李勝濤,蔡五田,張 敏,劉雪松,張超宇

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心,河北 保定 071051;2.中國國土資源經(jīng)濟研究院,北京 065201)

0 引 言

土壤是與人類關系最密切的環(huán)境要素。然而,隨著城市化和工農(nóng)業(yè)迅猛發(fā)展,特別是農(nóng)業(yè)本身的高度集約化,化學污染物從多道進入人們賴以生存和發(fā)展的土壤環(huán)境,致使土壤和農(nóng)產(chǎn)品污染日趨嚴重,并對水體和大氣環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生了較大的影響。目前,國內(nèi)外的土壤環(huán)境安全問題日益突出,不同程度污染的土壤面積不斷擴大,土壤污染己成為我國乃至全球農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的嚴重隱患[1-5]。

在這一背景下,為了全面深入地研究外源污染物對環(huán)境質(zhì)量的沖擊程度以及對人類的危害程度,控制并修復土壤污染,國內(nèi)外諸多國家都陸續(xù)展開了不同層面上的土壤污染研究,眾多的污染現(xiàn)狀調(diào)查、風險評價及其宏觀決策管理等方面的相關研究相繼開展,并取得了一定研究進展?？偟膩砜?各種土壤污染研究在宏觀上側(cè)重政策法規(guī)、經(jīng)濟與技術手段等方面的研究,在微觀上則注重土壤污染特征與來源、遷移轉(zhuǎn)化、分析技術等內(nèi)在機理研究[6-7]。其中,在微觀上開展的土壤污染風險評價(土壤環(huán)境質(zhì)量評價)研究作為有效評定土壤污染程度及其對人類健康適宜程度的重要措施,越來越多地引起業(yè)內(nèi)人士以及國家和地方?jīng)Q策機構(gòu)的廣泛認同與高度重視。

1 主要概念

1.1 污染與土壤污染

一般而言,自然環(huán)境中混入對人體有害或破壞環(huán)境衛(wèi)生、改變環(huán)境正常狀態(tài)的現(xiàn)象,即謂之污染。對于土壤來說,只要土壤受到了外來有害物質(zhì)或能量的侵害,就表明該土壤受到了污染。從污染范圍看,既有點、線,又有面、片;從污染物種類看,幾乎包括了自然界所有存在的物質(zhì),其中以重金屬、石油烴、持久性有機污染物(POPs)等出現(xiàn)概率較多、危害較大;從污染源看,涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活、商業(yè)等多種污染源[34]。

1.2 風險與風險評價

風險是指一種可能性,主要指不利事件或不希望事件發(fā)生的可能性。風險評價中的風險是指“遭受損害、損失的可能性”,或者定義為“不良結(jié)果或不期望事件發(fā)生的機率”。用數(shù)學公式可表示為:

式中P表示某種影響或危害的風險;S表示影響或危害的嚴重程度;R為影響或危害發(fā)生的機率。

風險評價則是對人類活動或自然災害的不利影響和可能性的評價,是對不良結(jié)果或不期望事件發(fā)生機率的描述及定量分析[8]。

1.3 土壤污染風險評價

土壤污染風險評價是在研究土壤環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律的基礎上,按一定的原則、標準和方法,對土壤污染程度進行評定,或是對土壤對人類健康適宜程度進行評定,目的是提高和改善土壤環(huán)境質(zhì)量,并提出控制和減緩土壤環(huán)境不利變化的對策和措施[7]。

2 我國土壤污染風險評價的研究進程

國際上,土壤污染風險評價始于20世紀70年代末期的美國超級基金項目。該項目采用風險評價作為重要的政策工具,用于決定污染土地可能帶給當?shù)鼐用窠】滴：Φ娘L險,以風險評價為基礎探討修復技術的篩選以及污染土地修復(整治)目標。隨后,荷蘭、澳大利亞、加拿大、英國等國家先后制定了風險評價準則、草案及相關的政策法規(guī)[7-9]。

我國學者對于土壤污染風險評價的研究起步相對較晚。從20世紀90年代起,部分學者開展了香港、南京、廣州、北京等城市的重金屬含量和化學形態(tài)測定,主要研究集中在城郊蔬菜地和郊區(qū)土壤重金屬污染調(diào)查方面。自上世紀90年代至本世紀初期,國內(nèi)的土壤污染風險評價研究大多涉及在我國城市水、大氣環(huán)境風險,水域生態(tài)風險等領域的分析和評價[7]。如曾光明[10-11]探討了水環(huán)境健康風險評價模型及應用;仇付國等[12]研究了多種途徑污水利用的健康風險;高繼軍[13]等對北京市飲用水源水中的重金屬污染物進行了健康風險評價;錢家忠等[14]評價了城市供水水源地的水質(zhì)健康風險;劉文新[7]等人則利用地積累指數(shù)法、潛在生態(tài)危害指數(shù)法、多變量臉譜圖法等評估方法對水域生態(tài)風險進行評估;楊曉松[15-16]對區(qū)域環(huán)境風險評價方法進行了探討;周啟星等[17]人則對我國開展生態(tài)風險評價從不同角度進行了探討,并建立了評價方法與程序。

以上可以看作我國土壤污染風險評價的初級階段,主要污染源多為重金屬及類金屬(As)等無機污染物,主要研究多集中在小范圍的土壤和農(nóng)產(chǎn)品污染問題(如一塊農(nóng)田、綠色食品生產(chǎn)基地和污水灌溉區(qū)等)。

進入21世紀以來,我國土壤污染風險評價研究進入了快速發(fā)展時期,有機污染土壤,特別是石油類污染場地越來越受到人們的關注,同時,針對省級單元或全國性大范圍土壤和農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染現(xiàn)狀及其危害的調(diào)查評價方法也被列入研究進程。鄭袁明,陳同斌等[18]以北京市為例在國內(nèi)率先開展了省級單元的大規(guī)模區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量評價與污染風險研究,該研究工作從1999年開始,先后在北京地區(qū)采集了1 500多個土壤和蔬菜樣品,完成了1萬余樣次的重金屬(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等)的分析測定工作,取得大量的科學數(shù)據(jù)和重要的理論、技術進展;曹云者等[19]分析了國際上石油烴污染場地環(huán)境管理方法的特點和發(fā)展趨勢,并結(jié)合我國的實際情況,提出了在我國建立基于風險的石油烴污染場地環(huán)境管理模式的對策建議;趙沁娜等[20]以某區(qū)域土地置換開發(fā)為案例,結(jié)合區(qū)域未來土地利用類型,采用健康風險評價模型對土壤多環(huán)芳烴(PA Hs)污染可能給未來入住人群帶來的健康風險進行了評價;何巧力等[21]利用ISO推介的標準試驗方法研究了蚯蚓回避行為試驗在萘污染土壤生態(tài)風險評價中的應用。

與此同時,國家性的支撐和引導也逐漸浮出水面。2001年國家環(huán)保局發(fā)布的《國家環(huán)境科技發(fā)展“十五”計劃綱要》中把研究建立環(huán)境風險管理制度作為適應市場經(jīng)濟的現(xiàn)代環(huán)境政策、建立科學決策的技術支撐體系的科技工作之一。2004年11月我國在南京召開的“第二屆土壤污染與修復國際會議”表明了今后土壤安全問題將會是一個新的熱點。2007年,國家環(huán)境保護總局和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局制訂了《展覽會用地土壤環(huán)境質(zhì)量評價標準》(暫行)HJ350-2007,于2007年頒布實施,這一標準的執(zhí)行為我國城市土壤污染風險評價提供了一個參考標準[7,22]。

從國內(nèi)外研究進展來看,風險評估、風險分析方法和風險管理已經(jīng)逐漸作為一種政策分析工具和管理手段廣泛應用于解決復雜、困難的環(huán)境問題,特別是在污染土地的治理方面。但目前我國在城市土壤污染風險評價、風險管理方面仍存在相當?shù)娜笨?。如何根?jù)我國國情,在借鑒國外經(jīng)驗的基礎上,探討我國土壤污染風險評估標準和風險管理制度,是今后環(huán)境保護工作面臨的一個新挑戰(zhàn)[22]。雖然起步較晚,但是隨著相關政策的支持及大批科研力量的投入,符合我國國情的,更為完善的評價技術要求、技術規(guī)范、評價方法呼之欲出。

3 主要評價方法的研究現(xiàn)狀

保護人體健康和生態(tài)安全是進行污染防治的最終目的[23]。因此,土壤污染風險評價一般可分為健康風險評價和生態(tài)風險評價兩大類。

3.1 土壤污染健康風險評價

健康風險評價起源于歐美發(fā)達國家,它是在收集和整理毒理學、流行病學、環(huán)境監(jiān)測及暴露情況等資料的基礎上,通過一定的方法或使用模型來估計某一暴露劑量的化學或物理因子對人體健康造成損害的可能性及損害的性質(zhì)和程度大小[22]。

從國內(nèi)土壤污染健康風險評價的研究現(xiàn)狀看,主要研究多集中在對污染點進行健康風險評價,而基于健康風險評價確定污染治理監(jiān)測計劃方面的研究還不多見,特別是在將健康風險分析評價與土壤污染治理進行系統(tǒng)結(jié)合方面的研究還未見報道。

為了保護工礦企業(yè)內(nèi)工人的身體健康,我國國家環(huán)?？偩衷缭?999年發(fā)布了《工業(yè)企業(yè)土壤環(huán)境風險評價基準》。該基準考慮了食入和皮膚接觸污染土壤以及飲用被污染的地下水這兩個暴露途徑,并依此分別制定了89種常見工業(yè)污染物的土壤基準直接接觸和土壤基準遷移至地下水,這為篩查工礦企業(yè)的土壤污染起到了一定的指導作用。但是該基準僅適用于工礦企業(yè)界區(qū)內(nèi)土壤污染的環(huán)境質(zhì)量風險評價,同時也沒有明確如何指導后續(xù)的污染治理[25]。北京市環(huán)境保護科學研究院的姜林和王巖[26]在參考了大量國內(nèi)外有關場地評價文獻的同時結(jié)合所在單位多年來在場地評價實踐中積累的經(jīng)驗于2004年編著出版了《場地環(huán)境評價指南》,該書重在對工礦企業(yè)造成的土壤污染進行健康風險評價、為場地交易提供決策依據(jù)。清華大學的李廣賀教授和陳華[27]應用USEPA的多介質(zhì)風險評價模型MMSOILS,通過建立不同國家土壤環(huán)境基準值與健康風險值之間的線性回歸關系,以10～6作為人類健康風險限值,初步確定了重金屬、芳烴類、氯代烴類、殺蟲劑和除草劑等61項污染物的風險基準值,作為我國土壤環(huán)境標準的建議值;同時應用MMSOILS模型對山東淄博大武水源地烯烴廠苯污染導致的健康風險進行了評價。但是MMSOILS模型僅是一個風險評價模型,沒有建立基于風險確定污染治理目標的模型。

3.2 土壤污染生態(tài)風險評價

生態(tài)風險評價是以土壤生態(tài)系統(tǒng)為對象,評價土壤中一個種群、生態(tài)系統(tǒng)和整個景觀的正常功能受到外界脅迫,從而在目前和將來減小該系統(tǒng)內(nèi)部某些要素或其本身的健康、生產(chǎn)力、遺傳結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟價值和美學價值的可能性。

生態(tài)風險評價在歐美都有法律依據(jù)和技術規(guī)則。從1983年美國國家科學院提出土壤生態(tài)風險評價方法發(fā)展到Suter(1993)、EPA(1998)模型、MMSOILS等各種多介質(zhì)模型,生態(tài)風險評價基本已形成體系,其重點在評價DDT、PCDD等土壤中有機農(nóng)藥的生態(tài)風險[28]。

生態(tài)風險評價能夠靈活地組織和運用各種數(shù)據(jù)、信息、假設和不確定性,對產(chǎn)生不利的生態(tài)效應進行評價。我國也有很多學者開展了此方面的研究,但主要研究多集中在土壤中重金屬污染的風險評價,采用的主要方法有:概念模型法、數(shù)學模型法、生態(tài)風險指數(shù)法、形態(tài)分析法、生物評價法等[29]。其中,風險指數(shù)法是國際上眾多科學家從沉積學角度提出的多種重金屬污染評價方法,主要有潛在生態(tài)風險指數(shù)法、地質(zhì)累積指數(shù)法、污染指數(shù)法、回歸過量分析法等。雖然這些方法大多用于沉積物污染評價,但用于土壤重金屬評價的實例也逐年增多。如:宣昊等[30]在地球化學基線的基礎上利用潛在生態(tài)風險評價方法對江西省德興銅礦周圍土壤中7種重金屬進行了評價,將研究區(qū)劃分為輕微生態(tài)風險區(qū)、中等生態(tài)風險區(qū)和強生態(tài)風險區(qū);滕彥國等[31-33]應用地質(zhì)累積指數(shù)對攀枝花地區(qū)昔格達組黏土的重金屬污染進行了評價,提出應選擇與該沉積物有直接聯(lián)系的地球化學背景,由此分析污染狀況才更真實。

4 存在的主要問題與發(fā)展趨勢

總的來看,我國土壤污染風險評價已進入了快速發(fā)展階段,但是與發(fā)達國家相比依然存在著明顯的差距,主要表現(xiàn)在:

1)并未形成真正的基于風險評價的土壤污染監(jiān)測、治理模式,總體上依然施行基于環(huán)境標準的剛性模式;

2)尚未形成適合我國國情的風險評價指標體系和評價方法體系,國家級的法律法規(guī)尚不完善,諸多研究多處于國外相關體系、成果的借鑒和探索階段;

3)評價對象主要為污染點或較小范圍的污染場地,缺乏國家性的數(shù)據(jù)庫建設,較大區(qū)域的土壤污染風險調(diào)查評價仍處于探索階段,評價方法尚不成熟,全國性的污染現(xiàn)狀與危害依然“家底”不清。

基于此,我國土壤污染風險評價的研究應在以下幾個方面加強:

1)通過制定相關政策法規(guī),鼓勵基于風險評價的柔性監(jiān)測治理模式的形成,逐步替代現(xiàn)行的基于環(huán)境標準的剛性監(jiān)測治理模式;

2)加強典型土壤污染場地的風險評價研究與示范,加強國際上優(yōu)秀成果的引入和借鑒,逐步形成適合我國國情的污染場地風險評價理論和評價方法體系;

3)開展全國性的土壤污染調(diào)查和風險評價,建設完善國家性的基礎數(shù)據(jù)庫;

4)在風險評價的基礎上開展土壤污染的監(jiān)測與治理研究,引導我國土壤污染治理進入柔性化、低成本、多途徑和公眾廣泛參與的新局面。

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