该场地位于我国西北部地区，场地地势相对平坦，所属地貌类型为构造剥蚀丘陵地貌，主要由新生界古近系地层构成，表层常覆盖薄层第4系下更新统砂砾石顶盖，地下岩性主要为砂砾卵石、砂砾石。场地占地面积约为135 000 m²，始建于20世纪60年代，到20世纪90年代一直进行石油炼化。目前调查场区无任何生产活动，主要设备设施已基本拆除。根据场地规划和地层构造，将场地划分为4层：0~1 m为人工堆积层，1~3 m为粉砂质土层，3~5 m为砂土层，5~8 m为砂质粉土层，各层土壤相关参数如表1所示。地下水水位埋深常在10 m左右，含水层介质透气性较强。

场地调查分为初步调查和详细调查2个阶段，初步调查在收集场地资料信息的基础上进行了第1次布点采样，主要采用50 m×50 m的网格布设采样点，采样深度为地下1~10 m，共采集21个土壤样品。详细调查阶段以20 m×20 m的网格布点，在油泥池和炼化区加密布点，采样深度加深至地下12 m，共采集375个土壤样品和25个地下水样品。部分采样点位如图1所示。由于厂区最开始炼油工艺相对落后，炼化后的废弃物直接排放在场地内的2个大型油泥池中，油泥池内也并未做有效的防渗措施。样品检测结果显示，区域内土壤中石油烃(C₅~C₇)含量超标严重，污染主要集中在原油炼化区和油泥池区域，污染深度主要集中在土壤层中的0~8 m，因工艺流程及场地地形等原因办公区和生活区基本不存在石油烃污染现象。

借助HERA开展2个层次的健康风险评估：第1层次构建较为保守的场地概念模型，计算土壤中关注污染物的筛选值，与样品检测值进行对比；第2层次风险评估中，修正暴露途径，更新场地概念模型，计算出关注污染物在所选暴露途径下的风险值和危害商，对污染物进行风险表征，并给出场地土壤中关注污染物的修复目标值。同时，估算场地内各层土壤的修复面积及土壤修复量，设计场地SVE修复方案。结合各土壤层评估结果和土壤中污染羽的分布范围的差异，进一步筛选出各层土壤修复过程中起主要作用的SVE抽提井，分别对其进行井深和井筛深度设置，实现SVE修复方案的优化。

1)污染物识别与暴露途径分析。根据场地实地调查以及样品检测结果，选取石油烃(C₅~C₇)为关注污染物。当地相关部门对场地所在区域的用地规划为工业用地，用地类型为非敏感用地，受体为工业企业厂区内的工人(成人)，确定未来场地规划使用过程中的受体暴露途径。土壤层1为经口摄入土壤、皮肤接触土壤、吸入室内土壤颗粒物、吸入室外土壤颗粒物、吸入表层土壤室外蒸汽、吸入下层土壤室外蒸汽、吸入下层土壤室内蒸汽；土壤层2为吸入室内土壤颗粒物、吸入室外土壤颗粒物、吸入表层土壤室外蒸汽、吸入层土壤室外蒸汽、吸入下层土壤室内蒸汽；土壤层3为吸入室外土壤颗粒物、吸入表层土壤室外蒸汽、吸入下层土壤室外蒸汽、吸入下层土壤室内蒸汽；土壤层4为吸入表层土壤室外蒸汽、吸入下层土壤室外蒸汽、吸入下层土壤室内蒸汽。

2)评估模型构建。本研究场地所在区域气候干旱、年平均降水仅为7.46×10⁻⁴~7.63×10⁻⁴ m，但场地旁存在季节性河流，场地土质较为松软，浅层含水层水位较浅，包气带存在上层滞水。在场地调查过程中，潜水含水层采集较为困难，但在场地修复过程及再开发利用过程中，潜水含水层会被清除。因此，在对本场地进行模型概化时，将潜水含水层视为包气带土壤层，即将场地0~8 m地层视为包气带，将微承压含水层视为潜水含水层。

模型中需要的参数从场地现场调查中获取，主要包括土壤中污染物浓度、不同深度土壤理化性质、污染土壤厚度、地下水埋深等水文地质参数以及暴露期、暴露频率(经口摄入和皮肤接触)等受体暴露参数，其他参数采用《污染场地风险评估技术导则》(HJ 25.3-2014)中的推荐值。

3)第1层次评估结果。《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(试行)中规定，第2类用地石油烃(C₁₀~C₄₀)污染物风险评估筛选值为4 500 mg·kg⁻¹。由表2可知，借助HERA计算出来的石油烃(C₅~C₇)筛选值小于《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(试行)中规定的4 500 mg·kg⁻¹。在场地自身的水文地质和暴露参数的条件下，发现即使用低于4 500 mg·kg⁻¹的计算值作为筛选值，场地内的土壤污染风险仍然处于不可接受水平。因此，决定选用HERA计算值作为本次风险评估的筛选值。

利用计算得出的筛选值对场地各点位污染物浓度进行筛选，发现各层土壤中石油烃污染物浓度均有超过筛选值。由表3的风险评估结果可知，各层土壤污染程度相当，超标率为33%~36%。

1)模型参数设置。进行第2层次风险评估时，须在第1层次的基础上进行污染物浓度设置，根据场地调查结果调整模型参数，修正暴露途径，更新场地概念模型。分别对场地各层土壤进行石油烃的致癌风险与非致癌危害商和控制值的计算。

2)第2层次风险评估结果。根据表2的样品统计及第1层次风险评估结果，采用污染物浓度平均值进行致癌风险和非致癌危害商的计算，风险表征结果如表3所示。根据计算结果发现本次风险评估可不考虑选定暴露途径下的致癌风险。由表3可知，随着深度的增加，非致癌危害商逐渐降低，但都明显超过可接受水平(非致癌危害商的可接受水平为1)。其中第1层的非致癌危害商达到了104.64，超出可接受水平2个数量级。0~1、1~3、3~5和5~8 m土壤层中的石油烃修复目标值分别为161.20、182.58、316.75、450.24 mg·kg⁻¹，修复目标值随着土壤深度增加而逐渐增大。随着污染物埋深的增大，暴露途径逐渐减少，污染物直接对人体造成伤害的可能性逐渐降低，其风险相对减小，修复目标值则逐渐增大。

3)修复范围的确定。根据场地风险评估结果，以表3中的修复目标值为基准，根据土壤各层污染超标点的浓度，借助ArcGIS进行空间插值。场地内地势相对平坦，各层土壤质地均匀，选取克里金法进行插值计算，同时根据采样监测结果及场地现场实际情况对插值结果进行了修正，最终获取场地各层土壤污染修复范围。场地土壤中石油烃的超标点和修复范围如图2所示，各层污染土壤面积分别为32 906、18 795、18 305和9 867 m²。其中，修复区域主要包含在原油炼化区和油泥池区域。最表层土壤的修复范围最大，基本涵盖了整个炼化区和油泥排放区。随着土壤层厚度的加深，需要修复的土壤量从32 906 m²降低至9 867 m²，与风险评估结果中修复目标值随深度增加而增加相对应。整个场地需要修复的土壤面积达79 873 m²，各层土壤污染物分布均匀，则需要修复的土壤体积为136 707 m³。

采用SVE技术对场地进行修复。对场地进一步调查分析发现，石油烃污染物中苯含量最高，各层土壤中苯的浓度平均值为855 mg·kg⁻¹。在石油烃污染物当中苯挥发性强，因此，以去除苯为修复目标污染物进行保守的SVE修复设计计算，土壤样品苯的平均浓度为855 mg·kg⁻¹。

1) SVE抽提气体浓度。将土壤样品污染物浓度乘以土壤密度，得到土壤污染物浓度为1 453.5 mg·L⁻¹。计算与土壤中苯浓度相平衡的气体浓度方程^[15]如式(1)所示。

式中：M_t为污染羽的质量，mg；V为污染羽的体积，L；ρ_b为污染土壤的堆积密度，kg·L⁻¹；K_p为分配系数，L·kg⁻¹；H为亨利常数；φ_w为体积含水量；φ_a为空气孔隙度。

2) SVE抽提井布设。原位土壤气相抽提系统设计的主要任务之一是基于影响半径(R_I)来确定气体抽提井的数量和位置，计算方式^[15]可根据式(2)导出。

式中：P_r为距离气相抽提井r处的压强，kPa；P_w为气相抽提井的压强，kPa；P_RI为影响半径处的压强(大气压或某预设值)，kPa；r为与气相抽提井的距离，m；R_I为影响半径，m；R_w为气相抽提井的半径，m。

由式(1)和式(2)计算可得：R_I≈33 m，即单个抽提井的影响半径为33 m。根据抽提井影响半径，布设抽提井位置，抽提井的影响范围覆盖整个场地各层土壤的污染叠加范围。场地SVE修复实验井布设如图3所示，共须布设20口SVE抽提井，其中2号原油炼化区布设3口，2号油泥池布设7口，1号油泥池布设4口，3号油泥池布设2口，1号原油炼化区布设4口，同时，布设6口SVE监测井。

3) SVE修复时间。根据场地SVE布井情况，进一步计算抽提井的抽提流量以及污染物的去除速率并以此确定修复时间。根据文献中的方法^[15]计算井壁处的气体流速u_w(式(3))，进入抽提井的气体流量Q_w(式(4))，进入抽提井的气体流量换算为排放至大气中的流量Q_atm(当P=P_atm=101.325 kPa)(式(5))，污染物的去除速率R_r(式(6))，清理时间T_r(式(7)和式(8))。

式中：u_w为抽提井壁处流速，m·min⁻¹；k为地层渗透率，m²；μ为空气黏度，N·(s·m²)⁻¹；P_w为气相抽提井的压强，kPa；R_w为气相抽提井的半径，m；R_I为影响半径，m；P_RI为影响半径处的压强，kPa。

式中：Q_w为SVE抽提井的气体流量，m³·min⁻¹；π为圆周率；H为抽提井的开孔区间；R_w为气相抽提井的半径，m；u_w为抽提井壁处流速，m·min⁻¹；H为抽提井的开孔区间，m；k为地层渗透率，m²；μ为空气黏度，N·(s·m²)⁻¹；P_RI为影响半径处的压强(大气压或某预设值)，kPa；P_w为气相抽提井的压强，kPa；R_I为影响半径，m。

式中：Q_atm为抽提井排放至大气中的流量，m³·min⁻¹；P_w为抽提井的压强，kPa；P_atm为标准压强，kPa，Q_w为抽提井内气体流量，m³·min⁻¹。

式中：R_r为污染物的去除速率，kg·d⁻¹；η为相对于理论去除速率的综合效率因子；G为抽提气体浓度，g·m⁻³；Q为抽提气体流量，m³·min⁻¹。

式中：M_L为要去除的污染物泄漏量，kg；X₀为土壤中初始的平均污染物浓度，mg·kg⁻¹；X_T为土壤修复目标值，mg·kg⁻¹；M_s为污染土壤的质量，kg；V_s为污染土壤的体积，m³；ρ_b为土壤密度，kg·m⁻³。

式中：T_r为清理时间，d；M_L为要去除的污染物泄漏量，kg；R_r为污染物的去除速率，kg·d⁻¹。

结合式(3)~式(8)的计算结果和图3的抽提井布设结果可知：在场地布设20口抽提井，抽提流量为0.36 m³·min⁻¹，去除量为56.71 kg·d⁻¹的条件下，需要147 d能将场地土壤中的污染物浓度降低到修复目标值以下。

根据场地土壤分层风险评估计算结果和ArcGIS空间插值得出的各层土壤污染范围，对SVE修复方案进行优化。根据图3中场地各层土壤污染范围叠加而得出的SVE布井图，确定场地各层土壤的主要作用抽提井如图4所示。可以筛选按照修复方案各层污染土壤修复过程中起主要作用的抽提井，具体结果见表4。可以看出，原修复方案中布设的20口SVE抽提井在各层污染土壤的作用不同，0~1、1~3、3~5和5~8 m土壤层的实际作用抽提井数分别为18、16、15和13口。SVE抽提井W1、W3的主要作用范围在土壤的0~1 m层，因此，设置井深为1.5 m，井筛设置深度为0.5~1 m。据此优化方式，优化20口抽提井的井深和井筛深度设置，优化设置结果见表5。通过对SVE抽提井井深和井筛深度的优化设置，可降低场地修复的经济成本，提高各层污染土壤的修复效率，在达到经济有效修复的同时也避免了过度修复。

1)选取石油烃(C₅~C₇)为关注污染物，分层风险评估结果显示：各层土壤污染的风险值分别为104.64、71.59、33.30、21.50，均超出可接受水平；各层土壤的修复目标值分别为161.20、182.58、316.75、450.24 mg·kg⁻¹。随着土壤层的加深，土壤修复目标值增大，需要修复的土壤面积从32 906 m²降低至9 867 m²。这与污染物在泄漏及下渗过程中的挥发和地下水波动对污染物的稀释作用有关，在后续的场地管理及开发利用过程中，尤其要注意吸入室内外蒸气途径对人体健康产生的风险。

2)选取苯作为修复目标污染物，设计SVE修复方案。在场地布设20口抽提井，抽提流量为0.36 m³·min⁻¹，去除量为56.71 kg·d⁻¹的情形下，需要147 d能将场地土壤中污染物浓度降低到修复目标值以下。对提出的SVE修复方案进行进一步优化，确定各土壤层的实际作用抽提井数分别为18、16、15和13口。并对每层选定的主要作用抽提井进行井深和井筛深度设置，达到了节约成本、提高修复效率的优化效果。

3)通过对石油污染场地进行土壤分层，并借助HERA软件进行各土壤层的土壤风险评估，结合风险评估结果和场地实际情况设计SVE修复方案。依据分层评估结果优化SVE抽提井井深、井筛深度等参数设置，形成一套基于HERA风险评估的SVE修复方案设计体系，达到降低修复成本、提高修复效率、避免过度修复的效果，为我国类似石油污染场地提供污染防治和修复技术参考。