本发明涉及生态环境、土壤修复，尤其涉及一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法及其应用。
背景技术：
1、砷(arsen ic，as)是一种高毒性和高致癌性类金属，在土壤中迁移转化后易在作物中积累，并通过食物链在生物体内富集，对人类健康造成严重危害。砷及其化合物属于一类致癌物，慢性暴露会引发肺癌、皮肤癌和膀胱癌等恶性疾病。燃煤、农药生产、有色金属采选等人类活动可导致砷的释放和在土壤中的蓄集，化工、钢铁、焦化、有色金属冶炼等行业易产生砷污染。在世界范围内，随着经济快速发展和人口急剧增长导致污染物排放强度持续增加，大量砷通过人类活动进入土壤环境，引发了严重的土壤砷污染问题。土壤砷污染事件频发。
2、工矿企业关闭搬迁产生的污染地块土壤风险管控问题严峻，尽管全国土壤环境风险得到基本管控，土壤污染加重趋势得到初步遏制，重点建设用地安全利用得到有效保障，但土壤环境质量仍然堪忧。2万余家企业被纳入土壤污染重点监管单位名录，1700余个地块被纳入建设用地土壤污染风险管控和修复名录。通过对全国土壤污染状况进行调查，土壤总超标率达到16.1％。在无机污染物中，砷的点位超标率分别为2.7％。砷已经成为污染地块的首要污染物，在风险管控与修复名录中超标率达47％。因此，十分有必要对砷污染地块采取健全的环境管理策略以管控其对人体的健康风险。
3、从首次引入风险评估方法和理念至今，污染场地风险评估已经经历了近20多年的历程，积累了大量的应用经验，但在实践中也发现了很多问题。当前，在建设用地土壤污染修复实践中，修复目标值的制定主要依据《建设用地土壤污染风险评估技术导则》(hj25.3-2019)和《建设用地土壤污染修复目标值制定指南(试行)》。已有研究表明，砷在自然界中的存的形态通常包括无机砷和有机砷，其中无机砷毒性较大，尤其是三价砷化合物，且土壤中以无机砷为主。基于无机砷的毒性和暴露特性，采用现行导则规定的风险评估方法计算的土壤中砷风险控制值远低于绝大部分地区的土壤背景值。大部分(84.2％)砷污染地块套用土壤污染筛选值作为修复目标值开展土壤污染修复活动，这种基于现有单一土壤污染风险管控标准的做法不能有效满足差异化土壤污染防治需求，同时可能导致过度修复和经济的极大浪费，无实际应用意义。此外，《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(gb36600-2018)中也将土壤背景参考值下限20mg/kg作为第一类用地风险筛选值。因此，现行导则规定的风险评估方法对于土壤中砷风险控制值的计算是无效的。
4、鉴于，土壤污染修复实践中，存在简单套用筛选值造成过度修复的情况。而且，多是基于污染物总量，较少考虑污染物形态和迁移归趋，大多评估结果过于保守。因此，亟需为进一步规范和指导砷污染土壤修复目标值的计算方法。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是提供一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法及其应用，所述方法符合多层次/精细化风险评估原则，理论上承接了现行土壤污染风险评估、风险管控、修复、风险管控效果评估、修复效果评估、后期管理等相关技术导则，为砷污染场地土壤修复目标值的制定提供了依据，将有效避免污染场地的过度修复，有效避免污染场地过度修复情况的发生，同时，对深化建设用地可持续性环境管理的认识也具有现实意义。
2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法，其特征在于，步骤为：
3、获取目标用地的土壤污染调查资料，根据土壤污染调查资料,确定所述目标用地的建设用地类型,并基于所述土壤污染调查资料以及所述建设用地类型识别所述目标用地的潜在暴露风险，得到风险识别结果；
4、基于风险识别结果，选择暴露模型，通过所述暴露模型进行暴露量计算，得到所述目标用地砷的暴露量计算结果；
5、基于风险识别结果，依据hj25.3确定所述目标用地砷的相关毒性参数；
6、基于风险识别结果和砷的相关毒性参数，计算土壤砷在对应暴露途径中的等效致癌风险，确定总等效风险cr；
7、依据总等效风险cr、砷的暴露量和砷的相关毒性参数，反推计算所述目标用地的地块土壤风险控制值crg，所述地块土壤风险控制值crg即为所述目标用地的土壤砷的修复目标值。
8、本发明的有益效果是：采用本专利方法计算的土壤风险控制值均大于第一类用地筛选值，小于第一类用地管制值，且均大于第二类用地筛选值，小于第二类用地管制值，以此作为土壤砷的修复目标值更具实际意义，为砷污染场地土壤修复目标值的制定提供了依据，将有效避免污染场地的过度修复，有效避免污染场地过度修复情况的发生。本计算方法基于等效风险理念，符合多层次/精细化风险评估原则，理论上承接和发展了现行土壤污染风险评估、风险管控、修复、风险管控效果评估、修复效果评估、后期管理等相关技术导则。
9、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
10、进一步，所述获取目标用地的土壤污染调查资料，根据土壤污染调查资料,确定所述目标用地的建设用地类型的步骤包括：
11、根据所述土壤污染调查资料以及《城市用地分类与规划建设用地标准》确定所述目标用地的建设用地类型；
12、其中，所述土壤污染调查资料包括：地块用地历史、地块用地规划、土壤污染状况详细调查结果、地块土壤的理化性质分析数据、特征污染物砷的污染程度和污染分布空间、周边敏感人群及建筑物信息；
13、所述建设用地类型包括：以住宅用地为代表的第一类用地和以工业用地为代表的第二类用地。
14、进一步，基于所述土壤污染调查资料以及所述建设用地类型识别所述目标用地的潜在暴露风险的步骤包括：
15、分析所述目标用地的土壤污染调查资料，判断所述目标用地是否存在暴露风险，若污染源、暴露途径以及受体均存在，则代表存在暴露风险；
16、其中，所述暴露途径包括：经口摄入土壤、皮肤接触土壤和吸入土壤颗粒物；所述受体包括：成人和儿童。
17、进一步，所述得到风险识别结果的步骤包括：
18、基于所述建设用地类型以及所述潜在暴露风险，判断对应所述建设用地类型下包含的所述暴露途径以及所述受体类型；
19、若所述建设用地类型为第一类用地，则第一受体包含儿童和成人，并确定所述第一类用地类型下包含的所述第一暴露途径，将所述第一暴露途径和第一受体确定为风险识别结果；
20、若所述建设用地类型为第二类用地，则第二受体仅为成人，并确定对应所述第二类用地类型下包含的所述第二暴露途径，将第二暴露途径和第二受体确定为风险识别结果。
21、进一步，所述通过所述暴露模型进行暴露量计算，得到暴露量计算结果的步骤包括：
22、当暴露模型为hj25.3评估模型时，依据hj25.3评估模型分别计算对应建设用地类型以及对应暴露途径下的土壤暴露量，
23、若暴露途径包含经口摄入途径，依据hj25.3评估模型进行暴露量计算：
24、当建设用地类型为第一类用地时，经口摄入途径土壤暴露量为：
25、
26、当建设用地类型为第二类用地时，经口摄入途径土壤暴露量为：
27、
28、式中，osirc为儿童每日摄入土壤量；osira为成人每日摄入土壤量，efc为儿童暴露频率；efa为成人暴露频率；edc为儿童暴露期；eda为成人暴露期；bwc为儿童体重；bwa为成人体重；atca为致癌效应平均时间；abso为经口摄入吸收效率因子；
29、若暴露途径包含皮肤接触途径，依据hj25.3评估模型进行暴露量计算：
30、当建设用地类型为第一类用地时，皮肤接触途径土壤暴露量为：
31、
32、当建设用地类型为第二类用地时，皮肤接触途径土壤暴露量为：
33、
34、其中，saec为儿童暴露皮肤表面积；saea为成人暴露皮肤表面积，计算公式如下：
35、saec＝sac×serc
36、saea＝saa×sera
37、式中，dcserca为皮肤接触途径基于致癌效应的土壤暴露量；ssarc为儿童皮肤表面土壤粘附系数；ssara为成人皮肤表面土壤粘附系数；serc为儿童暴露皮肤所占体表面积比；sera为成人暴露皮肤所占体表面积比；absd为皮肤接触吸收效率因子；ev为每日皮肤接触事件频率；efc为儿童暴露频率；efa为成人暴露频率；edc为儿童暴露期；eda为成人暴露期；sac为儿童皮肤表面积；saa为成人皮肤表面积；atca为致癌效应平均时间；
38、若暴露途径包含呼吸吸入途径，依据hj25.3评估模型进行暴露量计算：
39、当建设用地类型为第一类用地时，呼吸吸入途径土壤暴露量为：
40、
41、当建设用地类型为第二类用地时，呼吸吸入途径土壤暴露量为：
42、
43、式中，pm10为空气中可吸入颗粒物含量；piaf为吸入土壤颗粒物在体内滞留比例；fspo为室外空气中来自土壤的颗粒物所占比例；fspi为室内空气中来自土壤的颗粒物所占比例；efoc为儿童的室外暴露频率；efic为儿童的室内暴露频率；efoa为成人的室外暴露频率；efia为成人的室内暴露频率。
44、进一步，所述基于风险识别结果，依据hj25.3确定砷相关毒性参数的步骤中所述砷的相关毒性参数包括：经口摄入致癌斜率因子sfo、皮肤接触致癌斜率因子sfd和呼吸吸入致癌斜率因子sfi；所述基于风险识别结果，确定砷相关毒性参数的步骤包括：
45、基于所述风险识别结果中已确认的所述目标用地包含的所述暴露途径，查阅《建设用地土壤污染风险评估技术导则》，确定对应暴露途径下砷相关毒性参数；
46、若暴露途径为经口摄入途径，确认经口摄入致癌斜率因子sfo；
47、若暴露途径为皮肤接触途径，确认皮肤接触致癌斜率因子sfd；确定方法为：
48、sfd＝sfo
49、若暴露途径为呼吸吸入途径，确认呼吸吸入致癌斜率因子sfi；确定方法为：
50、
51、式中，sfo为经口摄入致癌斜率因子；sfd为皮肤接触致癌斜率因子；sfi为呼吸吸入致癌斜率因子；fiur为呼吸吸入单位致癌因子；daira为成人每日呼吸空气量；bwa为成人体重。
52、进一步，所述基于风险识别结果和砷的相关毒性参数，计算土壤砷在对应暴露途径中的等效致癌风险，确定总等效风险cr的步骤包括：
53、基于风险识别结果和砷的相关毒性参数，建立三种等效模型：
54、所述等效风险包括：经口摄入途径致癌效应基于《生活饮用水卫生标准》的等效风险、皮肤接触途径致癌效应基于《化妆品安全技术规范》的等效风险以及吸入土壤颗粒物途径致癌效应基于《环境空气质量标准》的等效风险；总等效风险cr通过第一公式确定，所述第一公式为：
55、cr＝crois+crdcs+crpis
56、依据所述第一公式，建立经口摄入土壤途径的致癌风险crois与饮用地表水途径的致癌风险crdw第一等效模型：
57、oiserca×csur×sfo＝crois＝crdw＝cdwserca×cdw×sfo
58、建立皮肤接触土壤途径的致癌风险crdcs与化妆品类途径的致癌风险crhzp第二等效模型：
59、dcserca×csur×sfd＝crdcs＝crhzp＝hzpserca×chzp×sfd
60、建立吸入土壤颗粒途径的致癌风险crpis与呼吸空气途径的致癌风险crair第三等效模型：
61、piserca×csur×sfi＝crpis＝crair＝airserca×cair×sfi
62、式中，crois为经口摄入土壤途径的致癌风险；crdcs为皮肤接触土壤途径的致癌风险；crpis为吸入土壤颗粒途径的致癌风险；oiserca为经口摄入土壤暴露量；dcserca为皮肤接触途径的土壤暴露量；piserca为吸入土壤颗粒物的土壤暴露量；csur为表层土壤中砷污染浓度限值；sfo为经口摄入致癌斜率因子；sfd为皮肤接触致癌斜率因子；sfi为呼吸吸入致癌斜率因子；crdw为饮用地表水途径的致癌风险；crhzp为使用化妆品类途径的致癌风险；crair为呼吸空气途径的致癌风险；cr为土壤单一污染物经所有暴露途径的总致癌风险；cdwserca为饮用受影响生活用水对应的暴露量；hzpserca为使用受影响化妆品类用品的暴露量；airserca为呼吸受影响空气的暴露量；cdw为生活饮用水标准中砷的浓度限值；chzp为化妆品安全技术规范中砷的浓度限值；cair为环境空气质量标准中砷的浓度限值。
63、进一步，所述基于风险识别结果和砷的相关毒性参数，计算土壤砷在对应暴露途径中的等效致癌风险，确定总等效风险cr的步骤还包括：
64、分别计算土壤砷在对应暴露途径中的等效致癌风险，若暴露途径为经口摄入途径，基于《生活饮用水卫生标准》计算等效致癌风险crdw；若暴露途径为皮肤接触途径，基于《化妆品安全技术规范》计算等效致癌风险crhzp；若暴露途径为呼吸吸入途径，基于《环境空气质量标准》计算等效致癌风险crair；
65、经口摄入土壤途径的等效风险基于生活饮用水卫生标准，饮用地表水途径的致癌风险crdw为：
66、crdw＝cdwserca×cdw×sfo
67、式中，cdwserca为饮用受影响生活用水对应的暴露量；crdw为饮用地表水途径的等效致癌风险；cdw为生活饮用水标准中砷的浓度限值或地方管理标准限值；
68、当建设用地类型为第一类用地时，饮用受影响生活用水对应的等效暴露量为：
69、
70、当建设用地类型为第二类用地时，饮用受影响生活用水对应的等效暴露量为：
71、
72、式中，dwcrc为儿童每日饮用水量；dwcra为成人每日饮用水量efc为儿童暴露频率；efa为成人暴露频率；edc为儿童暴露期；eda为成人暴露期；bwc为儿童体重；bwa为成人体重；atca为致癌效应平均时间。
73、皮肤接触土壤途径的等效风险基于化妆品安全技术规范，使用化妆品类途径的致癌风险crhzp为：
74、crhzp＝hzpserca×chzp×sfd
75、式中，crhzp为使用化妆品类途径的等效致癌风险；hzpserca为使用受影响化妆品类用品的暴露量；chzp为化妆品安全技术规范中砷的浓度限值；
76、当建设用地类型为第一类用地时，使用受影响化妆品类用品的等效暴露量为：
77、
78、当建设用地类型为第二类用地时，使用受影响化妆品类用品的等效暴露量为：
79、
80、其中，sac为儿童皮肤表面积，cm2；saa为成人皮肤表面积，cm2；计算公式如下：
81、
82、
83、式中，ssarh为皮肤表面化妆品粘附系数；absd为皮肤接触吸收效率因子；ev为每日皮肤接触事件频率；hc为儿童平均身高；ha为成人平均身高；efc为儿童暴露频率；efa为成人暴露频率；bwc为儿童体重；bwa为成人体重；atca为致癌效应平均时间；
84、吸入土壤颗粒途径的致癌风险基于环境空气质量标准，呼吸空气途径的致癌风险crair为：
85、crair＝airserca×cair×sfi
86、式中，airserca为呼吸受影响空气的暴露量；crair为呼吸空气途径的等效致癌风险；cair为环境空气质量标准中砷的浓度限值；
87、当建设用地类型为第一类用地时，呼吸受影响空气的等效暴露量为：
88、
89、当建设用地类型为第一类用地时，呼吸受影响空气的等效暴露量为：
90、
91、式中，dairc为儿童每日呼吸空气量；daira为成人每日呼吸空气量；efc为儿童暴露频率；efa为成人暴露频率；edc为儿童暴露期；eda为成人暴露期；bwc为儿童体重；bwa为成人体重；atca为致癌效应平均时间；
92、依据第一等效模型、第二等效模型以及第三等效模型这三种等效模型，砷的总等效风险cr的计算公式为：
93、cr＝crdw+crhzp+crair。
94、进一步，所述土壤风险控制值包括经口摄入途径基于等效风险的土壤风险控制值cois、皮肤接触途径基于等效风险的土壤风险控制值cdcs和吸入颗粒物途径基于等效风险的土壤风险控制值cpis，分别计算土壤砷在对应暴露途径中的土壤风险控制值，经口摄入途径基于等效风险的土壤风险控制值cois通过第二公式确定，所述第二公式为：
95、
96、皮肤接触途径基于等效风险的土壤风险控制值cdcs通过第三公式确定，所述第三公式为：
97、
98、吸入颗粒物途径基于等效风险的土壤风险控制值cpis通过第四公式确定，所述第四公式为：
99、
100、所述依据总等效风险cr，反推计算所述目标用地的地块土壤风险控制值crg的步骤还包括：
101、将对应暴露途径下的土壤风险控制值等效为csur；
102、依据的总致癌风险cr以及第一公式、第二公式、第三公式以及第四公式计算的土壤风险控制值为：
103、
104、式中，crg为基于3大暴露途径的总致癌风险推算的土壤风险控制值；oiserca为经口摄入途径土壤暴露量；dcserca为皮肤接触途径土壤暴露量；piserca为呼吸吸入途径土壤暴露量；cois为基于经口摄入单一途径推算的土壤风险控制值；cdcs为基于皮肤接触单一途径推算的土壤风险控制值；cpis为基于呼吸吸入单一途径推算的土壤风险控制值；csur为表层土壤中砷污染浓度限值；crg为基于3大暴露途径的总致癌风险推算的土壤风险控制值；
105、所述地块土壤风险控制值crg即为所述目标用地的的土壤砷的修复目标值。
106、还公开了上述所述一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法在建设用地砷污染土壤修复中的应用。
1.一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法，其特征在于，步骤为：
2.根据权利要求1所述一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法，其特征在于，所述获取目标用地的土壤污染调查资料，根据土壤污染调查资料,确定所述目标用地的建设用地类型的步骤包括：
3.根据权利要求2所述一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法，其特征在于，基于所述土壤污染调查资料以及所述建设用地类型识别所述目标用地的潜在暴露风险的步骤包括：
4.根据权利要求3所述一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法，其特征在于，所述得到风险识别结果的步骤包括：
5.根据权利要求4所述一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法，其特征在于，所述通过所述暴露模型进行暴露量计算，得到暴露量计算结果的步骤包括：
6.根据权利要求5所述一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法，其特征在于，所述基于风险识别结果，依据hj25.3确定砷相关毒性参数的步骤中所述砷的相关毒性参数包括：经口摄入致癌斜率因子sfo、皮肤接触致癌斜率因子sfd和呼吸吸入致癌斜率因子sfi；所述基于风险识别结果，确定砷相关毒性参数的步骤包括：
7.根据权利要求6所述一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法，其特征在于，所述基于风险识别结果和砷的相关毒性参数，计算土壤砷在对应暴露途径中的等效致癌风险，确定总等效风险cr的步骤包括：
8.根据权利要求7所述一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法，其特征在于，所述基于风险识别结果和砷的相关毒性参数，计算土壤砷在对应暴露途径中的等效致癌风险，确定总等效风险cr的步骤还包括：
9.根据权利要求8所述一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法，其特征在于，所述土壤风险控制值包括经口摄入途径基于等效风险的土壤风险控制值cois、皮肤接触途径基于等效风险的土壤风险控制值cdcs和吸入颗粒物途径基于等效风险的土壤风险控制值cpis，分别计算土壤砷在对应暴露途径中的土壤风险控制值，经口摄入途径基于等效风险的土壤风险控制值cois通过第二公式确定，所述第二公式为：
10.根据权利要求1-9任一项所述一种建设用地砷污染土壤修复目标值的计算方法在建设用地砷污染土壤修复中的应用。
