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上海市典型行业退役场地土壤和地下水石油烃污染碳链组分特征及风险评估

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环境科学研究 2024年

作者：吉敏杨洁张施阳李晓曼李青青上海市环境科学研究院

我国目前对石油烃污染场地的健康风险评估方法在规范中并未明确，为探究不同行业退役场地石油烃污染特征及其对健康风险评估结果的影响，本研究在上海市目前主要工业行业类型中选取其中5类数量较多的典型行业退役场地，开展重点污染区... 详细信息

我国目前对石油烃污染场地的健康风险评估方法在规范中并未明确，为探究不同行业退役场地石油烃污染特征及其对健康风险评估结果的影响，本研究在上海市目前主要工业行业类型中选取其中5类数量较多的典型行业退役场地，开展重点污染区域土壤和地下水石油烃(C5～C40)含量水平和碳链组分分析。结果表明：石油烃在土壤和地下水中有明显积累，土壤石油烃C5～C40检出范围为165～10 105.6 mg/kg，地下水石油烃C5～C40检出范围为0.098～17 634 mg/L。从石油烃碳链分配比例来看，以使用润滑油为主的机械制造业和金属结构制造业土壤与地下水石油烃分布趋势一致，均以高碳链的芳香烃和脂肪烃为主；以油品作为原料的涂料制造业、香料制造业、橡胶和塑料制品业土壤石油烃均以高碳链脂肪烃为主，地下水石油烃则以低碳链芳香烃为主。蒙特卡洛模拟结果显示，各类型污染场地土壤石油烃中脂肪烃和芳香烃的C10～C12含量占比对场地的风险水平影响最大，地下水石油烃中脂肪烃C13～C16含量占比对场地风险水平影响较大，土壤和地下水石油烃均为低碳链(C16以下)含量对场地风险水平的敏感性较强。研究显示，不同类型石油烃污染场地土壤和地下水石油烃碳链分配情况并不一致，应分别对土壤和地下水开展石油烃碳链含量精细化检测，这对摸清污染场地的石油烃的污染类型，以及制定合理的石油烃的风险控制值是非常必要的。

关键词：退役场地石油烃污染碳链组分风险水平

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地下水中氯苯类污染物的自然衰减微生物响应

环境科学与技术 2024年第5期47卷 172-178页

作者：张婉莹李青青张施阳周栋郭琳杨洁上海市环境科学研究院上海200233 国家环境保护城市土壤污染控制与修复工程技术中心上海200233 上海市减污降碳管理运行技术中心上海200235

监控自然衰减技术作为多相抽提措施后的绿色联合修复技术,在氯苯类污染物地下水修复工程案例中存在空白,其修复效果及作用机制尚不明确。该研究以氯苯类污染场地地下水多相抽提后污染源727 d的自然衰减监控为基础,从实际工程案例的角度... 详细信息

监控自然衰减技术作为多相抽提措施后的绿色联合修复技术,在氯苯类污染物地下水修复工程案例中存在空白,其修复效果及作用机制尚不明确。该研究以氯苯类污染场地地下水多相抽提后污染源727 d的自然衰减监控为基础,从实际工程案例的角度出发,评价氯苯类污染物的自然衰减能力,探讨作用机制。研究结果表明:在自然衰减的727d中,浅层地下水中1,2-二氯苯、1,4-二氯苯的质量浓度整体上呈下降趋势,但不符合一阶衰减模型;在416 d时,1,2-二氯苯、1,4-二氯苯在脱氯菌的作用下向氯苯转化;在529 d时,存在氯苯向苯的脱氯转化。在中试开展前,场地内地下水中可能的脱氯降解菌属以Desulfomonile、Geobacter、Deha-lobacter、Desulfovibrio为主,中试后416 d优势菌属转变为Pseudomonas,到727 d转变为Dehalogenimonas、Pseudomonas、Desulfovi-brio。二氯苯降解至一氯苯阶段,需要更多的脱氯菌参与,群落多样性水平较低;一氯苯降解至苯阶段,群落结构更接近无污染状态,群落多样性水平较高。中试后416 d内细菌群落结构向有氧菌转化,416 d后向厌氧菌转化。该研究可为氯苯类污染地下水经济、绿色修复提供参考依据。

关键词：氯苯类污染场地地下水修复自然衰减多相抽提

基于GIS的上海市不同功能区土壤重金属污染评价及健康风险评估

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环境工程技术学报 2022年第4期12卷 1226-1236页

作者：张施阳上海市环境科学研究院

为探明上海市土壤重金属污染水平,对上海市公园、交通、教育、居住、企业和农田6个功能区70个表层土壤样品中的8种重金属浓度进行测定,采用污染指数评价法和健康风险模型对不同功能区的重金属污染水平和人体暴露风险进行评估,并在GIS支... 详细信息

为探明上海市土壤重金属污染水平,对上海市公园、交通、教育、居住、企业和农田6个功能区70个表层土壤样品中的8种重金属浓度进行测定,采用污染指数评价法和健康风险模型对不同功能区的重金属污染水平和人体暴露风险进行评估,并在GIS支持下对土壤重金属空间分布格局进行分析。结果表明:土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn浓度平均值分别为8.03、0.22、62.73、35.52、0.19、33.67、29.54和116.78 mg/kg,Cd、Cu、Hg、Pb和Zn浓度超过上海市土壤背景值,其中Hg、Cd、Pb富集现象明显,浓度高值集中于中心城区;10%采样点呈现重度污染,15.7%采样点为中度污染,污染指数较高区域主要位于市区、西部以及东北部郊区;从不同功能区来看,交通区和企业区分别达重度和中度污染,且Cu、Hg、Cd等污染指数较高。人体健康风险评估结果显示:各功能区总致癌风险依次为企业区>交通区>居住区>农田区>教育区>公园区,其中As为致癌风险的主要贡献元素,高风险区域集中于市区及南部郊区;总非致癌风险依次为居住区>农田区>教育区>交通区>企业区>公园区,As、Pb、Ni是影响非致癌风险的主要污染物,超风险点位位于偏东部区域。研究显示,城市土壤重金属在不同的污染评价方式下,会表现出差异化的空间分布特征,且各功能区相对污染程度存在一定区别。

关键词：土壤重金属功能区空间分布污染评价健康风险评估

钢铁厂遗留场地土壤重金属和多环芳烃的污染特征及健康风险评价

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环境污染与防治 2022年第10期44卷 1336-1342页

作者：张施阳上海市环境科学研究院上海200233

以某钢铁厂遗留场地为例,采集29个点位115个不同深度的土壤样品,分析10种重金属和8种多环芳烃(PAHs)的残留含量、分布特征及污染来源,并对超标污染物开展健康风险评价。结果表明,土壤中Cu、Pb、Sb、Co、V超出对照点浓度水平,PAHs中以(C... 详细信息

以某钢铁厂遗留场地为例,采集29个点位115个不同深度的土壤样品,分析10种重金属和8种多环芳烃(PAHs)的残留含量、分布特征及污染来源,并对超标污染物开展健康风险评价。结果表明,土壤中Cu、Pb、Sb、Co、V超出对照点浓度水平,PAHs中以(Chr)、苯并(a)芘(BaP)、苯并(a)蒽(BaA)的检出率较高(>45%),7种致癌性PAHs总和的平均值为6.30 mg/kg,局部质量浓度可达203.10 mg/kg。除Ni、Be、Co、V在饱和带土壤浓度较高外,其余重金属及PAHs含量总体均随深度的增加而下降。土壤污染物主要有3种来源,分别为交通和燃烧混合源、工业生产源以及成土母质源。与《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)中第一类用地筛选值相比,As、Pb、Co、V等4项重金属以及BaA、苯并(b)荧蒽(BbF)、BaP、茚并(1,2,3-cd)芘(InP)、二苯并(a,h)蒽(DBA)等5项PAHs超标。超标污染物在居住用地条件下具有一定的风险,应实施土壤修复/管控工程以保障土地安全利用。

关键词：遗留场地重金属多环芳烃污染特征健康风险评价

挥发性有机污染土壤开挖异味风险评估及控制对策

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环境科学研究 2022年第9期35卷 2185-2194页

作者：张施阳李青青杨洁上海市环境科学研究院上海200233

为应对挥发性有机物(VOCs)污染土壤修复开挖过程中的异味污染问题,建立异味风险预测模型,评估其潜在风险具有重要的现实意义.本文通过构建异味暴露概念模型,综合考虑土壤气扩散、土壤VOCs挥发、地下水溶质挥发等过程以估算污染源强释放... 详细信息

为应对挥发性有机物(VOCs)污染土壤修复开挖过程中的异味污染问题,建立异味风险预测模型,评估其潜在风险具有重要的现实意义.本文通过构建异味暴露概念模型,综合考虑土壤气扩散、土壤VOCs挥发、地下水溶质挥发等过程以估算污染源强释放速率,并结合高斯扩散模型模拟污染源向周边区域扩散过程,再以臭气强度作为异味表征手段,预测得到周边环境中的VOCs大气浓度及其对人体的嗅觉感官效应.某修复地块土壤开挖面积为2800 m2,深度3 m,涉及苯、甲苯、乙苯等9种异味物质,对其开挖过程中的异味扩散风险进行预测.结果表明:在开挖速率为150 m3/h的情况下,VOCs快速释放并扩散至周边20 m处某居民点形成的混合气体中以氯苯、苯、乙苯、甲苯这4个组分为主,浓度分别为6.86、2.35、1.56、0.85 mg/m3.进一步采用异味活度值(OAV)及ln(OAV)对VOCs的异味特征进行分析,识别得到乙苯为混合体系中的关键致嗅物质,故以该组分来表征VOCs的气味特性.由此得到,居民点呼吸区VOCs对应的臭气强度为3.09,开挖过程中周边居民将明显感到臭味.基于模型敏感性分析识别了影响异味风险的关键参数,主要为敏感目标距离(x_(air))、土壤污染浓度(Cs)、土壤开挖速率(Q)、土壤空气体积比(θ_(air))及大气风速(U_(air))等.从降低公众受异味影响的角度出发,提出了包括优化土壤修复工艺、控制区域土壤状况以及关注气象影响等控制对策,以期有效控制土壤中异味扩散引起的负面效应.

关键词：挥发性有机物(VOCs) 修复开挖异味风险模型预测异味控制

H2O2供氧强化地下水中TCE的好氧微生物降解研究

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H2O2供氧强化地下水中TCE的好氧微生物降解研究

作者：张施阳华东理工大学

学位级别：硕士

三氯乙烯(Trichloroethylene, TCE)是一种普遍的有机污染物,在土壤和地下水中普遍存在,对环境污染严重。好氧生物降解法是一种去除TCE的有效方法,但地下水环境中溶解氧浓度较低,需要不断供给氧,才能满足好氧降解条件。本研究以H2O2作为... 详细信息

三氯乙烯(Trichloroethylene, TCE)是一种普遍的有机污染物,在土壤和地下水中普遍存在,对环境污染严重。好氧生物降解法是一种去除TCE的有效方法,但地下水环境中溶解氧浓度较低,需要不断供给氧,才能满足好氧降解条件。本研究以H2O2作为供氧剂,从受氯代烃污染的场地土壤样品中富集筛选得到能高效降解TCE并能耐受H2O2的菌群,TCE降解菌群的最佳pH7.0左右,最佳接种量为10%。通过逐步提高/H2O2浓度,提高菌群对其耐受性,能够在8mM H2O2供氧条件下,12d内基本降解120mg/L的TCE。通过测定菌群的抗氧化酶活性,发现菌群主要通过诱导过氧化氢酶(Catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)和过氧化物酶(Peroxidase, POD)来分解H202并解除毒性。分子克隆实验表明,该菌群主要包括5类细菌,分别属于Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria和Gammaproteobacteria三个纲,主要菌种归为Bordetella, Stenotrophomonas, Sinorhizobium, Variovorax和Sphingobium五个属。采用简并引物PCR检测该菌群降解TCE的关键编码基因表明,诱导型苯酚羟化酶参与TCE的环氧化反应。在H2O2供氧的应用方面,对于已筛选得到的2株TCE高效降解菌(Burkholderia cepacia和Pseudomonas putida),采用4mM的H2O2供氧,发现它们对TCE的降解速率分别达到1.201mg/L·day和1.144mg/L·day。本文通过对H2O2供氧下TCE共代谢菌群的筛选研究,深化了对H2O2供氧条件下TCE生物降解规律的认识,为生物强化修复氯代烃污染地下水提供支持。

关键词：三氯乙烯地下水污染好氧生物降解过氧化氢菌群结构

基于嗅觉效应的土壤苯系物关键因子识别及安全阈值研究

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环境科学学报 2022年第8期42卷 390-396页

作者：张施阳吉敏李青青杨洁黄沈发上海市环境科学研究院上海200233

以某化工退役地块为例,从化学浓度及异味贡献两个角度对比了典型土壤气样品中苯系物的污染特征;并从嗅觉效应的角度,研究推导了基于嗅觉效应的主要致嗅组分土壤安全阈值,为污染地块异味风险控制提供理论依据.该地块土壤气组分中以苯浓... 详细信息

以某化工退役地块为例,从化学浓度及异味贡献两个角度对比了典型土壤气样品中苯系物的污染特征;并从嗅觉效应的角度,研究推导了基于嗅觉效应的主要致嗅组分土壤安全阈值,为污染地块异味风险控制提供理论依据.该地块土壤气组分中以苯浓度最高,其次为氯苯,分别占苯系物总质量浓度的67.3%和10.1%.从异味贡献来看,核心致嗅成分为乙苯,占土壤气总异味活度值的53.2%;其次为甲苯,异味贡献平均占比为14.1%.基于地块未来公园绿地规划,构建了长期及短期两种异味暴露场景下的概念模型和计算公式.经分析计算,短期(涉及建设开挖)的异味暴露风险较长期异味暴露风险更需引起关注.土壤中关键致嗅因子乙苯、甲苯、苯、间/对-二甲苯的土壤异味安全阈值分别为12.9、35、559.3和60.7 mg·kg^(-1).将计算所得的安全阈值与现行土壤标准相较,以甲苯和间/对-二甲苯的反差最为显著.研究结果表明:存在异味的污染地块,应同时兼顾考虑毒理学健康效应和基于嗅觉效应的安全阈值,确保污染地块的安全利用.

关键词：土壤苯系物土壤气致嗅物质安全阈值

H_2O_2供氧条件下Burkholderia cepacia好氧降解三氯乙烯和苯酚的共代谢机理

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华东理工大学学报（自然科学版） 2015年第1期41卷 48-53,71页

作者：张施阳朱瑞利李辉刘勇弟华东理工大学资源与环境工程学院上海200237

氯代有机溶剂与酚类化合物复合污染地下水的现象较为普遍,但地下水环境中溶解氧缺乏,好氧微生物降解作用难以发挥。本文驯化好氧微生物Burkholderia cepacia耐受高浓度H2O2,并利用H2O2作为供氧源降解地下水环境中的三氯乙烯(TCE)和苯酚... 详细信息

氯代有机溶剂与酚类化合物复合污染地下水的现象较为普遍,但地下水环境中溶解氧缺乏,好氧微生物降解作用难以发挥。本文驯化好氧微生物Burkholderia cepacia耐受高浓度H2O2,并利用H2O2作为供氧源降解地下水环境中的三氯乙烯(TCE)和苯酚。结果表明,对于Burkholderia cepacia的生长过程,H2O2的最佳投加量为4mmol/L,加入H2O2后,会短暂抑制TCE降解,但最终大幅提高了TCE的降解率,达到79.80%。动力学分析表明,在H2O2供氧条件下,共代谢苯酚与TCE的比降解速率可以由Monod模型和Haldane模型分别进行描述,且显著相关。研究结果为好氧微生物控制地下水环境中的TCE和苯酚复合污染提供了科学依据。

关键词：三氯乙烯苯酚过氧化氢 Burkholderia cepacia 好氧生物降解

上海市典型工业用地土壤和地下水重金属复合污染特征及生态风险评价

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环境科学 2022年第12期43卷 5687-5697页

作者：李晓曼李青青杨洁黄沈发张施阳吉敏上海市环境科学研究院国家环境保护城市土壤污染控制与修复工程技术中心上海200233

针对上海市3类典型工业用地(化工、金属加工和危废治理)土壤和地下水中有毒有害6种重金属(As、Cd、Cr、Pb、Hg和Ni)的污染程度、分布特征和生态风险效应开展了分析和评价.结果表明,3类工业用地30个潜在污染区域土壤和地下水均受到重金... 详细信息

针对上海市3类典型工业用地(化工、金属加工和危废治理)土壤和地下水中有毒有害6种重金属(As、Cd、Cr、Pb、Hg和Ni)的污染程度、分布特征和生态风险效应开展了分析和评价.结果表明,3类工业用地30个潜在污染区域土壤和地下水均受到重金属污染,Cd、Cr、Pb、Hg和Ni在表层土壤中存在明显累积,As、Cr、Pb和Ni在地下水中存在明显累积,土壤中重金属含量和变异系数随着垂直深度的加深而逐渐降低,表明受人类活动扰动影响趋小.不同重金属污染来源不同,土壤中Cr和Hg主要来源于金属加工和危废治理业,Cd、Pb和Ni在3个行业土壤中均有累积;地下水中As主要来源于化工和危废治理行业,Cr主要来源于金属加工行业,Ni主要来源于金属加工和危废治理行业,Pb在3个行业地下水中均有累积.金属加工行业土壤和地下水内梅罗综合污染指数最高,重金属Cr、Pb和Ni存在明显的水土复合污染现象,可能与土壤重金属含量、迁移性和企业管理水平有密切关系.土壤和地下水重金属潜在生态风险处于轻度~中度范围,土壤中重金属Hg和Cd的潜在生态风险水平较高,主要受重金属毒性影响,地下水中重金属Ni的潜在生态风险水平较高,主要受重金属含量影响.

关键词：工业用地土壤地下水重金属复合污染生态风险评价