基于土壤气挥发通量的污染场地三氯甲烷健康风险评估

我国现行技术导则在评估VOCs呼吸暴露途径健康风险时推荐Johnson-Ettinger(J&E)模型,该模型虽然简单易用,但在实际应用中存在过于保守的问题,采用双元平衡模型(dual equilibrium desorption,DED)对J&E模型进行校正后可以在一定程度上克服该问题。为准确评估实际场地中VOCs呼吸暴露风险,探索JE-DED模型在预测实际场地中VOCs呼吸暴露途径健康风险的适用性,选取苏州某污染场地面积约314 m^(2)的重污染区域开展三氯甲烷土壤气挥发通量研究进行精细化风险评估,并与基于土壤中三氯甲烷浓度采用J&E模型和JE-DED模型的计算结果进行比较。多手段风险评估结果显示,评价区域三氯甲烷呼吸暴露途径的人体致癌健康风险水平超过可接受水平1.00×10^(-6);就本场地而言,相对于基于土壤浓度风险评估,以基于实测土壤气挥发通量的风险评估结果来表征研究区域整体暴露风险水平更加稳定;研究区域土壤三氯甲烷浓度整体偏高,J&E和JE-DED模型计算的风险水平无明显差异;通过数据模拟发现,针对该场地,当三氯甲烷浓度<6 mg·kg^(-1)时,能更好地发挥JE-DED模型的优势。该场地三氯甲烷健康风险评估结果表明,基于实测土壤气挥发通量能够一定程度上避免基于土壤浓度计算带来的偶然性结果;JE-DED模型在较低浓度时,才能发挥优势。

非均质场地土壤VOCs通量衰减预测与风险评估

为反映实际场地源强或挥发通量的衰减对室内风险的影响,以某挥发性有机污染场地为例,在原有Jury模型基础上增加了建筑物底板及场地地层垂向异质性对传输通量的影响作用,比较了J&E模型与Jury模型在预测挥发通量,室内空气浓度、健康风险评估结果的差异及影响因素.结果表明:J&E模型预测进入室内的苯通量恒定,与实际场地存在源衰减不符.Jury模型可反映源通量衰减、包气带土壤和建筑底板的阻滞对室内浓度及风险的影响;Jury模型中的暴露区间设定是影响风险水平的关键因素.源形成初期,即T1情景下,暴露期只有两个点位超出可接受风险水平;中期T2情景下,4个点位超出风险可接受水平,后期T3情景下,7个点位超出风险可接受水平,而J&E模型为恒定源,不同时期均为7个点位超标.总体而言,Jury模型考虑了污染源衰减及上方覆盖土壤的阻滞作用,相对J&E模型更为合理.

中国不同气候带植被挥发性有机化合物通量与生态系统演替的相关性

从群落水平和生态系统演替的角度对中国热带、亚热带和温带生态系统植物挥发性有机化合物 (VOC)通量的研究表明 ,异戊二烯通量呈现出在生态系统演替的早期到中期阶段随着演替的进行而升高 ,在先锋性灌木和乔木阶段达到高峰 ,然后又随着演替的发展而逐渐下降的演替格局 ,而其他VOC通量则有随着演替的进行而上升的趋势。生态系统不同演替阶段异戊二烯通量的变化可能与植物获取养分氮有关 ;根据植物VOC释放通量的生态演替格局 ,可以建立全球陆地生态系统的VOC模型 ,对大气化学过程中的VOC时空动态进行很好的模拟。

夏玉米施用控释尿素的土壤氨挥发特征

探明控释尿素在夏玉米田间土壤中氨挥发损失的规律,为合理施肥、提高氮素利用率提供依据,采用田间定位试验和氨挥发动态密闭室监测方法研究控释尿素对夏玉米田间土壤氨挥发的影响。结果表明：1）夏玉米各时期施用控释尿素各处理的土壤氨挥发通量、氨挥发累积损失量、损失率及时段氨挥发通量均显著低于施用普通尿素处理,且氨挥发累积损失量、损失率及时段氨挥发通量随总氮素施用量的降低而减少,即普通尿素〉常量控释尿素〉控释尿素减氮10%〉控释尿素减氮20%〉控释尿素减氮30%。2）夏玉米施用控释尿素处理的土壤氨挥发高峰期比施普通尿素处理推迟2～3d,且气温、降水、灌溉、施肥方式等因素可对夏玉米不同施肥期的土壤氨挥发通量和氨挥发累积损失量造成一定影响,但总体变化相对平缓。

耕作方式对早稻-再生稻稻田氨挥发的影响

为比较不同耕作方式下早稻-再生稻稻田的氨挥发排放差异,采用随机区组设计,以中稻品种丰两优香1号为材料,按冬前是否翻耕和插秧前旋耕情况,设置4种耕作方式:翻耕一次旋耕一次(T1)、翻耕一次旋耕两次(T2)、不翻耕旋耕两次(T3)和不翻耕旋耕3次(T4),观察4种耕作方式下土壤氨挥发、田面水NH4+-N变化及产量,以期为早稻-再生稻稻田有效降低氨挥发提供理论依据。结果表明,2019年水稻各生育期不同处理的氨挥发累积量分别占施氮量的6.6%—18.8%、5.6%—13.7%、9.5%—25.2%和7.9%—21.9%,其早稻和再生稻各处理氨挥发排放强度均达到显著水平,各处理氨挥发通量、累积量及排放强度大小均为T3>T4>T1>T2;耕作方式既影响氨挥发又影响早稻产量,不同耕作处理下水稻产量均呈现T2>T1>T4>T3的趋势,即氨挥发与水稻产量呈现此消彼长的关系,T2的氨挥发损失最小而产量最高,主要原因是该耕作方式通过改善土壤结构减少了氮素损失。以上分析表明,翻耕一次旋耕两次(T2)可减少氨挥发排放,促进水稻生长发育,有利于提高水稻产量,是值得推荐采用的适宜早稻-再生稻生产的耕作方式。

焦化场地包气带区土壤苯的精细化风险评估

苯系物是以煤炭为原料的焦化企业主要挥发类有机污染物(VOCs).我国现行技术导则在评估VOCs呼吸暴露健康风险时推荐Johnson-Ettinger(J&E)蒸气入侵模型,该模型简单易用,但在某些实际场地应用中存在过于保守的问题,采用双元平衡模型(Dual Equilibrium Desorption,DED)对J&E模型进行校正后可以在一定程度上克服该问题.基于河北省某焦化厂前期土壤调查结果,选取约30000 m 2污染较重的区域开展苯土壤气通量专项调查并进行精细化风险评估,采用J&E-DED模型计算苯的室内呼吸暴露途径健康风险,并与基于J&E模型和实测土壤气挥发通量计算的风险结果进行比较.结果表明:①基于J&E模型、J&E-DED模型、实测土壤气挥发通量计算研究区域土壤苯的致癌健康风险均超过1.00×10^(-6),对人体存在不可接受的致癌风险.②基于J&E-DED模型计算的风险值比基于J&E模型计算的风险值更接近于基于实测土壤气挥发通量计算的风险值.③当场地土壤性质偏砂性时,可为土壤气中VOCs的扩散迁移提供相对贯通的自由通道,致使整个污染区域土壤气的浓度和风险分布比较均匀.④对J&E-DED模型评估苯室内人体呼吸暴露健康风险时的敏感性参数进行分析发现,地基裂隙中空气体积比对结果的影响最明显(达190.6%),影响最小的是土壤孔隙水体积比和土壤容重,其他参数对结果均有比较明显的影响.研究显示,该场地地质条件下,J&E-DED模型对于反映土壤中苯的人体健康风险具有较好的适用性,可以在一定程度上克服J&E模型计算结果过于保守的问题.

菜地氨挥发损失及影响因素原位研究

为获得菜地氨挥发通量和氨挥发损失率,并探讨其与环境影响因素之间的关系,于2009年1月～2009年5月,采用由风洞系统-大气气态污染物连续收集与在线分析装置和离子色谱联用组成的、时间分辨率为15min的氨挥发在线测定系统,用模拟试验方法对菜地(蔬菜上海青和生菜)施用尿素氨挥发特征进行研究.结果表明,系统氨气收集效率为(92.6±3.4)%;以施肥后连续采样15d的氨累积挥发量作为总挥发量,前12d的累积挥发量平均占总挥发量的(85.4±5.2)%.上海青撒施基肥和撒施追肥的氨挥发损失为23.6%和21.3%,生菜穴施基肥和撒施追肥的氨挥发损失率为17.6%和24.0%.菜地氨挥发主要发生在施肥后2～3周内,氨挥发通量与施氮量明显正相关,而氨挥发损失率与施氮量负相关.总体趋势上,氨挥发通量与土壤温度(r=0.041,p<0.05)、空气温度(r=0.049,p<0.01)明显正相关,与空气湿度、土壤水分相关性不明显.温度是影响菜地氨挥发的主要因子.

洱海北部地区不同施氮强度对水稻季稻田氨挥发的影响

为明确洱海北部地区农田氨挥发损失规律及其影响因素,采用密闭室通气法研究了洱海北部地区水稻季不同施氮量对田面水氨挥发损失的影响,同时测定了田面水NH4+-N浓度、NO3--N浓度、pH值等氨挥发影响因素的变化。结果表明:在施入基肥后,氨挥发通量在第3 d达到峰值后呈波动下降趋势,9 d后氨挥发停止,在施入孕穗肥后,氨挥发通量在第1~2 d内到达顶点而后迅速下降,5 d后氨挥发停止;不同施氮水平与各生育期的氨挥发累积量呈极显著正相关(相关系数在0.839以上),不同生育期的氨挥发累积量表现为:基肥】孕穗肥,施氮处理的氨挥发累积量为15.23~55.45 kg hm-2,而氨挥发损失率在11.28%~15.40%之间;田面水NH4+-N浓度到峰值时比氨挥发通量达最大值时早1 d,当NH4+-N浓度小于10 mg L-1后时不利于田面水氨挥发损失;不同施氮量的氨挥发通量和田面水NH4+-N浓度呈极显著正相关(相关系数为0.624),与田面水pH值、NO3--N浓度则无显著相关。因此,施肥后5~9 d内是控制氨挥发损失的关键时期,而施氮量和田面水NH4+-N浓度的变化是决定氨挥发损失量的关键因素之一。

基于嗅觉效应的土壤二甲基二硫醚修复目标值制定

我国现行风险评估导则多采用基于土壤中污染物质量分数的Johnson-Ettinger(J&E)模型评估VOCs呼吸暴露健康风险,但对于土壤中异味污染物的特殊性考虑不足。以某农药污染地块土壤中异味污染物二甲基二硫醚为研究对象,分析了二甲基二硫醚在土壤与土壤气中的赋存状态,采用土壤气挥发通量与J&E模型分别计算室内呼吸暴露途径的健康与环境风险,探索基于异味污染物对人体嗅觉效应的土壤修复目标值制定方法。结果表明,土壤中二甲基二硫醚最高检出质量分数与土壤气挥发通量最大值检出点位一致,其余点位土壤气中二甲基二硫醚均有不同程度检出而土壤只有2个点位有检出;二甲基二硫醚作为挥发性比较强的有机物更容易赋存于土壤气相中,采用土壤气挥发通量测试结果来表征二甲基二硫醚的环境风险会更加客观可信。研究区域内二甲基二硫醚人体健康风险可接受,但室内暴露质量浓度最高值为5.28 mg·m^(-3),超过了污染物嗅阈值,存在异味引起的环境风险。基于嗅觉效应采用土壤气挥发通量制定的修复目标值为0.193 mg·kg^(-1),相比J&E模型提高了一个数量级,修复方量减少约29.75%。基于土壤气挥发通量综合考虑健康风险和嗅觉阈值进行风险评估与土壤修复目标值的制定,既能确保异味污染地块安全利用,又在一定程度上避免了过度修复的问题。本研究结果可为异味污染地块的环境管理提供参考。