TACEF-污染場地?fù)]發(fā)類有機物多相傳輸擴散環(huán)境風(fēng)險量化表征技術(shù)指南編制說明

《污染場地?fù)]發(fā)類有機物多相傳輸擴散環(huán)境風(fēng)險量化表征技術(shù)指南》編制說明《污染場地?fù)]發(fā)類有機物多相傳輸擴散環(huán)境風(fēng)險量化表征技術(shù)指南》編制組二〇二四年十月

目次一、任務(wù)來源 一、任務(wù)來源為進一步貫徹落實《水污染防治行動計劃》《土壤污染防治行動計劃》《地下水污染防治實施方案》（環(huán)土壤〔2019〕25號）《全國地下水污染防治規(guī)劃（2011-2020年）》等相關(guān)工作部署，結(jié)合國家重點研發(fā)計劃項目“污染場地?fù)]發(fā)類有機污染物傳輸機制與擴散通量（項目編號：2020YFC1807100）”的要求，推進我國土壤-地下水污染防治工作，完善有機污染場地環(huán)境預(yù)測評估工作與技術(shù)支撐體系，加強復(fù)雜介質(zhì)場地?fù)]發(fā)類有機物環(huán)境污染建模的科學(xué)性和高效性，提升我國場地土壤-地下水污染防治水平，根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護法》《中華人民共和國水污染防治法》《中華人民共和國土壤污染防治法》《中華人民共和國大氣污染防治法》及相關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，編制《污染場地?fù)]發(fā)類有機物多相傳輸擴散環(huán)境風(fēng)險量化表征技術(shù)指南》（以下簡稱指南）。本指南由中國科學(xué)院大學(xué)牽頭，中國石油集團安全環(huán)保技術(shù)研究院有限公司、中國環(huán)境科學(xué)研究院、安徽博世科環(huán)保科技股份有限公司、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）、清華大學(xué)參與起草編制。來自本指南編制牽頭單位及參與單位的十余位專家、學(xué)者組成指南編制組。二、指南制定的必要性由于揮發(fā)性有機污染物具有遷移范圍廣且易揮發(fā)的特點，會對土壤、地下水和地表大氣環(huán)境帶來較大風(fēng)險。揮發(fā)類有機污染物進入環(huán)境后，在重力、毛細(xì)管壓和粘滯力的共同作用下持續(xù)向下運移，首先經(jīng)過包氣帶，運移過程中會殘留部分NAPL，不連續(xù)的儲存在介質(zhì)空隙中，部分污染物會持續(xù)的溶解進入地下水，并沿水流方向形成污染羽，整個過程中還會持續(xù)揮發(fā)通過地表進入大氣。這些揮發(fā)類有機污染物可經(jīng)由口、皮膚等途徑攝入人體，對人的神經(jīng)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)造成危害，長期接觸還會危害人體器官。因此，場地?fù)]發(fā)類有機污染物的環(huán)境風(fēng)險評估是長期以來關(guān)注的焦點。揮發(fā)類有機物污染場地介質(zhì)條件各異，場地表層通常為數(shù)米厚的土層，其下可為幾十米甚至數(shù)百米松散多孔介質(zhì)，也可為裂隙化或巖溶化基巖，而大氣-地表水-土壤-地下水構(gòu)成的水系統(tǒng)其循環(huán)深度可達地下幾十甚至數(shù)百米。在此類場地中，污染物的遷移擴散過程涉及氣-液-固多相體系，包括揮發(fā)、溶解、吸附等多重作用過程。多年來在較簡單松散多孔介質(zhì)污染場地?fù)]發(fā)類有機污染物多界面多相態(tài)傳輸擴散環(huán)境風(fēng)險量化表征方面研究成果豐富，但復(fù)雜多孔介質(zhì)、裂隙與巖溶化介質(zhì)場地的揮發(fā)類有機污染物多界面多相態(tài)傳輸擴散的環(huán)境風(fēng)險量化表征相對匱乏。尤其針對近年來各類簡捷精準(zhǔn)量化表征技術(shù)（包括大數(shù)據(jù)分析技術(shù)及人工智能環(huán)境診斷模型等）的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，以及多模型在環(huán)境領(lǐng)域的聯(lián)合創(chuàng)新應(yīng)用，亟需建立實用高效的環(huán)境風(fēng)險量化表征技術(shù)方法體系，指導(dǎo)實踐應(yīng)用。具體來說，僅依靠土壤污染物濃度數(shù)據(jù)不足以評估場地?fù)]發(fā)類有機污染物的污染狀況和環(huán)境風(fēng)險，大量科學(xué)研究和實踐經(jīng)驗表明，土壤濃度數(shù)據(jù)無法完整地反映地層中揮發(fā)類有機污染物的污染分布、污染程度和環(huán)境風(fēng)險，特別針對揮發(fā)導(dǎo)致的地表大氣環(huán)境風(fēng)險的評估，由于污染物分布的非均質(zhì)性和場地介質(zhì)的復(fù)雜性，采用暴露評估的風(fēng)險表征容易造成風(fēng)險的錯誤判斷。因此，精確計算場地?fù)]發(fā)類有機污染物多相傳輸擴散通量，定量給出場地各區(qū)域地下水和土壤中的濃度分布，對準(zhǔn)確評估場地環(huán)境風(fēng)險十分必要。三、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進展（一）國外污染場地環(huán)境風(fēng)險量化表征規(guī)范及方法研究進展英美等發(fā)達國家均采用基于風(fēng)險的多層次評估框架，通過揮發(fā)類有機污染物遷移轉(zhuǎn)運機制分析模型及人體暴露評價模型量化風(fēng)險評估。美國國家工程學(xué)院和國家科學(xué)院與1972年率先提出健康風(fēng)險評估,以危害識別、暴露評估、毒性評估及風(fēng)險表征4個方面，首先構(gòu)建了較為完善的風(fēng)險評估制度，并被許多國家(地區(qū))和環(huán)境組織參考與采用。針對石油污染場地評估，美國試驗與材料協(xié)會(ASTM)于1995-2002年間制定了相應(yīng)的矯正行動標(biāo)準(zhǔn)指南(Risk-BasedCorrectiveAction,RBCA)，美國GSI公司則根據(jù)ASTME2081-00標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)出“RBCA”模型，廣泛用于石油污染場地環(huán)境風(fēng)險分析、土壤風(fēng)險篩選值與修復(fù)目標(biāo)值的制定等。近年來國外在地下水污染量化方法研究方面取得了一系列成果，美國勞倫斯伯克利國家實驗室、荷蘭代爾夫特理工大學(xué)、斯坦福大學(xué)等國際知名研究機構(gòu)將深度學(xué)習(xí)等人工智能方法引入地下水領(lǐng)域，例如在含水層進行參數(shù)識別和污染物遷移預(yù)測等。此外，數(shù)據(jù)同化技術(shù)的發(fā)展實現(xiàn)了地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)值模型的動態(tài)融合，提高了模型預(yù)測精度。在模型不確定性分析方面，普林斯頓大學(xué)等開發(fā)了基于貝葉斯框架的多模型集成方法，通過整合多個模型的預(yù)測結(jié)果提高預(yù)測可靠性。同時發(fā)展了基于概率統(tǒng)計的參數(shù)敏感性分析方法，為模型預(yù)測結(jié)果的不確定性定量化提供了科學(xué)依據(jù)。在軟件開發(fā)應(yīng)用方面，國外商業(yè)化軟件和開源軟件已相對成熟并得到廣泛應(yīng)用，為污染場地土壤-地下水環(huán)境風(fēng)險量化表征提供了有力的技術(shù)支撐。（二）國外污染場地環(huán)境風(fēng)險量化表征規(guī)范及方法研究進展我國在揮發(fā)類有機污染場地風(fēng)險評估領(lǐng)域起步相對較晚,但近年來,國內(nèi)有許多研究開展了對有機污染場地土壤與地下水健康風(fēng)險評估工作。早期研究多在污染場地土壤和地下水環(huán)境詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上,按照《污染場地風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ25.3-2014)推薦模型及參數(shù),開展污染場地健康風(fēng)險評估,分析場地環(huán)境風(fēng)險；現(xiàn)在以《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ25.3-2019)作為指導(dǎo)依據(jù)，以危害識別、暴露評估、風(fēng)險表征和控制值計算4個方面進行土壤和地下水風(fēng)險評估，對于吸入地表空氣中來自土壤或地下水中的污染物也提出了相應(yīng)的公式。此類評估方法僅以土壤或地下水濃度作為計算依據(jù)，忽視了氣相有機污染物的濃度和通量對地表造成的危害，且在復(fù)雜場地條件下難以準(zhǔn)確的評估環(huán)境風(fēng)險。四、編制的基本原則（一）精準(zhǔn)導(dǎo)向原則本標(biāo)準(zhǔn)旨在建立復(fù)雜介質(zhì)條件下污染場地?fù)]發(fā)類有機物多相傳輸擴散環(huán)境風(fēng)險精準(zhǔn)高效表征的技術(shù)框架與應(yīng)用流程及相關(guān)技術(shù)規(guī)范，為復(fù)雜介質(zhì)場地?fù)]發(fā)類有機污染物環(huán)境風(fēng)險的精準(zhǔn)高效量化表征提供快捷方法與實用量化模型，（二）科學(xué)實效原則應(yīng)立足工程實踐需求，在保證科學(xué)性的基礎(chǔ)上，注重方法的可操作性和時效性。根據(jù)不同階段的評估目標(biāo)和數(shù)據(jù)條件，建立分層次、分階段的量化表征策略，突出能簡不繁，通過數(shù)值模擬、統(tǒng)計模型和機器學(xué)習(xí)分類模型，實現(xiàn)精準(zhǔn)高效的污染場地?fù)]發(fā)類有機物環(huán)境風(fēng)險評估，切實服務(wù)于地下水污染防治決策。（三）可行易推原則本規(guī)范評價方法具有普遍適用性，對實際應(yīng)用具有指導(dǎo)性，易于推廣使用。五、主要技術(shù)條款說明（一）適用范圍本指南規(guī)定了復(fù)雜介質(zhì)污染場地?fù)]發(fā)類有機物多相傳輸擴散環(huán)境風(fēng)險量化表征的技術(shù)框架與應(yīng)用流程，為場地與區(qū)域地下水污染環(huán)境風(fēng)險評估與風(fēng)險管控提供方法與技術(shù)支撐。本指南適用于層狀異質(zhì)松散多孔介質(zhì)、裂隙(巖溶)化介質(zhì)等復(fù)雜場地高精度快速量化表征揮發(fā)類有機污染物導(dǎo)致的環(huán)境風(fēng)險精準(zhǔn)量化表征。（二）規(guī)范性引用文件本標(biāo)準(zhǔn)引用了下列文件或其中的條款。GB5749生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB50137城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)GB/T14157水文地質(zhì)術(shù)語GB/T14848地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB366000-2018土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)HJ25.2—2019 建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控和修復(fù)監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則HJ25.3—2019建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則HJ25.5—2019 污染地塊風(fēng)險管控與土壤修復(fù)效果評估技術(shù)導(dǎo)則HJ25.6—2019 污染地塊地下水修復(fù)和風(fēng)險管控技術(shù)導(dǎo)則HJ610環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則地下水環(huán)境HJ839環(huán)境與健康現(xiàn)場調(diào)查技術(shù)規(guī)范橫斷面調(diào)查HJ/T164地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（三）工作內(nèi)容和流程工作內(nèi)容主要包括：明確量化表征目標(biāo)與應(yīng)用場景復(fù)雜介質(zhì)污染場地環(huán)境風(fēng)險時空演化概念模型構(gòu)建復(fù)雜介質(zhì)污染場地環(huán)境風(fēng)險量化表征模型類型篩選復(fù)雜介質(zhì)污染場地環(huán)境風(fēng)險量化表征基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備復(fù)雜介質(zhì)污染場地環(huán)境風(fēng)險量化表征模型構(gòu)建復(fù)雜介質(zhì)污染場地環(huán)境風(fēng)險量化表征不確定性評價復(fù)雜介質(zhì)污染場地環(huán)境風(fēng)險量化表征數(shù)字模擬與診斷系統(tǒng)復(fù)雜介質(zhì)污染場地環(huán)境風(fēng)險量化表征結(jié)果應(yīng)用復(fù)雜介質(zhì)環(huán)境風(fēng)險評估其他特征概化主要包括：確定大氣降水入滲補給特征，大氣降水入滲補給特征包括有無大氣降水入滲補給、大氣降水入滲補給強度時空變化特征；確定包氣帶特征，所述包氣帶特征包括介質(zhì)類型、巖性結(jié)構(gòu)、介質(zhì)非均質(zhì)性與各向異性特征；確定飽水帶特征，所述飽水帶特征包括介質(zhì)類型、含水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、滲流維度、流態(tài)、介質(zhì)非均質(zhì)性和各向異性特征；確定污染源特征，所述污染源特征包括關(guān)注污染物相態(tài)、關(guān)注污染物類型、污染源空間分布特征、源強變化和動態(tài)特征；確定地下水污染防控與修復(fù)特征：所述地下水污染防控與修復(fù)特征包括有無地下水污染防控與修復(fù)措施、地下水污染防控與修復(fù)措施類型、地下水污染防控與修復(fù)措施時空分布特征；確定抽注水井源匯特征，所述抽注水井源匯特征包括有無抽注水井、抽注水井空間分布特征、抽注水井水量動態(tài)特征；確定地表水與地下水交互特征：地表水與地下水交互特征包括有無二者交互、地表水體空間分布特征、地表水體水位動態(tài)特征；確定地下水污染物遷移轉(zhuǎn)化過程類型，包括；平流過程、彌散過程、吸附解吸過程、降解過程、揮發(fā)過程等；確定邊界條件特征，所述邊界條件特征包括水動力場邊界條件特征與水化學(xué)場邊界條件特征；確定初始條件特征，所述初始條件特征包括水動力場初始條件特征與水化學(xué)場初始條件特征。技術(shù)流程見下圖：圖1：污染場地?fù)]發(fā)類有機物多相傳輸擴散環(huán)境風(fēng)險量化表征技術(shù)框架與流程六、編制過程編制組主要開展以下調(diào)查和研究工作：2023年6月，由項目承擔(dān)單位中國科學(xué)院大學(xué)牽頭，召開了《污染場地?fù)]發(fā)類有機物多相傳輸擴散環(huán)境風(fēng)險量化表征技術(shù)指南》編制啟動會，成立了編制組。在項目研究基礎(chǔ)上確定了指南的定位、內(nèi)容和編制思路。明確了指南編制工作的計劃、時間安排和任務(wù)分工。2023年7月-12月，編制組調(diào)研了國內(nèi)外有關(guān)場地地下水有機污染物建模相關(guān)的導(dǎo)則、指南與其他標(biāo)準(zhǔn)性文件，以及相關(guān)研究與實施案例，系統(tǒng)梳理了我國已頒布實施的相關(guān)法規(guī)。經(jīng)反復(fù)研討，明確工作定位、適用范圍、主要內(nèi)容及工作流程等，完成指南編制大綱；2024年1月-8月，編制組多次召開研討會，根據(jù)已有研究成果，充分借鑒國內(nèi)外已發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化文件，組織編寫了《污染場地?fù)]發(fā)類有機物多相傳輸擴散環(huán)境風(fēng)險量化表征技術(shù)指南》（初稿）；2024年9月，根據(jù)中華環(huán)保聯(lián)合會組織召開了“污染場地?fù)]發(fā)類有機物多相傳輸擴散環(huán)境風(fēng)險量化表征技術(shù)指南”立項技術(shù)論證會，會議邀請了七位專家組成專家組，與會人員聽取了編制組的匯報，經(jīng)質(zhì)詢和討論，專家組認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)立項依據(jù)充分，編制單位具有較好的工作基礎(chǔ)，專家組同意該項團體標(biāo)準(zhǔn)立項。2024年9月-10月，根據(jù)論證會專家意見，編制組內(nèi)部多次研討、修改后形成《污染場地?fù)]發(fā)類有機物多相傳輸擴散環(huán)境風(fēng)險量化表征技術(shù)指南》（討論稿）及編制說明；2024年10月，中華環(huán)保聯(lián)合會組織召開了征求意見前技術(shù)審查會。針對征求意見前技術(shù)審查會專家意見，編制組形成了《污染場地?fù)]發(fā)類有機物多相傳輸擴散環(huán)境風(fēng)險量化表征技術(shù)指南》（征求意見稿）及編制說明。七、對實施本指南的建議應(yīng)盡快開展典型復(fù)雜場地?fù)]發(fā)類有機污染物多相傳輸擴散模型研究，量化場地?fù)]發(fā)類有機污染物環(huán)境風(fēng)險隨情景條件及時空變化的特征與規(guī)律，構(gòu)建典型復(fù)雜場地?fù)]發(fā)類有機污染物多相傳輸擴散的環(huán)境風(fēng)險精準(zhǔn)評估模型，利用統(tǒng)計模型和機器學(xué)習(xí)實現(xiàn)精準(zhǔn)高效的環(huán)境風(fēng)險評估和分類。依據(jù)場地條件及暴露情景，準(zhǔn)確量化各類風(fēng)險的時空變化，表征各類風(fēng)險評估結(jié)果的不確定性科學(xué)劃分鳳險等級與風(fēng)險分區(qū)。通過典型污染場地示范應(yīng)用，快速推動本指南的科學(xué)有效應(yīng)用。在具體實施過程中，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制至關(guān)重要。應(yīng)建立規(guī)范的數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量控制體系，加強現(xiàn)場調(diào)查和監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性評估，建立數(shù)據(jù)可靠性分級制度。同時，相關(guān)單位需要加強技術(shù)儲備，包括培養(yǎng)專業(yè)建模人才隊伍、建立風(fēng)險量化表征模型應(yīng)用案例庫、開展技術(shù)培訓(xùn)和經(jīng)驗交流等。