李勝濤,蔡五田,張 敏,劉雪松,張超宇

(1.中國(guó)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(guó)國(guó)土資源經(jīng)濟(jì)研究院,北京 065201)

0 引 言

土壤是與人類關(guān)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(xué)污染物從多道進(jìn)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(yán)重,并對(duì)水體和大氣環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生了較大的影響。目前,國(guó)內(nèi)外的土壤環(huán)境安全問(wèn)題日益突出,不同程度污染的土壤面積不斷擴(kuò)大,土壤污染己成為我國(guó)乃至全球農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的嚴(yán)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(duì)環(huán)境質(zhì)量的沖擊程度以及對(duì)人類的危害程度,控制并修復(fù)土壤污染,國(guó)內(nèi)外諸多國(guó)家都陸續(xù)展開(kāi)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及其宏觀決策管理等方面的相關(guān)研究相繼開(kāi)展,并取得了一定研究進(jìn)展?？偟膩?lái)看,各種土壤污染研究在宏觀上側(cè)重政策法規(guī)、經(jīng)濟(jì)與技術(shù)手段等方面的研究,在微觀上則注重土壤污染特征與來(lái)源、遷移轉(zhuǎn)化、分析技術(shù)等內(nèi)在機(jī)理研究[6-7]。其中,在微觀上開(kāi)展的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)(土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià))研究作為有效評(píng)定土壤污染程度及其對(duì)人類健康適宜程度的重要措施,越來(lái)越多地引起業(yè)內(nèi)人士以及國(guó)家和地方?jīng)Q策機(jī)構(gòu)的廣泛認(rèn)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(duì)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(duì)于土壤來(lái)說(shuō),只要土壤受到了外來(lái)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(diǎn)、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(jī)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(fēng)險(xiǎn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的風(fēng)險(xiǎn)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(jī)率”。用數(shù)學(xué)公式可表示為:

式中P表示某種影響或危害的風(fēng)險(xiǎn);S表示影響或危害的嚴(yán)重程度;R為影響或危害發(fā)生的機(jī)率。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)則是對(duì)人類活動(dòng)或自然災(zāi)害的不利影響和可能性的評(píng)價(jià),是對(duì)不良結(jié)果或不期望事件發(fā)生機(jī)率的描述及定量分析[8]。

1.3 土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是在研究土壤環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律的基礎(chǔ)上,按一定的原則、標(biāo)準(zhǔn)和方法,對(duì)土壤污染程度進(jìn)行評(píng)定,或是對(duì)土壤對(duì)人類健康適宜程度進(jìn)行評(píng)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?fù)寥拉h(huán)境不利變化的對(duì)策和措施[7]。

2 我國(guó)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究進(jìn)程

國(guó)際上,土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)始于20世紀(jì)70年代末期的美國(guó)超級(jí)基金項(xiàng)目。該項(xiàng)目采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)作為重要的政策工具,用于決定污染土地可能帶給當(dāng)?shù)鼐用窠】滴：Φ娘L(fēng)險(xiǎn),以風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)探討修復(fù)技術(shù)的篩選以及污染土地修復(fù)(整治)目標(biāo)。隨后,荷蘭、澳大利亞、加拿大、英國(guó)等國(guó)家先后制定了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則、草案及相關(guān)的政策法規(guī)[7-9]。

我國(guó)學(xué)者對(duì)于土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究起步相對(duì)較晚。從20世紀(jì)90年代起,部分學(xué)者開(kāi)展了香港、南京、廣州、北京等城市的重金屬含量和化學(xué)形態(tài)測(cè)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(jì)90年代至本世紀(jì)初期,國(guó)內(nèi)的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究大多涉及在我國(guó)城市水、大氣環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),水域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等領(lǐng)域的分析和評(píng)價(jià)[7]。如曾光明[10-11]探討了水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型及應(yīng)用;仇付國(guó)等[12]研究了多種途徑污水利用的健康風(fēng)險(xiǎn);高繼軍[13]等對(duì)北京市飲用水源水中的重金屬污染物進(jìn)行了健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià);錢(qián)家忠等[14]評(píng)價(jià)了城市供水水源地的水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn);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(píng)估方法對(duì)水域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估;楊曉松[15-16]對(duì)區(qū)域環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了探討;周啟星等[17]人則對(duì)我國(guó)開(kāi)展生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)從不同角度進(jìn)行了探討,并建立了評(píng)價(jià)方法與程序。

以上可以看作我國(guó)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的初級(jí)階段,主要污染源多為重金屬及類金屬(As)等無(wú)機(jī)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(wèn)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(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),我國(guó)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期,有機(jī)污染土壤,特別是石油類污染場(chǎng)地越來(lái)越受到人們的關(guān)注,同時(shí),針對(duì)省級(jí)單元或全國(guó)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(píng)價(jià)方法也被列入研究進(jìn)程。鄭袁明,陳同斌等[18]以北京市為例在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了省級(jí)單元的大規(guī)模區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與污染風(fēng)險(xiǎn)研究,該研究工作從1999年開(kāi)始,先后在北京地區(qū)采集了1 500多個(gè)土壤和蔬菜樣品,完成了1萬(wàn)余樣次的重金屬(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等)的分析測(cè)定工作,取得大量的科學(xué)數(shù)據(jù)和重要的理論、技術(shù)進(jìn)展;曹云者等[19]分析了國(guó)際上石油烴污染場(chǎng)地環(huán)境管理方法的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì),并結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況,提出了在我國(guó)建立基于風(fēng)險(xiǎn)的石油烴污染場(chǎng)地環(huán)境管理模式的對(duì)策建議;趙沁娜等[20]以某區(qū)域土地置換開(kāi)發(fā)為案例,結(jié)合區(qū)域未來(lái)土地利用類型,采用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)土壤多環(huán)芳烴(PA Hs)污染可能給未來(lái)入住人群帶來(lái)的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià);何巧力等[21]利用ISO推介的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法研究了蚯蚓回避行為試驗(yàn)在萘污染土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。

與此同時(shí),國(guó)家性的支撐和引導(dǎo)也逐漸浮出水面。2001年國(guó)家環(huán)保局發(fā)布的《國(guó)家環(huán)境科技發(fā)展“十五”計(jì)劃綱要》中把研究建立環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理制度作為適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代環(huán)境政策、建立科學(xué)決策的技術(shù)支撐體系的科技工作之一。2004年11月我國(guó)在南京召開(kāi)的“第二屆土壤污染與修復(fù)國(guó)際會(huì)議”表明了今后土壤安全問(wèn)題將會(huì)是一個(gè)新的熱點(diǎn)。2007年,國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局制訂了《展覽會(huì)用地土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(暫行)HJ350-2007,于2007年頒布實(shí)施,這一標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行為我國(guó)城市土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)[7,22]。

從國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展來(lái)看,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)分析方法和風(fēng)險(xiǎn)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(yīng)用于解決復(fù)雜、困難的環(huán)境問(wèn)題,特別是在污染土地的治理方面。但目前我國(guó)在城市土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)管理方面仍存在相當(dāng)?shù)娜笨?。如何根?jù)我國(guó)國(guó)情,在借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,探討我國(guó)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)險(xiǎn)管理制度,是今后環(huán)境保護(hù)工作面臨的一個(gè)新挑戰(zhàn)[22]。雖然起步較晚,但是隨著相關(guān)政策的支持及大批科研力量的投入,符合我國(guó)國(guó)情的,更為完善的評(píng)價(jià)技術(shù)要求、技術(shù)規(guī)范、評(píng)價(jià)方法呼之欲出。

3 主要評(píng)價(jià)方法的研究現(xiàn)狀

保護(hù)人體健康和生態(tài)安全是進(jìn)行污染防治的最終目的[23]。因此,土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)一般可分為健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)兩大類。

3.1 土壤污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)起源于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家,它是在收集和整理毒理學(xué)、流行病學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)及暴露情況等資料的基礎(chǔ)上,通過(guò)一定的方法或使用模型來(lái)估計(jì)某一暴露劑量的化學(xué)或物理因子對(duì)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(guó)內(nèi)土壤污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究現(xiàn)狀看,主要研究多集中在對(duì)污染點(diǎn)進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),而基于健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)確定污染治理監(jiān)測(cè)計(jì)劃方面的研究還不多見(jiàn),特別是在將健康風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)價(jià)與土壤污染治理進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)合方面的研究還未見(jiàn)報(bào)道。

為了保護(hù)工礦企業(yè)內(nèi)工人的身體健康,我國(guó)國(guó)家環(huán)?？偩衷缭?999年發(fā)布了《工業(yè)企業(yè)土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基準(zhǔn)》。該基準(zhǔn)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(gè)暴露途徑,并依此分別制定了89種常見(jiàn)工業(yè)污染物的土壤基準(zhǔn)直接接觸和土壤基準(zhǔn)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(dǎo)作用。但是該基準(zhǔn)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),同時(shí)也沒(méi)有明確如何指導(dǎo)后續(xù)的污染治理[25]。北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院的姜林和王巖[26]在參考了大量國(guó)內(nèi)外有關(guān)場(chǎng)地評(píng)價(jià)文獻(xiàn)的同時(shí)結(jié)合所在單位多年來(lái)在場(chǎng)地評(píng)價(jià)實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)于2004年編著出版了《場(chǎng)地環(huán)境評(píng)價(jià)指南》,該書(shū)重在對(duì)工礦企業(yè)造成的土壤污染進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、為場(chǎng)地交易提供決策依據(jù)。清華大學(xué)的李廣賀教授和陳華[27]應(yīng)用USEPA的多介質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型MMSOILS,通過(guò)建立不同國(guó)家土壤環(huán)境基準(zhǔn)值與健康風(fēng)險(xiǎn)值之間的線性回歸關(guān)系,以10～6作為人類健康風(fēng)險(xiǎn)限值,初步確定了重金屬、芳烴類、氯代烴類、殺蟲(chóng)劑和除草劑等61項(xiàng)污染物的風(fēng)險(xiǎn)基準(zhǔn)值,作為我國(guó)土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的建議值;同時(shí)應(yīng)用MMSOILS模型對(duì)山東淄博大武水源地烯烴廠苯污染導(dǎo)致的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。但是MMSOILS模型僅是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,沒(méi)有建立基于風(fēng)險(xiǎn)確定污染治理目標(biāo)的模型。

3.2 土壤污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是以土壤生態(tài)系統(tǒng)為對(duì)象,評(píng)價(jià)土壤中一個(gè)種群、生態(tài)系統(tǒng)和整個(gè)景觀的正常功能受到外界脅迫,從而在目前和將來(lái)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(jì)價(jià)值和美學(xué)價(jià)值的可能性。

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)在歐美都有法律依據(jù)和技術(shù)規(guī)則。從1983年美國(guó)國(guó)家科學(xué)院提出土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基本已形成體系,其重點(diǎn)在評(píng)價(jià)DDT、PCDD等土壤中有機(jī)農(nóng)藥的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[28]。

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)能夠靈活地組織和運(yùn)用各種數(shù)據(jù)、信息、假設(shè)和不確定性,對(duì)產(chǎn)生不利的生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。我國(guó)也有很多學(xué)者開(kāi)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),采用的主要方法有:概念模型法、數(shù)學(xué)模型法、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法、形態(tài)分析法、生物評(píng)價(jià)法等[29]。其中,風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法是國(guó)際上眾多科學(xué)家從沉積學(xué)角度提出的多種重金屬污染評(píng)價(jià)方法,主要有潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法、地質(zhì)累積指數(shù)法、污染指數(shù)法、回歸過(guò)量分析法等。雖然這些方法大多用于沉積物污染評(píng)價(jià),但用于土壤重金屬評(píng)價(jià)的實(shí)例也逐年增多。如:宣昊等[30]在地球化學(xué)基線的基礎(chǔ)上利用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法對(duì)江西省德興銅礦周圍土壤中7種重金屬進(jìn)行了評(píng)價(jià),將研究區(qū)劃分為輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū);滕彥國(guó)等[31-33]應(yīng)用地質(zhì)累積指數(shù)對(duì)攀枝花地區(qū)昔格達(dá)組黏土的重金屬污染進(jìn)行了評(píng)價(jià),提出應(yīng)選擇與該沉積物有直接聯(lián)系的地球化學(xué)背景,由此分析污染狀況才更真實(shí)。

4 存在的主要問(wèn)題與發(fā)展趨勢(shì)

總的來(lái)看,我國(guó)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)已進(jìn)入了快速發(fā)展階段,但是與發(fā)達(dá)國(guó)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的土壤污染監(jiān)測(cè)、治理模式,總體上依然施行基于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的剛性模式;

2)尚未形成適合我國(guó)國(guó)情的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法體系,國(guó)家級(jí)的法律法規(guī)尚不完善,諸多研究多處于國(guó)外相關(guān)體系、成果的借鑒和探索階段;

3)評(píng)價(jià)對(duì)象主要為污染點(diǎn)或較小范圍的污染場(chǎng)地,缺乏國(guó)家性的數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè),較大區(qū)域的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)仍處于探索階段,評(píng)價(jià)方法尚不成熟,全國(guó)性的污染現(xiàn)狀與危害依然“家底”不清。

基于此,我國(guó)土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究應(yīng)在以下幾個(gè)方面加強(qiáng):

1)通過(guò)制定相關(guān)政策法規(guī),鼓勵(lì)基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的柔性監(jiān)測(cè)治理模式的形成,逐步替代現(xiàn)行的基于環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的剛性監(jiān)測(cè)治理模式;

2)加強(qiáng)典型土壤污染場(chǎng)地的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究與示范,加強(qiáng)國(guó)際上優(yōu)秀成果的引入和借鑒,逐步形成適合我國(guó)國(guó)情的污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論和評(píng)價(jià)方法體系;

3)開(kāi)展全國(guó)性的土壤污染調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),建設(shè)完善國(guó)家性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù);

4)在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上開(kāi)展土壤污染的監(jiān)測(cè)與治理研究,引導(dǎo)我國(guó)土壤污染治理進(jìn)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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