnc2为基于危害商阈值计算的下层土壤中污染物扩散进入室外空气的挥发因子,HQiov2为危害熵临界阈值,RfDi为呼吸吸入参考剂量,SAF为暴露于土壤的参考剂量分配系数,ATnc为非致癌效应平均时间;
Ls-ca为基于致癌风险临界阈值计算的覆土风险管控措施的覆土临界厚度值,Ksw为土壤-水中污染物分配系数,H为无量纲亨利常数,为土壤中气态污染物的有效扩散系数,DFoa为室外空气中气态污染物扩散因子;
Ls-nc为基于危害商阈值计算的覆土风险管控措施的覆土临界厚度值;
Ls为最终选择的覆土临界厚度。
本发明的优点为:
本发明可基于场地概念模型和场地特征参数,计算覆土阻隔风险管控措施的覆土临界厚度,为污染场地或一般固废填埋场的覆土阻隔风险管控措施提供科学依据和实践指导。
实施例:
某土壤污染项目采取覆土阻隔措施进行风险管控,表层覆盖为压实后黏土,顶层土覆盖后不做利用,地下水不做利用,在边界建立围挡措施进行风险管控。该项目场地关注污染物为苯,基于保守原则,以本场地下层污染物最大浓度值作为评估浓度(苯31mg/kg),计算该风险管控项目覆土阻隔措施的临界厚度。计算过程如下:
步骤1、场地概念模型
该风险管控项目覆土阻隔措施的暴露情况适用第二类用地暴露评估模型,表层覆盖黏土为洁净无污染土,暴露方式仅为吸入室外空气中来自下层土壤的挥发性污染物。
步骤2、场地特征参数收集整理
下表参数根据场地调查获取,其他场地参数及污染物毒理参数使用《建设用地土壤污染风险评估技术导则》(HJ 25.3-2019)中推荐值或EPA发布数据如下表4所示;
表4
序号 代号 含义 量纲 取值
1 ρb 土壤容重 kg·dm-3 1.5
2 ρs 土壤颗粒密度 kg·dm-3 2.72
3 Pws 土壤含水率 kg水·kg-1土壤 0.22
4 fom 土壤有机质含量 g·kg-1 1.65
5 Csub 下层土壤中污染物浓度 mg·kg-1 31
6 Uair 混合区大气流速风速 cm·s-1 240
7 A 污染源区面积 cm2 16000000
8 W 污染源区宽度 cm 4000
9 δair 混合区高度 cm 200
步骤3、基于致癌风险临界阈值=1×10-6和危害熵临界阈值=1进行反向计算,得到覆土临界厚度;具体计算公式见公式(1)~公式(5);
计算结果如下表5所示:
表5
结论:使用本发明方法计算该项目覆土风险管控措施的覆土临界厚度值为113.95cm。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种覆土阻隔措施的覆土临界厚度的计算方法,其特征在于,包括:
构建场地概念模型;
收集整理场地特征参数;
基于致癌风险临界阈值和危害熵临界阈值进行反向计算,得到覆土临界厚度;其中,
式中:
为基于致癌风险临界阈值计算的下层土壤中污染物扩散进入室外空气的挥发因子,/>为致癌风险临界阈值,/>为下层土壤中污染物浓度,/>为呼吸吸入致癌斜率因子,/>为成人每日空气呼吸量,/>为成人的室外暴露频率,/>为成人暴露期,/>为成人体重,/>为致癌效应平均时间;
为基于危害商阈值计算的下层土壤中污染物扩散进入室外空气的挥发因子,为危害熵临界阈值,/>为呼吸吸入参考剂量,/>为暴露于土壤的参考剂量分配系数,/>为非致癌效应平均时间;
为基于致癌风险临界阈值计算的覆土风险管控措施的覆土临界厚度值,/>为土壤-水中污染物分配系数,/>为无量纲亨利常数,/>为土壤中气态污染物的有效扩散系数,/>为室外空气中气态污染物扩散因子;
为基于危害商阈值计算的覆土风险管控措施的覆土临界厚度值;
为最终选择的覆土临界厚度。
2.如权利要求1所述的计算方法,其特征在于,所述构建场地概念模型,包括:
根据风险管控项目的情况,构建场地概念模型;其中,
所述风险管控项目覆土阻隔措施的暴露情况适用第二类用地暴露评估模型,表层覆盖洁净无污染土,暴露方式仅为吸入室外空气中来自下层土壤的挥发性污染物。
3.如权利要求1所述的计算方法,其特征在于,所述场地特征参数包括:土壤容重、土壤颗粒密度、土壤含水率、土壤有机质含量、下层土壤中污染物浓度、混合区大气流速风速、污染源区面积、污染源区宽度和混合区高度。
4.如权利要求1所述的计算方法,其特征在于,所述致癌风险临界阈值为1×10-6,所述危害熵临界阈值为1。
5.如权利要求1所述的计算方法,其特征在于,基于致癌风险临界阈值和危害熵临界阈值进行反向计算,得到覆土临界厚度;包括:
基于致癌风险临界阈值进行反向计算,得到
基于危害熵临界阈值进行反向计算,得到
基于进行计算,得到/>
基于进行计算,得到/>
选择与/>中的较大值,作为最终的覆土临界厚度。
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