关于土壤污染的概念和3类评价指标的探讨_夏家淇

关于土壤污染的概念和3类评价指标的探讨

夏家淇1

,骆永明2

　(1.国家环境保护总局南京环境科学研究所,江苏南京　210042;2.中国科学院南京土壤研究所土

壤与环境生物修复研究中心,江苏南京　210008)

摘要:就当前各方对土壤污染概念认识的差别进行了讨论,提出以土壤环境背景值、土壤环境质量第二级标准值和土壤污染临界值作为区域和场地土壤污染评价的3类指标的建议。3类指标的取值及含义为:(1)土壤环境背景值上限值:采用当地数值。这是揭示当前土壤是否有污染物进入的临界点,是保持当前土壤良好状态的目标值。若土壤中化学物质含量高于此值,则要警惕,要找出和控制污染源,防止污染物继续进入,以保护土壤环境质量。(2)土壤环境质量标准:采用通用的GB 15618第二级标准值。这是初步判断和识别当地土壤是否受污染的筛选值。若化学物质含量低于此值,说明土壤未受污染,不须进行深入调研;若高于此值,则土壤可能受污染,但要依据深入调研或风险评估而定。(3)土壤污染临界值:通过对当地土壤污染的风险评估,得出土壤污染临界值。这是揭示土壤是否受污染的阈值。若化学物质含量高于此值,说明土壤已受污染,应研究提出修复污染土壤与控制污染源的方案。

关键词:土壤污染;土壤环境质量指标;土壤环境质量标准;风险评估

中图分类号:X82 文献标识码:A 文章编号:1673-4831(2006)01-0087-04

D efi niti on and Three Evalua tion G ui deli nes of So ilConta m i na ti on .X I A J i a -qi 1,L UO Yong -m i ng 2(1.Nan j ing Ins tit u te of Environm en -t a lSciences ,S tat e

E nvironm entalP rot ecti on Adm i n istration ,Nanjing 210042,Ch i na ;2.S oil and Environm en tB i ore m ed iati on Res earch C en -tre ,N an ji ng Institute of SoilS ci ence ,Ch i nese Acad e my of Sci ences ,N an ji ng 210008,Ch i na )

Ab stract :Th ree guideli nes are s et forth f or eval uati on of s oil con t a m i nation at t he sca l e of a reg i on or a specific site in vie w of a m b i gu it y of t he definiti on f or soil con t a m i nation at presen.t The t h ree guideli nes ,m ai n l y b ased on che m i cal l evels ,are upper li m it of soil environ m en tal background ,G rade Ⅱcrit eri a of the nati ona lsoil environ m en talqualit y standard (GB 15618)and thres h ol d val ue of soil con t am i nati on.The upper li m it of soil envir on m ental backg round ,wh ich corresponds to t he l ocal s oil environm en t a lb ackground ,is a critical val ue for d iscri m i -nating bet w een pedogenic sou rce and an t h ropogen i c inpu ts of che m i ca l s as w ell as a target val ue for protecting t h e s oil environmen.t If a c h e m icalw ou l d be h i gh er t h an t h is upper li m it ,m easures shou l d be undertaken in exp l orati on and con trol of it s poten ti a l anthropogen ic s ou rces in order to protect the soil qualit y fro m f u rt h er i m pact of these sou rces .The soil env ironmental qualit y standard ,wh ich is equ ivalen t t o G rade Ⅱcriteria of t he national s oil environ m en t quality s t andard ,is a s creening l evel f or d isti ngu is h i ng un con t a m i nated soils fro m con -t a m i nated soils p reli m inaril y .If t he l evel of a che m ical i n t he s oil is lo w er t h an this standar d ,it indicates that t he s oil is not con t a m i nated .O t her w is e ,the soilm i gh t be con t a m i nated pot en tiall y and f u rther i nvestigation and /or ris k assess m ents of the eco -environm ent and hum an healt h shou l d be reco mm ended .Th e thres ho l d val ue of soil con t a m i nation ,w h i ch cou l d b e acqu ired t h rough ri sk ass ess m en t of t he p rob l e m s oil ,is a critical val ue f or deter m i n i ng w het her t he soil is con ta m inat ed or no.t Beyond t h is val ue ,t h e s o il is con t a m i nated and coun t er m eas -u res s hou l d b e undert aken to contro l the poll u tant sou rces and re m edy t he conta m i nated s oi.l

K ey words :s oil conta m inati on ;soil envir on m ental qualit y gu i deline ;s oil environm en t al qualit y st and ard ;ri sk assess m en t

针对各方对土壤污染概念认识的差别,现就土壤污染的概念和评价指标,谈点看法,供大家讨论。

1　如何识别土壤污染

概括地说,通常有以下几种看法:

(1)土壤中污染物含量超过土壤背景值上限值,称为土壤污染;

(2)土壤中污染物含量超过G B 15618—1995　土壤环境质量标准第二级标准值,称为土壤污染;

(3)土壤中污染物对生物、水体、空气或人体健康有危害,称为土壤污染。

土壤污染属环境污染的范畴。中国大百科全书环境科学卷[1]对环境污染的定义是:指人类活动所引起的环境质量下降而有害于人类或生物正常生存和发展的现象。环境污染的产生是一个从量变到质变的发展过程。当某种能造成污染的物质浓度或总量超过环境自净能力,便可能产生危害。环境污染按环境要素可分为大气污染、水体污染和土壤污染等。

因此,土壤污染也应具有上述特点。土壤污染是指人类

基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2002CB410810);国家自然科学杰出青年科学基金(40125005)收稿日期:2005-11-21

　

生态与农村环境学报　2006,22(1):87-90J ourna l of Ecolo gy and R ural Envir on m en t

活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度,引起土壤环境质量恶化,对生物、水体、空气或/和人体健康产生危害的现象(这种恶化现象通过对各种受体的危害而体现)。

按此认识,称谓土壤污染应同时具有以下2个条件:一是人类活动引起的外源污染物进入土壤,二是导致土壤环境质量下降,而有害于受体如生物、水体、空气或人体健康。并且这个过程是由量变到质变的发展过程,发生质变时的污染物浓度是其危害的临界值,也就是土壤污染临界值。

2　土壤环境质量标准

土壤环境质量标准是国家为防止土壤污染、保护生态系统、维护人体健康所制订的土壤中污染物在一定的时间和空间范围内的容许含量值。与环境空气质量标准、地表水环境质量标准等环境质量标准相比,土壤环境质量标准的制订更加复杂。这是由土壤和受体的复杂性所决定的。

外源污染物进入土壤并达一定数量后,通过多种途径对生物、水体、空气和人体等各种受体产生影响。影响因素有2方面:一是土壤因素,由于受气候、母质、地形、生物、时间和人为活动的深刻影响,土壤类型和性质千差万别,因此同一污染物在不同土壤中的活性也有差异,对同样受体的影响就会不同;二是受体因素,土壤中同一污染物对各类受体(植物、微生物、动物,人体以及水体、大气等)的影响是不同的,并且同一受体又有地区的差别。

在制订土壤环境质量标准时,要通过土壤污染物对不同受体的剂量-反应关系,得出各项诸多土壤环境质量基准值,取其中最低的土壤基准值,结合考虑社会、经济、技术等诸因素,订出土壤环境质量标准第二级标准值[2]。

在制订重金属指标时,应该采用土壤总量与有效量相结合为宜;因为有效量指标可以在较大程度上消除土壤因素的影响;但鉴于目前我国尚缺乏有效量资料依据,因此可先采用总量用于指标的制订。目前,欧美诸国仍采用总量指标。

虽然在G B15618—1995　土壤环境质量标准第二级标准值的制订中,将土壤按p H值划分为3组,分别依据各自诸多的土壤质量基准值,取其中最低值制订标准值;然而,土壤性质中质地(颗粒粗细)、有机质等因素对污染物活性影响也很大。但是,同样因缺乏有关资料而难以在标准中有所反映。从全国范围来讲,对于那些土壤基准值较高的土壤,超标不一定有危害。因此若要订出一个标准值,能适合全国各种类型土壤的污染评价,超过这个标准就表明有污染危害,这是不可能做到的。

所订的土壤环境质量标准可以认为是个阈值,土壤中化学物质含量低于此值,一般不会有污染问题;高于此值,则应作进一步调研,若确有危害,方可认为土壤已被污染。

从发达国家的做法看,现在多数国家提出的指标值不称为土壤环境质量标准,而称为土壤环境质量筛选值、指导值或目标值等[3]。美国环保署规定[4],当污染物浓度低于筛选浓度值(sc reeni ng l eve l,相当于我国在1995年制订的第二级标准值),污染风险可以忽略,无需作进一步场地调研;超过筛选浓度值时,土壤污染物含量水平可能会对生态或人体健康产生风险,但这并非意味着必须采取污染修复措施,还需根据特定场地的深入调研或风险评估结果来决定。加拿大[5]、英国[6]、澳大利亚[7]、丹麦[8]等很多国家也都认为,指导值(其含义相当于我国的第二级标准值)主要用于对特定场地/土壤的质量状况进行初步判断和识别,以决定是否需要进行特定场地/土壤的详细调研,以及是否需要进行特定场地/土壤的健康风险评估。

从当前发展形势看,GB15618—1995　土壤环境质量标准远不能适应要求,第一级标准值不能全国划一,污染物项目订得太少,尤其是有机污染物,铅的标准值订得偏松等[9]。因此现正处于修订中,拟在对欧美等国的制订方法进行探讨的基础上,分别制订适用于我国农业用地、居住用地、工业用地等的土壤环境质量标准(或称筛选值或指导值)。

在土壤环境质量标准修订中,最大的困难是缺乏国内资料,尤其是可直接参考的资料太少,这需要大家积极提供,并请提出意见,要依靠全国土壤环境科技界同行来共同完成。

土壤环境质量标准是带有强制性的。实际上,因受地区性的影响,只能起到筛选的作用。因此,是称为标准还是称为筛选值、基准值或指导值,值得商榷。除了制订全国统一的通用值以外,最好是各省、自治区和直辖市依据国家发布的编制导则,分别制订本地区的标准。这样,可以比较接近各地的实际,终究全国的范围太大了。

3　区域土壤环境背景值

土壤环境背景值是指在不受或很少受人类活动影响的情况下,土壤的化学组成或元素含量水平。人类活动与现代工业发展的影响已遍布全球,现在很难找到绝对不受人类活动影响的土壤(人迹罕见的珠穆朗玛峰及格陵兰的土壤中也已有人为化学品污染物的残留),严格意义上的土壤自然背景值已很难确定,这是由于当今污染源普遍存在和影响所致,因而只能去寻找人类影响尽可能少的土壤来确定土壤环境背景值。土壤环境背景值与土壤自然背景值有所不同,它既包括自然背景部分,也可能包括微量外源污染物(如大气污染物输送沉降等);或者说它是土壤当前的环境背景值或本底值,是维持当前土壤环境质量的目标。

总之,土壤环境背景值只能是一个相对的概念。土壤环境背景值是指在一定的自然历史期间,一定的地域内土壤中某些原有或准原有状态的物质丰度。

土壤中有机化合物,既有自然形成(如苯并[a]芘等)的,又有很多人工合成的(如滴滴涕、多氯联苯等),即土壤本身并不含有,而是从外源进入的。对于这些有机化合物,如何确定其土壤环境背景值还值得商榷。一种做法是将其定为无背景值,另一种是依据大范围地区的大多数低值(作为目标控制值考虑)来定。

应定位定期测定土壤环境背景值,即在某一区域内某些

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点位间隔若干年(如10a左右)进行1次。它能反映较大范围和较长时期内的物质动态变化。

土壤环境背景值因土而异,不同类型土壤有不同的背景值,母质因素影响很大;采用全国统一的数值(G B15618—1995　土壤环境质量标准第一级标准值)是不恰当的,应采用当地以土壤类型为基础而确定的土壤背景值。

土壤环境背景值可作为土壤环境质量评价的一类指标[10],它反映的是当前土壤环境未受或很少或较少受人类活动影响的情况,是当前人类保护土壤环境质量的目标。

土壤是自然环境的重要组成部分,是生态系统的基础组成部分,是农业生产的基本资料,是珍贵的自然资源。可见,土壤是人类生存和发展的不可替代的物质基础。土壤一旦污染,修复难度大,费力、费钱、费时,有的甚至无法复原。土壤资源的数量是有限的、不可再生的。因此,必须重视保护土壤资源。土壤虽具有一定自净功能,但其环境容量是有一定限度的;我们不应该现在就把土壤环境容量全用足,要为后代多留一些;更重要的是,随着时间的推移,当地的土壤外部污染源虽然可以有所控制,但一些污染物还可通过长距离传输,有可能不断地进入土壤。我们要用长远的战略眼光和可持续发展的科学发展观,提高对保护土壤资源与质量重要性的认识,贯彻预防为主的方针。预防是最重要的,一份的预防胜过一千份的修复。

所以,采用土壤环境背景值作为评价标准之一是必要的。这样可保护大部分土壤尽可能维持当前背景水平,对超标(土壤环境背景值上限值)土壤予以警示,及早给予关注。

某些发育在特殊地球化学区域的土壤会出现高的土壤环境背景值,即使无外来污染影响,土壤环境背景值也会异常高,甚至高于一般土壤的污染临界值。在这种异常土壤背景区种植农作物可能会产生危害。因而在区域土壤背景值采样点的统计中应剔除这些异常值。对于如何确定地球化学异常区的高背景值土壤评价指标,将另文作专门探讨。

4　场地土壤污染临界值

土壤污染临界值是指某场地土壤中污染物对生物、水体、空气或人体健康是否产生危害的临界值。高于此临界值,说明土壤已受污染,应依据受害程度和可能条件,采取相应的修复措施。低于此临界值,则土壤未受污染。土壤污染临界值通过风险评估而得,其值因土壤、受体的不同而异。

西方国家普遍应用风险评估方法。美国环境保护署在土壤场地管理方面曾经历过曲折,开始采用的方法步骤为:场地调研→通用标准评价→修复方法选择→实施;经过20a 后,这种传统评价方法已改为基于风险的评估方法,其步骤为:场地调研→风险评估→场地专用标准确定→场地专用标准评价→修复方法选择→实施。

我们拟提出结合国情编制土壤风险评估技术导则的意见,在此不作进一步讨论。5　区域和场地土壤污染评价的3类指标

土壤污染3类评价指标间的关系见图1。由图1可以看出,以土壤环境背景值上限值和污染临界值为界,土壤环境质量状况可划分为本底、玷污和污染3类。除了国家规定的通用的二级标准值外,其他2类指标均因土或因土、受体而异,有一定变幅。一般说来,当土壤中化学物质处于环境背景值范围时,土壤处于本底状态;随着外源污染物不断进入,达到通用的土壤环境质量二级标准值,此时不一定就有危害,而达到污染临界值时,土壤才属污染

。

图1　土壤污染3类评价指标间的关系

F i g.1　R elationsh i p b et w een the three

eva l uation gu i d eli ne s of soil con ta m i nation

为了全面掌握区域和场地土壤环境质量状况,建议采用土壤环境背景值上限值、土壤环境质量二级标准值和土壤污染临界值作为土壤污染评价的3类指标。

从环境管理上看,保护土壤环境质量的步骤如下:第一步是土壤环境质量的调查与评价,评价指标采用环境背景值上限值和二级标准值,低于环境背景值上限值则可认为该土壤环境质量基本良好,利用时不受任何限制;高于环境背景值上限值且低于二级标准值者,则认为该土壤尚未被污染,可称为轻度玷污,利用时一般不受限制,但要分析和控制污染源。高于二级标准值者,则要进入第二步,对土壤和受体作进一步深入调查或风险评估。若在深入调查中发现其对受体无危害,则为重度玷污,可能需要调整土地利用方式;若有危害,则要作风险评估,根据受体得出土壤污染临界值,并以此作为评价指标,此时超标则为污染,必须进入第三步,制订相应的修复方案并付诸实施。

在地区或全国范围内,可按本底、轻度玷污、重度玷污、污染4级分别统计土壤面积,并采取相应的对策,这将十分有利于我国土壤污染的预防和修复工作。

6　结语

在区域和场地土壤污染评价中,建议采用以下3类评价

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　第1期 夏家淇等:关于土壤污染的概念和3类评价指标的探讨

指标:

土壤环境背景值上限值:采用当地数值。这是揭示当前土壤是否有污染物进入的临界点,是保持当前土壤良好状态的目标值。若土壤中化学物质含量高于此值,则要警惕,找出和控制污染源,防止污染物继续进入,保护土壤环境质量。

土壤环境质量标准:采用通用的二级标准值。这是初步判断和识别当地土壤是否污染的筛选值。若土壤中化学物质含量低于此值,则说明土壤未受污染,不须进行深入调研;高于此值,则土壤可能污染,但要依据深入调研或风险评估而定。

土壤污染临界值:通过对当地土壤污染的风险评估,得出土壤污染临界值。这是揭示土壤是否受污染的阈值。若土壤中化学物质含量高于此值,则说明土壤已受污染,应研究提出修复污染土壤和控制污染源的方案。

需要说明的是,本文探讨的土壤污染主要是指土壤化学污染,而对土壤生物污染、物理污染(含能量污染)未作考虑;上述3类土壤污染评价指标的制定方法将另作讨论。

参考文献:

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作者简介:夏家淇(1928—),男,安徽合肥人,研究员,主要从事土壤环境质量研究。

2005年本刊审稿专家名单

在广大作者、读者、审稿人的关心和支持下,本刊顺利完成了2005年度出刊计划,现将2005年审稿专家名单公布如下,谨致谢意。

丁　平　卜兆宏　尤文瑞　尹　斌　尹大强　王　沫　王连生　王荫长　王健民　王家骥　王效科冯宗炜　史学正　叶万辉　由文辉　申建波　任　海　刘友良　刘兆普　刘忠翰　刘树庆　孙国钧朱　坦　朱忠林　朱荫湄　朱维斌　江　南　汤　锋　阮宏华　何乃维　吴启堂　张小林　张壬午张正旺　张永春　张运林　张佳宝　张洪勋　李　元　李止正　李夜光　李振高　李培军　杜家纬杨　浩　杨林章　杨景辉　汪雅谷　沈其荣　沈渭寿　闵庆文　陆健健　陈小勇　陈伟民　陈同斌陈利顶　陈怀满　陈国阶　陈国祥　陈祖义　陈桂珠　陈静生　周军英　周成虎　周启星　周泽江林咸永　范成新　郑文钦　施国新　洪晓月　胡孟春　赵恩东　钦　佩　骆世明　骆永明　倪绍祥唐克丽　夏家淇　徐　琪　徐仁扣　徐亚同　徐厚恩　徐海根　秦明周　袁东海　高尚玉　常志州黄　辉　黄为一　黄韦艮　黄巧云　黄满湘　龚子同　龚瑞忠　彭少麟　蒋大和　蒋明康　谢德体韩也良　蔡祖聪　蔡道基　潘伯荣　潘根兴　颜京松　薛建辉

本刊编辑部

2005年12月31日90 生　态　与　农　村　环　境　学　报 第22卷