夏家淇

(生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所,江蘇 南京 210042)

2016年5月國務(wù)院發(fā)布《土壤污染防治行動計劃》[1],指出“土壤是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),關(guān)系人民群眾身體健康,關(guān)系美麗中國建設(shè),保護好土壤環(huán)境是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和維護國家生態(tài)安全的重要內(nèi)容。當(dāng)前,我國土壤環(huán)境總體狀況堪憂,部分地區(qū)污染較為嚴(yán)重,已成為全面建成小康社會的突出短板之一”。這充分說明土壤資源的重要意義及保護土壤環(huán)境的迫切性。

GB 15618—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》[2](簡稱《農(nóng)用地標(biāo)準(zhǔn)》)于2018年6月22日發(fā)布?！锻寥牢廴痉乐畏ā穂3]于2018年8月31日由全國人民代表大會第13屆常務(wù)委員會第5次會議通過。我國土壤環(huán)境保護工作將邁入執(zhí)法有據(jù)、管理有章、標(biāo)準(zhǔn)可循的階段,土壤法律和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的出臺將我國土壤環(huán)境保護事業(yè)推向正規(guī)化發(fā)展道路。但不可否認(rèn)的是,在法律和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行過程中,還需要不斷的補充、修訂和完善。該文探討了農(nóng)用地塊土壤污染分類標(biāo)準(zhǔn)制訂方法,擬為該標(biāo)準(zhǔn)的完善提供參考。

1 我國土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)編制沿革

1989年,筆者接受編制土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)任務(wù),應(yīng)用“六五”、“七五”國家攻關(guān)專題“土壤環(huán)境容量”成果[4],編制GB 15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[5]。這一標(biāo)準(zhǔn)采用生態(tài)環(huán)境效應(yīng)法制定,選取全國十幾個代表性土壤,通過檢測各個污染途徑對受體的危害臨界值,得出基于這十幾個土壤的土壤基準(zhǔn)值,選取其中的最低值定為標(biāo)準(zhǔn)值。這一標(biāo)準(zhǔn)在土壤環(huán)境保護工作中發(fā)揮了一定的積極作用。但從現(xiàn)在的觀點看,還很不完善,問題頗多:一是標(biāo)準(zhǔn)值是全國統(tǒng)一值,實際上這只適合于制定時所依據(jù)的低環(huán)境容量土壤,而對絕大多數(shù)具有較高環(huán)境容量的土壤,就會因超標(biāo)而成為污染土壤,忽視了土壤個體間的差異性;二是將少量數(shù)據(jù)外推設(shè)為全國性的標(biāo)準(zhǔn)值,然而局部土壤卻無法替代總體土壤;三是在實施中將超過標(biāo)準(zhǔn)值的土壤,按污染指數(shù)大小來劃分污染等級,實際上應(yīng)以土壤的污染危害程度為準(zhǔn),而不應(yīng)只看污染物含量高低,等等。

21世紀(jì)以來,建設(shè)用地再開發(fā)過程中發(fā)生了一些突出的土壤污染危害問題,客觀要求標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括更多的污染物指標(biāo)。人們普遍感到標(biāo)準(zhǔn)“不好用”、“不夠用”。2006年,原國家環(huán)境保護總局科技司下達(dá)了修訂任務(wù)。筆者參加了前期工作,從了解與學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國家的方法與經(jīng)驗做起,深感美國、英國、加拿大、荷蘭等國基于風(fēng)險評估制定篩選值的方法學(xué)給了我們很多啟示。

2 農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及其特點

歷時12年,基于土壤風(fēng)險管控思路的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)出臺,其中,《農(nóng)用地標(biāo)準(zhǔn)》分別制定了農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值和管制值,以及監(jiān)測、實施和監(jiān)督要求,適用于耕地土壤污染風(fēng)險篩查和分類。園地和牧草地可參照執(zhí)行[2]。

根據(jù)GB 2762—2017《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》[6],從保護農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全角度,制定了鎘、汞、砷、鉛和鉻5種重金屬的土壤篩選值;從保護農(nóng)作物生長的角度,制定了銅、鋅和鎳3種重金屬的土壤篩選值,這8種重金屬列為必測項目。同時,保留六六六、滴滴涕兩項指標(biāo)并增加苯并[a]芘指標(biāo)作為選測項目。從保護農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全角度,《農(nóng)用地標(biāo)準(zhǔn)》只規(guī)定了鎘、汞、砷、鉛和鉻5種重金屬的風(fēng)險管制值[7]。

《農(nóng)用地標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)置固定的篩選值和管制值,只要有土壤污染物含量,就可及時地與篩選值和管制值進(jìn)行比較,將土壤環(huán)境質(zhì)量類別劃分為I類(未超過篩選值的劃分為優(yōu)先保護類)、Ⅱ類(高于篩選值而未超過管制值的劃分為安全利用類)和Ⅲ類(超過管制值的劃分為嚴(yán)格管控類),便于盡早地對農(nóng)用地土壤污染數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評價。依據(jù)《農(nóng)用地標(biāo)準(zhǔn)》,可以初步劃分土壤環(huán)境質(zhì)量類別,估算不同質(zhì)量類別土壤污染面積和分布,對于支撐土壤環(huán)境質(zhì)量分類管理,實施農(nóng)用地土壤優(yōu)先保護、安全利用和風(fēng)險管控具有重要意義。

3 篩選值的驗證問題

為了評估農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值的適用性以及能否應(yīng)用于農(nóng)用地塊標(biāo)準(zhǔn),筆者利用實測數(shù)據(jù)對《農(nóng)用地標(biāo)準(zhǔn)》中土壤鎘篩選值進(jìn)行驗證。該篩選值設(shè)定的土壤pH值可劃分為pH≤5.5、5.57.5這4組,相應(yīng)地土壤鎘篩選值分別為0.3、0.4、0.6和0.8 mg·kg-1,筆者應(yīng)用福建農(nóng)林大學(xué)王果教授提供的406對福建省水稻土及其上種植的水稻協(xié)同監(jiān)測數(shù)據(jù)(尚未發(fā)表),采用配對散點圖解法對篩選值進(jìn)行驗證。

如圖1所示,通過稻米衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)值0.2 mg·kg-1(橫線)和設(shè)定的土壤篩選值0.3 mg·kg-1(豎線)將所有數(shù)據(jù)點劃分為4個區(qū):在土壤鎘含量超標(biāo)(高于篩選值)前提下,若稻米鎘含量超標(biāo),則是正確的(正確),若稻米鎘含量未超標(biāo),則認(rèn)為是誤診(假陽性錯誤);在土壤鎘含量未超標(biāo)(低于篩選值)前提下,若稻米鎘含量超標(biāo),則是錯誤的(假陰性錯誤),若稻米鎘含量未超標(biāo),則是正確的(正確)。仿照圖1,再依次繪出酸性、中性和堿性土壤的各檔散點圖(從略)。

橫線為稻米衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)值0.2 mg·kg-1，豎線為設(shè)定的土壤篩選值0.3 mg·kg-1。

按照《農(nóng)用地標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定:風(fēng)險篩選值基本內(nèi)涵可表述為農(nóng)用地土壤中污染物含量低于篩選值時,農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)的土壤污染風(fēng)險一般情況下可忽略。就福建省406對數(shù)據(jù)而言,在土壤鎘含量低于土壤篩選值前提下,仍有稻米鎘含量超標(biāo),遺漏20個污染土壤數(shù)據(jù),占全部406個土壤數(shù)據(jù)的4.9%(表1)。

在《農(nóng)用地標(biāo)準(zhǔn)》編制說明[7]的表5-3中,應(yīng)用調(diào)查數(shù)據(jù)檢驗鎘標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)土壤鎘含量低于土壤篩選值時,有20%樣本的稻米鎘含量超標(biāo),且高于對福建數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果(4.9%)。可見,低于篩選值的土壤仍存在稻米超標(biāo)現(xiàn)象。

一般說來,高于篩選值的土壤具有污染風(fēng)險,包括有污染危害和無污染危害兩類。按常規(guī),對于高于篩選值的土壤還應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行地塊詳細(xì)調(diào)查,確認(rèn)該地塊是否有污染危害。若不進(jìn)行地塊詳細(xì)調(diào)查,會導(dǎo)致出現(xiàn)“高于篩選值的土壤上種植的農(nóng)產(chǎn)品都會超標(biāo)”的假陽性現(xiàn)象。由表1可知,有假陽性錯誤的土壤數(shù)據(jù)占全部土壤數(shù)據(jù)的9.4%;在此次土壤污染類型劃分中,錯劃率為14.3%,正確率為85.7%,這個正確率是針對一個省得出的,若將多個省數(shù)據(jù)放在一起驗證,正確率還會降低?？梢钥闯?污染物含量低,不一定沒有污染危害,污染物含量高,也不一定就有污染危害,這與土壤個體間的差異性密切相關(guān)。

土壤個體間因其組成和性質(zhì)(包括pH值,有機質(zhì)的質(zhì)和量,砂土、壤土、黏土不同質(zhì)地等土壤物理、化學(xué)和生物性質(zhì),或迭加等)的差別而使土壤具有異質(zhì)性、復(fù)雜性。在我國土壤系統(tǒng)分類中,土系是基層分類單元,僅浙江省就有152個土系[8],初步估算全國約有2萬多個土系。土系與土系間的形態(tài)特征和理化特性差別較大。再加上種植不同品種或種類的作物,使土壤污染評價變得更加復(fù)雜化。對于環(huán)境空氣、地表水環(huán)境質(zhì)量等國家標(biāo)準(zhǔn),在實施中表明制定全國統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)值是可行的,但對于土壤環(huán)境卻不可行。

表1土壤鎘含量超標(biāo)與稻米鎘含量超標(biāo)的關(guān)系

Table1RelationsbetweenexceedanceofsoilCdandexceedanceoffoodCdforrice

土壤篩選值土壤超標(biāo)土壤不超標(biāo) 稻米超標(biāo)是否是否樣本數(shù)稻米超標(biāo)數(shù)假陰性占稻米超標(biāo)數(shù)比例/% 分區(qū)正確(a)假陽性錯誤(b)假陰性錯誤(c)正確(d)a+b+c+da+cc/a+c 強酸性土壤土壤篩選值0.3 mg·kg-12430131682353735 酸性土壤土壤篩選值0.4 mg·kg-130361011403617 中性土壤土壤篩選值0.6 mg·kg-16511628714 堿性土壤土壤篩選值0.8 mg·kg-11002310 全部土壤6138202874068125 各占全部土壤數(shù)的比例/%正確率15.0假陽性錯誤率9.4假陰性錯誤率4.9正確率70.7———

在上述驗證中,假陰性和假陽性錯誤的出現(xiàn)清楚地表明上述篩選值具有不確定性?；诖?筆者以學(xué)術(shù)與管理相結(jié)合的觀念,提出一種具有確定性的農(nóng)用地塊土壤污染分類標(biāo)準(zhǔn)的制定方法,供大家討論研究,共同加以完善。

4 農(nóng)用地塊土壤污染分類標(biāo)準(zhǔn)制定方法探討

什么是衡量土壤環(huán)境質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)呢?不是土壤污染物含量多少,唯一能衡量的是土壤是否會對受體造成污染危害,并且這是針對每個具體土壤而言的。若要獲取具體地塊土壤污染實際狀況,劃定土壤環(huán)境質(zhì)量類別,實現(xiàn)對受污染農(nóng)用地塊土壤的安全利用和修復(fù),需要分三步走:(1)得出具體地塊土壤是否有污染危害的確定性結(jié)論；(2)劃清Ⅰ、Ⅱ類土壤環(huán)境質(zhì)量類別；(3)在對受污染農(nóng)用地塊土壤的安全利用過程中,劃清Ⅱ、Ⅲ類土壤環(huán)境質(zhì)量類別,對Ⅲ類土壤采取相應(yīng)的修復(fù)措施。

4.1 農(nóng)用地塊土壤環(huán)境質(zhì)量類別的劃分

首先,采用土壤污染危害臨界值作為優(yōu)先保護類與安全利用類的劃分依據(jù),若低于污染危害臨界值,則屬優(yōu)先保護類。高于污染危害臨界值時,則要考慮能否安全利用。以土壤污染安全利用臨界值作為安全利用類與嚴(yán)格管控類的劃分依據(jù),低于污染安全利用臨界值,可以采取各種有效措施,實現(xiàn)安全利用?？刹捎玫拇胧┌?首先,考慮采用調(diào)整土壤pH值、增施有機肥料、砂土摻混黏土等農(nóng)藝措施,以增大土壤環(huán)境容量;其次,可改變作物品種或種類,不同品種或種類作物對土壤污染物的污染敏感程度是不同的,若當(dāng)?shù)赝寥婪N植小麥會發(fā)生籽粒超標(biāo),可考慮改種敏感程度低的玉米、大豆等,實現(xiàn)安全利用。若高于污染安全利用臨界值,則該土壤將不適合種植食用作物,依據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況,種植經(jīng)濟作物,或進(jìn)行生物修復(fù),或退耕還林還草等。各地可根據(jù)實際情況,通過實驗和調(diào)研,制訂該地區(qū)適種的各類作物對污染物的敏感程度參照資料。筆者認(rèn)為采用“污染危害臨界值”和“污染安全利用臨界值”名稱,可清楚地顯示其內(nèi)涵。

4.2 土壤污染危害途徑與土壤污染分類劃定

筆者在編制GB 15618—1995[5]時認(rèn)識到,土壤污染物在諸多污染途徑(包括土壤微生物效應(yīng))中,存在著起決定性作用的關(guān)鍵危害途徑。鎘、汞、六六六、滴滴涕主要涉及食用農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問題;砷、鉻、鉛既涉及作物生長問題,又涉及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問題;銅、鋅、鎳主要涉及作物生長問題。

4.2.1關(guān)于食用農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問題

每個土壤都可以直接以其農(nóng)產(chǎn)品污染物含量與食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[6，9]相比較,得出該具體土壤是否有污染危害。土壤污染危害臨界值是因具體土壤而異的,不是一個固定值。若農(nóng)產(chǎn)品污染物含量低于其食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),則該土壤應(yīng)劃分為優(yōu)先保護類。同樣,將采用農(nóng)藝措施或改種作物后的農(nóng)產(chǎn)品污染物含量與食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)相比較,可劃分安全利用類或嚴(yán)格管控類。這是對土壤污染的定性分類。對于林業(yè)、草原土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定,可將農(nóng)產(chǎn)品改為食用林產(chǎn)品、食用畜產(chǎn)品[6，9]。關(guān)于在地塊中土壤與農(nóng)產(chǎn)品配對采樣問題,應(yīng)充分考慮地塊中土壤污染物不均勻分布的狀況,設(shè)置5～20個以上代表性采樣點[10],并應(yīng)在其農(nóng)作物根系部20 cm厚表層采集土樣及其上可食農(nóng)產(chǎn)品樣,再分別對土樣和農(nóng)產(chǎn)品樣進(jìn)行等量混合,取混合分析樣。

4.2.2關(guān)于農(nóng)作物生長問題

農(nóng)作物生長問題主要表現(xiàn)為農(nóng)作物減產(chǎn)。不能輕易地認(rèn)為減產(chǎn)就是污染造成的,農(nóng)作物減產(chǎn)的原因是十分復(fù)雜的,有病蟲害、干旱、缺肥、栽培、管理和污染等不同原因。凡作物沒有因受到污染危害而減產(chǎn)的土壤,都可劃為優(yōu)先保護類。同樣,土壤污染安全利用臨界值也是如此制定的,但應(yīng)以采取農(nóng)藝措施或改種作物后是否減產(chǎn)為依據(jù),若減產(chǎn)則劃為嚴(yán)格管控類,若不減產(chǎn)則劃為安全利用類。這采用的也是定性分類法。土壤也應(yīng)按上述方法采集。從上述農(nóng)作物質(zhì)量和產(chǎn)量兩個方面分別得出按污染程度劃分所得的類別,最終以其中的差者作為該土壤的污染類別。

標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵在于確定性。雖然采用的是定性分類法,由于具有確定性,則可方便地進(jìn)行分類,是可靠的,有意義的,具有客觀性、真實性。可認(rèn)為這是一種完全適合我國國情的土壤污染分類標(biāo)準(zhǔn)的制定方法。總之,將土壤污染視作“自變體”,作用于其“應(yīng)變體”的農(nóng)作物上,根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品是否超標(biāo)和農(nóng)作物是否減產(chǎn)結(jié)果,可定性地劃清該地塊的土壤污染類型。

4.3 實施

《農(nóng)用地標(biāo)準(zhǔn)》對于每一個具體地塊的實施都有一個過程。第一步:從農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量或/和農(nóng)作物產(chǎn)量來看,是否屬于優(yōu)先保護類;否則將進(jìn)行第二步:進(jìn)行必要的農(nóng)藝措施或改種作物試驗,若可行,則劃為安全利用類;對于采用各種措施仍無法安全利用的土壤,將進(jìn)行第三步:視當(dāng)?shù)貙嶋H情況,種植經(jīng)濟作物,進(jìn)行生物修復(fù)或退耕還林還草等。實際上,分類的劃定是與安全利用及修復(fù)措施等密切結(jié)合在一起的,做到使每塊土地的土壤污染分類都能得到妥善處理,針對每一地塊都建立相應(yīng)檔案。

該文只談及土壤污染對農(nóng)作物方面的影響,至于其對地下水等方面的影響也是很重要的,特別是對以地下水作為飲用水源或灌溉水源的地區(qū)。

致謝: 該文得到中國科學(xué)院南京土壤研究所駱永明研究員、宋靜副研究員和生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所王國慶研究員審閱、修正,筆者深表謝意。