摘要:近年來(lái),場(chǎng)地和土壤污染勘查評(píng)價(jià)與修復(fù)逐漸發(fā)展成為環(huán)境科學(xué)和土木工程領(lǐng)域的熱點(diǎn),場(chǎng)地和土壤修復(fù)業(yè)務(wù)隨之愈來(lái)愈多。但土壤修復(fù)理論和技術(shù)發(fā)展相對(duì)緩慢,無(wú)法滿足土壤修復(fù)行業(yè)發(fā)展的需要。實(shí)踐中,在場(chǎng)地和土壤污染勘查與評(píng)價(jià)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)僅考慮了土壤中某物質(zhì)成分的人為超標(biāo)問(wèn)題,而忽視了土壤中自然異常而導(dǎo)致土壤中某物質(zhì)成分超標(biāo)問(wèn)題的評(píng)價(jià),且誤將土壤中某物質(zhì)成分的超標(biāo)等級(jí)定為土壤污染程度等級(jí)的全部。針對(duì)這些問(wèn)題,本文通過(guò)研究,在深入分析各領(lǐng)域土壤污染評(píng)價(jià)差異的基礎(chǔ)上,提出了土壤污染評(píng)價(jià)的一般過(guò)程、方法和標(biāo)準(zhǔn),供標(biāo)準(zhǔn)修訂參考。
污染場(chǎng)地和土壤修復(fù)行業(yè)起步相對(duì)較晚,處于產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)的起步階段,盡管近年來(lái)發(fā)展迅速,修復(fù)企業(yè)和從業(yè)人數(shù)不斷增加,國(guó)家相關(guān)政策、法規(guī)、管理制度和技術(shù)規(guī)范逐步建立,重慶、浙江、江蘇和上海等省市先后頒布了相關(guān)制度和地方技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),但在很多方面仍處于較落后的狀態(tài),修復(fù)理論和技術(shù)還不成熟,無(wú)法滿足行業(yè)快速發(fā)展的需要。目前我國(guó)受污染農(nóng)田的面積高達(dá)1500萬(wàn)公頃左右,約占全國(guó)耕地面積的8%以上;工業(yè)企業(yè)搬遷遺留的污染場(chǎng)地達(dá)100萬(wàn)~200萬(wàn)塊;因礦山而受污染的土地達(dá)150多萬(wàn)公頃。土壤是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),關(guān)乎人民群眾身體健康及美麗中國(guó)建設(shè),保護(hù)好土壤環(huán)境是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和維護(hù)國(guó)家生態(tài)安全的重要內(nèi)容[8]。當(dāng)前,我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂,成百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)公頃的污染土地亟待治理與修復(fù),污染場(chǎng)地和土壤修復(fù)行業(yè)前景廣大。污染場(chǎng)地與土壤修復(fù)理論和技術(shù)是國(guó)家制定相關(guān)政策、法規(guī)和管理標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)依和支撐,對(duì)污染場(chǎng)地和土壤修復(fù)行業(yè)發(fā)展起著指導(dǎo)和保障作用。當(dāng)前相關(guān)理論和技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后,致使土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)在現(xiàn)實(shí)中存在一定局限性,對(duì)污染場(chǎng)地和土壤修復(fù)工程質(zhì)量具有一定影響。本文針對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中存在的不足,進(jìn)行了較深入的研究和討論,并提出了具體的解決方案和建議。
1現(xiàn)實(shí)中土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的局限性
目前,我國(guó)學(xué)術(shù)界對(duì)土壤污染的含義理解存在爭(zhēng)論。在我國(guó)農(nóng)業(yè)和土壤學(xué)等領(lǐng)域,土壤污染是指因具有生理毒性的物質(zhì)或過(guò)量的植物營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)入土壤而導(dǎo)致土壤性質(zhì)惡化和植物生理功能失調(diào)的現(xiàn)象[10]。而在土木工程領(lǐng)域,污染土是一種特殊土,指因致污物質(zhì)的侵入而導(dǎo)致成分、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(包括物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì))發(fā)生了顯著變異的土,不僅改變或破壞了土壤的工程性質(zhì),而且有可能對(duì)人體和生態(tài)產(chǎn)生不良影響或危害[。前者指的是土壤環(huán)境的人為作用,是動(dòng)名詞,側(cè)重點(diǎn)在土壤的養(yǎng)育和生育功能方面;后者則指地質(zhì)環(huán)境作用的結(jié)果,是名詞,側(cè)重點(diǎn)在土(或土地)的承載功能和工程環(huán)境功能方面的考量,污染土研究目在于對(duì)建筑材料的腐蝕性評(píng)價(jià),以及對(duì)土壤工程特性指標(biāo)和環(huán)境影響程度的評(píng)價(jià)?,F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021—2001,2009年版,本文簡(jiǎn)稱2009版規(guī)范)[11]提出污染土環(huán)境評(píng)價(jià)的基本原則和要求,關(guān)于污染土環(huán)境評(píng)價(jià)技術(shù)和方法的具體要求則較少,僅在條文說(shuō)明中指出:可以采用規(guī)范HJ/T166中的單項(xiàng)污染指數(shù)法、污染超標(biāo)率和內(nèi)梅羅指數(shù)等方法對(duì)污染土進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)。
在環(huán)境保護(hù)部近年來(lái)發(fā)布的相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中,雖然融合了土壤學(xué)、環(huán)境地質(zhì)學(xué)、土木工程學(xué)等的優(yōu)勢(shì),但仍存在一些不足,有待進(jìn)一步通過(guò)深入研究加以修改與完善。實(shí)踐中,發(fā)現(xiàn)《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T166—2004,本文簡(jiǎn)稱規(guī)范HJ/T166)中的土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)存在一些不足,忽略了因自然異常而導(dǎo)致土壤中某物質(zhì)成分超標(biāo)問(wèn)題的評(píng)價(jià),誤將土壤中某物質(zhì)成分超標(biāo)等級(jí)定為土壤污染程度等級(jí)的全部,具體問(wèn)題如下:
(1)規(guī)范HJ/T166中表12-1劃分各類污染物質(zhì)對(duì)土壤污染等級(jí)[12]的規(guī)定不準(zhǔn)確。單項(xiàng)污染指數(shù)法是相對(duì)于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的價(jià),是反映土壤中某元素含量是否符合土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求及超標(biāo)程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。而土壤污染累積指數(shù)是相對(duì)于土壤中某元素含量背景值的評(píng)價(jià)指標(biāo),是反映土壤是否遭受某元素污染土壤中該元素含量的異變程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。土壤污染程度是指污染物對(duì)土壤成分、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)(含物理、化學(xué)及工程性能等)的變異程度及污染土對(duì)人體和生態(tài)的影響與危害程度,不僅僅指土壤物質(zhì)成分的變化。雖然致污物質(zhì)一定會(huì)改變土壤的物質(zhì)成分,但不一定會(huì)使土壤的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生顯著變異,也不一定會(huì)對(duì)人體與生態(tài)造成不良影響或危害,因此,單項(xiàng)污染指數(shù)和土壤污染累積指數(shù)均不能表達(dá)土壤污染程度的全部?jī)?nèi)容。內(nèi)梅羅指數(shù)[13]實(shí)質(zhì)是單項(xiàng)污染指數(shù)的一種統(tǒng)計(jì)數(shù)值,與算術(shù)平均值相比,其突出了土壤中致污物質(zhì)最大濃度的影響作用,所表達(dá)的仍然是某物質(zhì)在土壤中的含量問(wèn)題,從而也不能表達(dá)該物質(zhì)對(duì)土壤性質(zhì)影響程度的全面內(nèi)容。此外,致污物質(zhì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響程度,以及污染土壤對(duì)人體、生態(tài)的危害程度,均隨致污物質(zhì)的種類不同而不同,同時(shí)還與土壤自身的類型和特性有關(guān)系,不能單憑致污物質(zhì)的含量來(lái)衡量,因此,利用規(guī)范HJ/T166中表12-1劃分各類污染物質(zhì)對(duì)土壤污染等級(jí)的做法是不準(zhǔn)確的。
(2)綜合污染指數(shù)法的應(yīng)用范圍不全面。土壤的綜合污染指數(shù)(CPI)同時(shí)考慮了土壤中某物質(zhì)成分的背值(CiB)和土壤環(huán)境質(zhì)量要求的某物質(zhì)成分的標(biāo)準(zhǔn)值(CiS),但兩者的意義不同。前者所表達(dá)的是土壤中某物質(zhì)的含量(Ci)是否超過(guò)土壤背景值,可用于判定土壤是否受到某物質(zhì)的侵入或污染:當(dāng)Ci>CiB時(shí),表明土壤受到了該物質(zhì)的侵入或污染;當(dāng)Ci≤CiB時(shí),表明土壤未受該物質(zhì)的侵入或污染。后者則表達(dá)土壤中某物質(zhì)的含量(Ci)是否超過(guò)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(人為約定的標(biāo)準(zhǔn))的土壤質(zhì)量要求:當(dāng)Ci>CiS,即土壤該物質(zhì)的含量超過(guò)土壤質(zhì)量要求的含量時(shí),表明土壤質(zhì)量不合格;當(dāng)Ci≤CiS,即土壤中該物質(zhì)的含量未超過(guò)土壤質(zhì)量要求的含量時(shí),是自然地質(zhì)作用,也可能是人為的(或人為地質(zhì)作用),而規(guī)范HJ/T166中表12-2只考慮了人為造成的土壤質(zhì)量不合格問(wèn)題,沒(méi)有考慮土壤元素自然異常造成的不合格問(wèn)題。因此,在規(guī)范HJ/T166中,綜合污染指數(shù)法的應(yīng)用范圍不全面。
此外,規(guī)范HJ/T166所謂的土壤質(zhì)量評(píng)價(jià),實(shí)質(zhì)是土壤是否符合質(zhì)量要求的判別,沒(méi)有污染物對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、性質(zhì)影響程度及污染土壤對(duì)人體、生態(tài)危害程度等評(píng)價(jià)內(nèi)容。
2土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)內(nèi)容與程序
明確土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的一般內(nèi)容和程序(圖1),是土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)和前提,對(duì)彌補(bǔ)現(xiàn)行規(guī)范之不足具有重要意義。
由圖1可知,土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)包括土壤污染評(píng)價(jià)和土壤物質(zhì)符合環(huán)境質(zhì)量要求的評(píng)價(jià)兩部分內(nèi)容。其中,土壤污染評(píng)價(jià)主要包括土壤污染與否判別、土壤中致污物質(zhì)是否超標(biāo)判別與土壤污染程度評(píng)價(jià)。實(shí)施土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí),首先應(yīng)判別某土壤是否受到了某物質(zhì)的污染,即確定該土壤是污染土還是凈土。然后,對(duì)于凈土,應(yīng)進(jìn)一步判別某物質(zhì)成分是否符合土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,如果符合土壤環(huán)境如果不符合土壤環(huán)境質(zhì)量要求,應(yīng)進(jìn)一步研究土壤的利用或治理方法。對(duì)于污染土,應(yīng)首先判別致污物質(zhì)含量是否符合土壤環(huán)境質(zhì)量要求,如果致污物質(zhì)含量符合土壤環(huán)境質(zhì)量要求,給出結(jié)論并結(jié)束評(píng)價(jià);如果致污物質(zhì)含量不符合土壤環(huán)境質(zhì)量要求,應(yīng)結(jié)合土壤污染程度評(píng)價(jià)結(jié)果,進(jìn)一步研究污染土利用、修復(fù)或治理方案。
3土壤污染判別與評(píng)價(jià)
由圖1可知,土壤污染判別與評(píng)價(jià)是土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)內(nèi)容。
(1)土壤污染判別,即判別土壤是否有外來(lái)物質(zhì)侵入的過(guò)程。一般選用土壤中某物質(zhì)的土壤污染累積指數(shù)IB(土壤某污染物質(zhì)含量的實(shí)測(cè)值與該土壤中該污染物的背景值之比)作判別指標(biāo),當(dāng)比值IB大于1時(shí),表明該土壤受到了污染,確定該土壤為污染土;當(dāng)比值IB不大于1時(shí),表明該土壤未受污染,確定該土壤為凈土。
(2)土壤物質(zhì)超標(biāo)判別,即判別土壤中某物質(zhì)是否符合土壤環(huán)境質(zhì)量要求的過(guò)程。一般選用某土壤中某物質(zhì)的單項(xiàng)物質(zhì)指數(shù)或內(nèi)梅羅指數(shù)作判別指標(biāo)。土壤中某物質(zhì)的單項(xiàng)物質(zhì)指數(shù)IS是指土壤某物質(zhì)(包括致污染物質(zhì))含量的實(shí)測(cè)值與土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值之比,當(dāng)土壤中某物質(zhì)的單項(xiàng)物質(zhì)指數(shù)IS大于1時(shí),表明土壤中該物質(zhì)含量不符合土壤環(huán)境質(zhì)量要求;當(dāng)土壤中某物質(zhì)的單項(xiàng)物質(zhì)指數(shù)IS不大于1時(shí),表明土壤中該物質(zhì)含量符合土壤環(huán)境質(zhì)量要求。選用內(nèi)梅羅指數(shù)PN判別土壤某物質(zhì)超標(biāo)與否時(shí),根據(jù)規(guī)范HJ/T166中的表12-1,應(yīng)符合下列規(guī)定:當(dāng)PN≤0.7時(shí),土壤中某物質(zhì)含量符合土壤環(huán)境質(zhì)量要求,否則,土壤中該物質(zhì)含量不符合環(huán)境質(zhì)量要求。
(3)土壤污染與土壤物質(zhì)超標(biāo)綜合判別。判別指標(biāo)可選用土壤綜合環(huán)境指數(shù)CEI,其計(jì)算方法同規(guī)范HJ/T166中的“綜合污染指數(shù)CPI”計(jì)算方法,但依據(jù)CEI判別土壤污染與質(zhì)量超標(biāo)時(shí),應(yīng)將規(guī)范中的表12-2修改為表1的形式。
(4)土壤污染程度等級(jí)劃分。土壤污染程度是指侵入土壤的致污物質(zhì)對(duì)土壤成分及土體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的綜合影響程度,不僅指土壤成分和結(jié)構(gòu)的變化程度,還包括土體強(qiáng)度、變形、滲透、腐蝕、吸附、酸堿度、氧化還原、生物養(yǎng)分、毒性等的變化程度,具體視土壤污染程度評(píng)價(jià)的目的而定,對(duì)于農(nóng)地土壤,宜側(cè)重于土壤化學(xué)成分評(píng)價(jià);對(duì)建設(shè)用地,宜側(cè)重于土體強(qiáng)度、變形等力學(xué)性質(zhì)評(píng)價(jià)。確定土壤污染程度時(shí),應(yīng)首先分別計(jì)算出每種致污物質(zhì)所引起的土壤成分、結(jié)構(gòu)和各種性質(zhì)指標(biāo)變化的變化率(污染前后指標(biāo)的差值與污染前指標(biāo)值之百分比)。然后,分別計(jì)算各指標(biāo)變化率的平均值。然后,再計(jì)算各指標(biāo)平均變化率的加權(quán)平均值。最后,依據(jù)加權(quán)平均變化率按表2確定土壤污染程度等級(jí)。
5)致污物質(zhì)對(duì)土壤物質(zhì)成分的影響程度評(píng)價(jià)。除了規(guī)范HJ/T166規(guī)定的內(nèi)梅羅指數(shù)法,還可選用地質(zhì)累積指數(shù)法。地質(zhì)累積指數(shù)(geoaccumulationindex,GI)是法國(guó)科學(xué)家Muller[14]于1969年提出的用于定量評(píng)價(jià)沉積物(或其他物質(zhì))中重金屬富集程度的指標(biāo)[15,16],其表達(dá)式如下:
6)致污染物質(zhì)的潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)。潛在生態(tài)危害指數(shù)法是瑞典地球化學(xué)家Hakanson于1980[21]創(chuàng)建的,是以沉積學(xué)原理評(píng)價(jià)環(huán)境重金屬污染及其生態(tài)危害的方法。由于該方法同時(shí)考慮了重金屬的種類、濃度、毒性水平及土體對(duì)重金屬的敏感性等因素,較為科學(xué)合理,因此,被廣泛應(yīng)用于土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià),國(guó)內(nèi)有不少學(xué)者[22-26]在評(píng)價(jià)土壤環(huán)境質(zhì)量時(shí)應(yīng)用了這種方法,并進(jìn)行了較深入的研究。
4結(jié)論與討論
(1)土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)區(qū)分一般土壤(凈土)和污染土,即土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí),應(yīng)首先判別土壤是否遭受了污染,然后對(duì)污染土壤的環(huán)境質(zhì)量和污染程度分別進(jìn)行評(píng)價(jià),并在評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上,確定是否需要對(duì)污染土進(jìn)行修復(fù)或治理。如果需要對(duì)污染土壤修復(fù)或治理,還應(yīng)進(jìn)一步研究確定其修復(fù)或治理方案。對(duì)于凈土,當(dāng)確定其不符合土壤環(huán)境質(zhì)量要求時(shí),也應(yīng)進(jìn)一步研究確定其治理和利用方案。判別是否需要對(duì)污染土或質(zhì)量不合格的凈土進(jìn)行治理或修復(fù),除應(yīng)考慮致污物質(zhì)類型和性質(zhì)、土壤類型和性質(zhì)、污染程度等外,還應(yīng)綜合考慮土壤或場(chǎng)地的利用方向。
(2)與空氣和水相比,土壤系統(tǒng)更加復(fù)雜,致污物質(zhì)侵入土壤后,其結(jié)果不僅會(huì)引起土壤成分變化,而且可能會(huì)使土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變好,也可能會(huì)使土壤結(jié)構(gòu)或性質(zhì)變壞。結(jié)果不僅與土壤物質(zhì)構(gòu)成、致污物質(zhì)類型等有關(guān),而且取決于致污物質(zhì)與土壤原物質(zhì)成分之間是否發(fā)生反應(yīng)和反應(yīng)的方式,包括土壤物質(zhì)間的“協(xié)同”和“拮抗”作用,因此,土壤污染程度評(píng)價(jià)時(shí),應(yīng)區(qū)別對(duì)待。如果致污物質(zhì)對(duì)土壤中的有害作用或植物對(duì)有害物質(zhì)的吸收起抑制作用,那么應(yīng)稱之為致污物質(zhì)的“拮抗”作用,則有利于提高土壤環(huán)境質(zhì)量。如果土壤的有害作用或植物吸收有害成分的能力因致污物質(zhì)而得到增強(qiáng)或提高,稱為致污物質(zhì)的“協(xié)同”作用,則對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量有降低作用。
(3)引起土壤污染的物質(zhì),除了重金屬、農(nóng)藥及其他有機(jī)物外[12],一些鹽、堿或酸類物質(zhì),如硫酸鹽、鎂鹽、銨鹽、鹵鹽、苛性堿、硫酸、碳酸等[7]侵入土壤后,也會(huì)對(duì)土壤造成嚴(yán)重污染,不僅會(huì)引起土壤成分改變,而且會(huì)引起土壤酸堿度、氧化還原電位、腐蝕性、強(qiáng)度、滲透性、吸附性等的改變,有時(shí)會(huì)嚴(yán)重干擾生物生長(zhǎng),破壞生態(tài)平衡,引起荒漠化。因此,土壤污染程度評(píng)價(jià),不能僅局限于土壤成分變化程度評(píng)價(jià),應(yīng)綜合考慮致污物質(zhì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化的影響程度。
(4)針對(duì)農(nóng)用地,“土十條”[8]提出分類管理,劃定農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量類別。按污染程度將農(nóng)用地劃為三個(gè)類別,未污染和輕微污染的劃為優(yōu)先保護(hù)類,輕度和中度污染的劃為安全利用類,重度污染的劃為嚴(yán)格管控類,以耕地為重點(diǎn),分別采取相應(yīng)管理措施,保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全。關(guān)于土壤污染程度劃分,表2引自2009規(guī)范,適宜土木工程領(lǐng)域和場(chǎng)地污染評(píng)價(jià),是否適用于農(nóng)用地土壤污染評(píng)價(jià),尚需進(jìn)行深入的實(shí)驗(yàn)研究。
來(lái)源:《中國(guó)環(huán)境管理》 作者:趙文廷
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