生态修复网|【专家视角】马杰：污染场地土壤气被动采样技术研究进展( 二 ) 马杰1|2|3

Keywords:contaminatedsite;soilcontamination;soilremediation;siteinvestigation;riskassessment;volatileorganiccompounds;passivesampling;soilgas
VOCs(volatileorganiccompounds ，挥发性有机物)是污染场地中最常见的污染物.生态环境部于2018年颁布的GB36600—2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》中规定了45个必测基本项目，其中有27项属于VOCs.实践经验表明，挥发进入室内空气并产生的呼吸暴露(又叫“蒸气入侵”)可能是场地VOCs最重要的人体暴露途径[1].针对VOCs的呼吸暴露风险评估，我国现行技术指南HJ25.3—2014《污染场地风险评估技术导则》推荐采样监测土壤或地下水中的VOCs浓度，然后利用三相平衡模型计算土壤气中的VOCs浓度，再据此进行风险评估[2-3].然而研究[1,4]发现，土壤或地下水中VOCs的浓度与其在土壤气中的浓度并无显著相关性，因此国外的技术导则推荐使用土壤气浓度作为VOCs呼吸暴露风险和蒸气入侵风险评估的主要依据.目前，生态环境部已经开始编制土壤气VOCs调查的技术指南.
常规的土壤气采样主要依赖主动采样法，该方法需要使用泵驱动待测气体样品通过采样器进入采样罐/气袋或者通过吸附剂捕集样品中的VOCs.主动采样存在采样过程复杂、步骤多、耗时长、人力和经济成本高、无法进行长期采样等缺点，被动采样技术可以有效弥补上述不足，因此近年来逐渐引起业界的重视[5].
被动采样也称扩散采样，该方法不需要外力驱动，待测物仅靠自由扩散进入采样器并被其中装填的吸附剂捕集，捕集在吸附剂中的待测物可以通过化学洗脱或者热脱附后进入气相色谱进行分析[6].被动采样适用于在气体样品中的挥发性有机物(VOCs)和半挥发性有机物(SVOCs)物质的采集.
被动采样的优点主要包括：①成本低，比主动采样成本低30%~50%；②操作简便，受调查人员操作水平的影响小；③采样器小巧轻便，便于携带和运输，特别适合偏远场地的采样；④采样时不需要外力驱动，没有泄漏或堵塞的问题；⑤采样时对周边环境的干扰较少；⑥采样时间比主动采样方法长，可达几周甚至几个月，可有效降低时间波动的影响；⑦可以表征污染物的长期暴露风险；⑧对于低渗透性或高含水率地层，无法使用主动采样，只能选择被动采样[7-8].被动采样技术的局限主要包括：①定量能力有待提高；②是一种新兴的采样技术，被广泛认可仍需要一定时间；③采样速率会随着待测物种类、时间、放置位置的变化而变化，这方面的规律还有待进一步探明[1].
被动采样已经有几十年的研究和应用历史.1970年代该技术开始在环境分析中被采用，最初是用于室内空气监测以及职业暴露评估[9] ， 1980年代开始用于污染水体监测， 1990年代被拓展到土壤监测领域.目前被动采样已广泛用于环境空气、室内空气、水体、土壤、沉积物等不同环境介质的监测[10].在污染场地调查中，被动采样可用于浅层土壤气、近污染源土壤气、底板下土壤气、地表通量箱、室内空气、室外空气等多种样品的监测[11-12].近10年来，国外学者陆续发表了多篇污染场地VOCs被动采样的论文[13-19].另外，国外机构已经发布了几项针对气体VOCs被动采样的技术指南[20-23].
该文介绍了被动采样的理论基础，并就常见的采样器类型、吸附剂类型、采样误差的来源进行了详细讨论，在此基础上对土壤气被动采样中存在的技术难题以及前沿研究方向进行了介绍，最后对该技术在我国场地调查方面的应用前景进行了展望和建议.
1理论基础
在进行被动采样时，首先将采样器放置在预定的采样地点，经过预设的采样时长后，将采样器回收送至实验室检测.如果吸附剂对待测物的采样速率(UR ， mL/min)是已知且恒定的，那么样品中待测物的平均浓度(C ， μg/m3)可以用式(1)计算：