我国土壤环境基准研究的历程与展望
发布时间:2023-04-26 16:29:53 来源:固废观察 作者:龙涛, 林玉锁, 陈樯 浏览次数:

我国土壤环境基准研究的历程与展望    

龙涛, 林玉锁, 陈樯         
 生态环境部南京环境科学研究所;国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室
(生态与农村环境学报, 2023, 39(3):273-281)

摘要


我国自20世纪70年代以来,在土壤环境基准领域开展了大量科学研究,取得了较丰富的成果。随着土壤法的颁布实施,土壤环境基准研究作为国家法律支持开展的活动,将会迎来全新的发展阶段。同时,推进土壤环境基准研究作为生态环境管理部门的职责,其概念、内容及方法仍需要进一步凝聚共识,以此作为依法履职的依据。该文简要回顾了我国在环境基准、土壤环境基准领域的研究发展进程,探讨了土壤环境基准的概念与内涵,并针对我国近期土壤环境基准研究工作的重点提出了建议。

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我国环境基准概念的形成与发展


我国环境基准的概念是于20世纪70~80年代逐步形成的。世界卫生组织在环境卫生基准(Environmental Health Criteria)系列文件中将基准(criteria)定义为在由环境和受体所界定的特定情景下,污染物或其他因素的暴露与不良影响的风险或程度之间的关系。我国学者在分析了发达国家环境质量标准和世界卫生组织环境卫生基准的经验后,提出“环境质量准则(criteria)或指南(guides)”是建立环境质量标准的依据,并随后将此概念统一以“环境基准”表述。

环境基准这一概念提出后,科学界对其具体技术内涵主要存在两种不同的理解,一种将其理解为污染物剂量/浓度与受体不利效应之间的完整关系(简称“完整关系”定义),另一种将其理解为污染物对受体不产生危害的最大剂量或浓度(简称“最大限值”定义)。由于制定环境质量标准限值是环境基准研究的重要目标,因此我国多数学者倾向于将“最大限值”作为环境基准的内涵。但无论是“完整关系”定义还是“浓度限值”定义,均是基于毒理学、生态毒理学术语对环境基准的概念进行的解释,均认为环境基准属于剂量(浓度)-效应(反应)关系。

需要指出,将criteria译作“基准”是我国环境科学领域逐步形成的一种翻译习惯,但在英文文献中,criteria被广泛用于表示衡量的尺度,其在不同文件中的技术含义并不相同。正是由于世界卫生组织环境卫生基准和美国水质基准两种不同形式的criteria均被翻译为“环境基准”,并被解释为制定环境质量标准的依据,导致我国环境基准的概念从提出初期即存在不同的理解。因此,当使用我国的“环境基准”术语去收集整理国外相关研究成果时,便容易产生术语翻译和概念界定的混淆。因此,对土壤环境基准而言,概念的界定更为复杂,学术界和管理者尚需进一步凝聚共识,逐步推动形成统一的概念与术语体系。


我国土壤环境基准概念形成过程


1976年起,我国学者在北京、南京、茂名以及全国11个污水灌区开展了环境质量评价工作。评价采用土壤污染物含量低于污染起始值(背景含量)的为非污染,超过背景值但农作物生长及农产品质量可接受的作为轻度污染,农作物质量受到影响的作为中度、重度污染。该方法的提出对我国农用地土壤环境质量评价方法的建立产生了深远影响。

在“六五”和“七五”期间,我国将“土壤环境容量研究”列为国家科技攻关课题,其目的之一是服务于土壤环境质量标准的制定。研究建立的土壤污染物生态效应、临界含量等概念和研究方法属于我国首创,为我国土壤环境质量标准的制定奠定了方法和数据基础。总体而言,我国土壤环境质量标准相关科学研究开展较早,成果较丰富,但受到当时社会经济与科学技术水平限制,国家相关投入相对有限,相关研究主要由环保、农业等系统的专家分散开展,系统性的研究较为缺乏。

1995年,在总结吸收前期科技成果的基础上,我国首次制定并发布了《土壤环境质量标准》,分3级给出了在不同pH分段、不同耕作方式下农用地土壤中镉、汞、砷、铅、铬、铜、镍、锌8种元素以及六六六、滴滴涕2种有机农药污染物的含量限值。

20世纪80年代末至90年代初,随着土壤环境质量标准研究的开展,环境基准的概念开始被土壤环境科学研究领域吸收采用。在土壤环境容量研究后期,研究人员开始使用“土壤环境基准”术语来描述服务于土壤环境质量标准制定的污染物含量限值,其内涵基本等同于土壤污染物的综合临界含量,但没有对其概念进行准确界定。

在土壤环境质量标准的制定过程中,“基于基准制定标准”这一理念逐步得到广泛接受。根据土壤环境质量标准的制定思路,夏家淇等提出土壤环境质量基准的制定方法主要是地球化学法和生态环境效应法。但我国对土壤环境基准概念的研究较少。夏家淇将土壤环境基准研究分为生态基准和卫生基准两个方面,其中生态基准是土壤中污染物对生态系统的效应影响,是土壤环境基准研究的主体;同时,对污染物最大含量限值概念用“环境基准值”来表述。

土壤污染风险评估方法的引进与应用


进入21世纪之后,我国土壤环境保护工作开始同时面对农用地和建设用地两个领域的土壤污染防治问题,有机类污染物在土壤环境领域受到关注,对人体健康、生态安全等的保护也日益受到重视。由于土壤的空间异质性、功能多样性、污染物的复杂性以及污染物对人体健康和生态系统产生不利影响方式的多变性,土壤环境质量很难通过相对统一的标准体系进行评价和保护。“风险评估”相关理念自20世纪70年代起被美国逐步用于环境管理领域,90年代开始被我国环境科研工作者关注。到2000年之后,我国对国外污染场地风险管理相关理念和标准的关注也逐渐增加,包括美国、加拿大、英国、荷兰、澳大利亚和丹麦等多国的土壤污染风险筛选标准及风险评估方法,风险管理、层次化风险评估等思想在我国土壤环境管理领域被逐渐接受。2018年,在原环境保护部“国家环境基准管理项目”的推动下, 3份土壤环境基准制定指南技术文件进行了公开征求意见。3份指南的征求意见稿将土壤环境基准定义为“保障生态安全、人体健康和农产品质量安全的土壤环境中污染物最大允许含量”,要求基于不同保护目标的风险评估方法进行基准的推导,对于保护水平也尝试作出规定,但3份指南并未最终正式发布。2006年,原国家环境保护总局下达《土壤环境质量标准》修订任务,计划除了修订农用地土壤环境质量标准以外,借鉴国外建设用地土壤环境管理经验,通过人体健康风险评估方法,探索制定保护人体健康的建设用地土壤筛选值。在土壤环境质量标准制修订工作的基础上,我国于2018年首次制定并发布了农用地与建设用地土壤污染风险管控标准,分别规定了两类用地的筛选值和管制值,适用于农用地的分类管理和建设用地的准入管理。


土壤环境基准研究存在的问题及建议


1 土壤环境基准相关概念尚需进一步凝聚共识

基于以上对我国环境基准、土壤环境基准概念发展过程的回顾与梳理,可发现土壤环境基准的现状是“定位确定,定义不明”。我国学者对环境基准的定位基本形成了共识,认为环境基准是环境质量标准制修订的科学基础,其具有科学、客观性,但在具体定义上存在“完整关系”和“最大限值”两种理解。由于研究环境基准的主要目的是为环境质量标准提供相关污染物浓度限值,“最大限值”定义更容易被理解接受,但单独强调最大限值会使得环境基准研究有等同于“基准值”乃至“标准值”推导的趋势,而忽视对支撑科学资料的系统收集与分析。对于“完整关系”的陈述也会有助于基准向标准转化的过程中,可以通过基于经济、社会因素选择保护水平来确定合适的限值。

2 土壤环境基准研究与土壤环境标准发展趋势尚不匹配

我国土壤环境质量标准主要基于前期开展的土壤环境容量、土壤环境背景值等研究数据,采用地球化学统计法、生态效应法等制定农用地土壤多种污染物的背景值和临界含量值。根据环境基准的定位,以上方法推导的土壤污染物含量限值被称为土壤环境基准。但当沿用环境基准的浓度(剂量)-效应关系来定义土壤环境基准时(“完整关系”定义),就出现了基准概念与基准工作不相符的情况。

当前,我国土壤环境管理已建立了以风险管理为基础的思想,在已有研究的基础上引入了风险评估方法,制定土壤污染风险管控标准。总体而言,农用地标准制定方法与生态毒理学方法,尤其是对陆生生物的研究方法基本一致,可以用“浓度-效应关系”进行描述。建设用地风险管控标准限值的计算不仅需要毒性评估中的剂量-效应关系,还需要暴露评估中的暴露量,而土壤污染物对人体的暴露量在不同暴露情景下差异极大且存在较大的不确定性。因此,若需延续基准研究服务于标准制定的定位,则土壤污染相关暴露研究必须成为土壤环境基准研究的重要部分。

3 土壤环境基准相关概念的建议

基于以上分析,作者对风险管理时期的土壤环境基准研究概念提出以下建议。

(1)参照环境基准定义的形式,土壤环境基准可以定义为:土壤污染物对特定受体不产生不良效应的含量,包含特定暴露条件下土壤污染物含量(剂量)与受体不良效应之间的完整关系。其中,特定受体包括人体健康、生态受体及其他环境介质(主要是地下水)。

(2)土壤环境基准研究的主要工作内容是:基于统一的试验和数据分析方法,通过实验研究或实地调查(包括田野调查、流行病学调查等),建立特定暴露条件下土壤污染物含量与受体不良效应之间的完整关系,并推导土壤污染物对特定受体不产生不良效应的含量。土壤环境基准研究是以支撑土壤环境污染风险管控等标准制修订为目的的基础或应用基础研究。根据我国现阶段土壤环境管理标准体系架构,土壤环境基准研究当前需要为农用地、建设用地土壤污染风险管控标准的未来修订进行方法学和基础数据的储备。土壤环境基准研究的基本方法是风险评估方法,土壤环境基准研究的核心内容是土壤污染物对人体健康、生态受体或环境介质的含量-效应关系研究,以及受体对土壤污染物的暴露评估等。

4 土壤环境基准研究方向的建议

土壤环境基准是土壤环境标准制修订的重要科学基础。土壤环境基准研究成果可长期、不断累积,推动土壤环境标准的持续改进。此外,基准研究工作对我国土壤环境风险评估技术方法的优化,以及农用地、建设用地地块风险管控与修复目标的制定等,均有较强的参考价值。对土壤环境基准研究近期应关注的重点方向,提出如下建议。

(1)融合风险评估方法,建立标准化方法体系。

(2)加强基础研究支持,积累本土化数据。

本研究基于重点研发计划项目“场地土壤环境风险评估方法和基准”,形成了《中国土壤环境基准体系设计研究报告》,支撑了生态环境部《环境基准工作方案(2023—2025年)》(环办法规函〔2023〕68号)中土壤基准部分的编制工作。

来源 | 生态与农村环境学报
作者 | 龙涛, 林玉锁, 陈樯



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