污染土壤修復(fù)效果評(píng)估方法研究綜述

（山東省環(huán)境科學(xué)保護(hù)研究設(shè)計(jì)院 生態(tài)與土壤修復(fù)研究所，山東 濟(jì)南250013）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市化的不斷推進(jìn)，許多老工業(yè)場(chǎng)地因企業(yè)倒閉、搬遷遺留了大量的污染土地，這些土地因堆積、儲(chǔ)存、泄露或其他方式承載了有害物質(zhì)，具有潛在風(fēng)險(xiǎn)性，會(huì)對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害，因此急需對(duì)這些污染場(chǎng)地實(shí)施土壤修復(fù)工程[1]。

在對(duì)污染土壤實(shí)施修復(fù)工程之后，其修復(fù)效果如何，是否達(dá)到修復(fù)目標(biāo)或修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)修復(fù)后的土壤進(jìn)行后續(xù)的觀察，通過有效的方法對(duì)土壤修復(fù)效果進(jìn)行評(píng)估，因此，污染土壤修復(fù)效果的評(píng)定是土壤修復(fù)工程必不可少的重要環(huán)節(jié)[2]。污染土壤修復(fù)效果評(píng)估的目的在于客觀地檢驗(yàn)修復(fù)效果，評(píng)估修復(fù)工程對(duì)土壤性質(zhì)帶來的變化；同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)修復(fù)工程的監(jiān)管，并為治理后土壤再利用的方向提供依據(jù)[3]。

目前，在我國土壤修復(fù)剛剛起步，土壤修復(fù)理論與技術(shù)研究還較欠缺，缺乏土壤修復(fù)相關(guān)的政策法規(guī)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)體系[4]，對(duì)修復(fù)工程實(shí)施后驗(yàn)收方法及修復(fù)效果評(píng)估的研究更是少之又少。鑒于此，筆者綜述了國內(nèi)外研究中表征土壤修復(fù)效果的方法，并分析了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，以期為污染場(chǎng)地修復(fù)效果評(píng)估提供借鑒參考。

1 表征污染修復(fù)效果的方法

已有的研究中，污染土壤修復(fù)的效果主要從污染物總量和污染物的生物有效性兩個(gè)方面來表征，其中，污染物總量是從污染物性質(zhì)的角度來表征土壤修復(fù)效果；污染物的生物有效性是從污染物的生物可及性以及生物毒性的角度來表征土壤修復(fù)效果。

1.1 污染物總量分析

1.1.1 殘留污染分析法

殘留污染分析法是對(duì)目標(biāo)污染物在場(chǎng)地內(nèi)的殘留量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過與修復(fù)目標(biāo)值的對(duì)比來評(píng)價(jià)修復(fù)效果的方法。污染殘留分析法是評(píng)價(jià)污染土壤修復(fù)效果最直觀的方法，其方法簡單，便于操作，比對(duì)后通過統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算達(dá)標(biāo)率判定是否達(dá)到修復(fù)目標(biāo)。在北京市出臺(tái)的《污染場(chǎng)地修復(fù)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》（DB11/T 783-2011）中，可通過逐個(gè)對(duì)比法或t檢驗(yàn)法將場(chǎng)地污染物檢測(cè)值與修復(fù)目標(biāo)值進(jìn)行比較來判定是否達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。其中，逐個(gè)對(duì)比法適用于修復(fù)面積較小、采樣數(shù)量有限的場(chǎng)地；而t檢驗(yàn)法則可剔除采樣過程或?qū)嶒?yàn)室分析誤差導(dǎo)致的超標(biāo)值的影響[5]。

當(dāng)污染場(chǎng)地內(nèi)存在多種污染物復(fù)合污染時(shí)，污染物之間由于拮抗、相加等作用改變了其毒性，采用此法就不能恰當(dāng)評(píng)定修復(fù)效果[6]。加之我國幅員遼闊，土壤類型眾多，污染物在不同土壤類型中背景值不一樣，采用此法不能體現(xiàn)土壤差異性[7]。

1.1.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法

污染場(chǎng)地健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是指通過分析污染場(chǎng)地中污染物的不同暴露途徑對(duì)人體健康或生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害的概率，計(jì)算基于風(fēng)險(xiǎn)土壤修復(fù)限值以及保護(hù)地下水的土壤修復(fù)限值的過程。

污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分為人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，前者是評(píng)價(jià)場(chǎng)地中污染物對(duì)人體健康產(chǎn)生危害可能性的技術(shù)方法，后者是評(píng)價(jià)場(chǎng)地污染物對(duì)場(chǎng)地特定區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)影響的可能性及影響大小。張燕等利用人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法對(duì)某化工場(chǎng)地修復(fù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，針對(duì)場(chǎng)地未來再開發(fā)利用方式進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明修復(fù)后的土地適宜作為商業(yè)服務(wù)或工業(yè)用地[8]。

1.2 污染物生物有效性分析

土壤中污染物對(duì)土壤生物的毒性可從側(cè)面反映土壤污染狀況，在土壤修復(fù)工程實(shí)施之后，可通過污染物的生物有效性分析來表征土壤修復(fù)的效果?，F(xiàn)有研究中主要有植物、動(dòng)物、微生物毒性法以及土壤酶水平法。

1.2.1 植物毒性法

植物毒性法是通過不同濃度污染物對(duì)作物的生理、生態(tài)和生產(chǎn)性狀的影響程度以及污染物在作物各器官的殘留量來考察土壤修復(fù)效果的方法。常用的植物毒性評(píng)定法有受害狀況評(píng)定法、植物體內(nèi)污染物含量評(píng)定法、藻類毒性評(píng)定法3種[9]。例如，對(duì)于采用固化穩(wěn)定化修復(fù)的重金屬場(chǎng)地，大多數(shù)金屬離子與修復(fù)劑形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，選擇具有富集重金屬能力的或?qū)饘俣拘苑浅Ｃ舾械闹参?，能夠?zhǔn)確而全面地反映重金屬生物可利用性變化情況[10]。

王松等研究利用發(fā)芽毒理實(shí)驗(yàn)和作物吸收實(shí)驗(yàn)等手段評(píng)定修復(fù)效果，通過發(fā)芽率、發(fā)芽時(shí)間、根生長速度等指標(biāo)來評(píng)定污染土壤的毒性。采用發(fā)芽毒理實(shí)驗(yàn)法評(píng)估土壤修復(fù)效果的優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)：一是操作簡便，短期即可評(píng)定效果；二是植物幼芽對(duì)污染物的毒性敏感，反應(yīng)較顯著[11]。

1.2.2 動(dòng)物毒性法

土壤作為蚯蚓等分解動(dòng)物的棲息地，受污染的土壤會(huì)對(duì)棲息動(dòng)物造成危害，其危害程度和污染物的毒性有關(guān)，因此，可以采用適當(dāng)手段記錄土壤對(duì)棲息動(dòng)物的危害和風(fēng)險(xiǎn)，從而達(dá)到對(duì)土壤修復(fù)狀況的指示作用[12]。動(dòng)物毒性法主要有兩種方式：一是土壤生物群落法，即根據(jù)動(dòng)物群落數(shù)和動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)，通過生物多樣性指數(shù)來評(píng)價(jià)土壤系統(tǒng)的污染程度；另一種是動(dòng)物毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)法，即將對(duì)土壤污染具有敏感指示作用的物種作為指示動(dòng)物暴露于土壤系統(tǒng)中，根據(jù)動(dòng)物的存活率、生長、繁殖等生理指標(biāo)反映土壤修復(fù)效果。

以蚯蚓作為受試動(dòng)物是動(dòng)物毒性法診斷土壤污染最常用的方法，在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。如Bart等利用蚯蚓在不同土壤中分布的數(shù)量不同，對(duì)土壤的污染狀況進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[13]。Chang等以蚯蚓的死亡率為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了鉛污染土壤修復(fù)前后的毒性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明修復(fù)后的土壤對(duì)蚯蚓存在明顯的毒性效應(yīng)[14]。

1.2.3 微生物毒性法

當(dāng)土壤被污染后，土壤的基本理化性質(zhì)發(fā)生了改變，也將對(duì)土壤微生物量產(chǎn)生不同影響[15]。因此，可以把土壤微生物學(xué)參數(shù)作為評(píng)定污染土壤修復(fù)效果的指標(biāo)。微生物量碳可作為表征微生物數(shù)量指標(biāo)，江晴研究指出PAHs的聚集會(huì)影響土壤中微生物的正常生長，土樣中PAHs含量越高，微生物量越少[16]。

研究發(fā)現(xiàn)微生物總量評(píng)定法足夠靈敏，同時(shí)也比較穩(wěn)定，滿足作為污染土壤修復(fù)效果評(píng)定指標(biāo)的要求[17]。龍健等通過野外土樣采集及室內(nèi)測(cè)定，研究了礦區(qū)重金屬污染對(duì)土壤的微生物指標(biāo)的影響，結(jié)果表明，礦區(qū)場(chǎng)地土壤微生物參數(shù)發(fā)生了明顯的改變，微生物呼吸速率減弱，生物量降低，生理生態(tài)參數(shù)變化等微生物學(xué)特征可作為礦區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量變化的評(píng)定指標(biāo)[18]。

1.2.4 土壤酶水平法

土壤酶對(duì)土壤周圍的環(huán)境變化相當(dāng)敏感，因此，污染物對(duì)土壤酶活性的影響有助于評(píng)價(jià)土壤中的污染物或殘留劑含量是否已滿足修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。土壤酶活性是衡量土壤生物活性和生產(chǎn)力的重要指標(biāo)，是土壤生態(tài)系統(tǒng)代謝的重要?jiǎng)恿19]。姜春曉等對(duì)土壤鎘污染進(jìn)行了修復(fù)研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)生物修復(fù)后，土壤酶活性也得到恢復(fù)[20]。苗靜等通過室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)研究表明，酶活性可作為表征苯二甲酸二正辛酯與鉛污染復(fù)合污染的參考指標(biāo)[21]。曹慧等研究發(fā)現(xiàn)土壤酶對(duì)土壤的物理、化學(xué)、微生物性質(zhì)具有指示作用[22]。

在選擇土壤酶作為評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的指標(biāo)時(shí)，必須考慮土壤酶的測(cè)定方法。目前對(duì)于土壤酶的研究，無論是土壤的前處理、土壤滅菌、分析條件，還是在表達(dá)土壤酶活性單位方面，都有待進(jìn)一步完善。因此，規(guī)范土壤酶活性的測(cè)定方法成為研究中急需解決的問題。

2 研究結(jié)論

通過對(duì)污染土壤修復(fù)效果評(píng)估方法優(yōu)缺點(diǎn)的綜述，可以發(fā)現(xiàn)，污染殘留量法直觀，方便操作，但是誤差大，不能全面反映修復(fù)效果；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法可通過計(jì)算預(yù)測(cè)危害的概率來反映土壤修復(fù)效果，但有時(shí)主觀性較強(qiáng)；植物毒性法方法簡單，容易操作，但由于植物的耐受性對(duì)于低濃度污染敏感性較差。動(dòng)物毒性法對(duì)污染反應(yīng)敏感，可以更好地反映土壤污染對(duì)生命的毒害作用，國內(nèi)外研究對(duì)于采用動(dòng)物評(píng)估土壤污染還處于研究階段，尚難應(yīng)用于實(shí)際修復(fù)工程。

當(dāng)前，污染土壤修復(fù)工程的驗(yàn)收大多還局限于通過對(duì)土壤中單個(gè)污染物殘余量的測(cè)定。由于不同污染場(chǎng)地的土壤類型差異，環(huán)境因素和生態(tài)條件復(fù)雜多變，對(duì)修復(fù)后土地再利用的要求也不盡相同。因而，在今后土壤修復(fù)效果評(píng)估中，應(yīng)結(jié)合原有土壤基本理化性質(zhì)，綜合考慮污染土壤再開發(fā)利用的方式，選擇合適的評(píng)定方法。對(duì)于再利用類型定位為工業(yè)、商業(yè)用地的場(chǎng)地，可在實(shí)際工程修復(fù)之后，在場(chǎng)地內(nèi)種植相應(yīng)的效應(yīng)植物，輔助判定場(chǎng)地的修復(fù)效果，選用植物毒性法判定修復(fù)效果；對(duì)再利用類型定位為居住用地的場(chǎng)地，采用動(dòng)物毒性法，通過動(dòng)物的毒理反應(yīng)，并結(jié)合人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法評(píng)定土壤修復(fù)效果；對(duì)再利用類型定位為農(nóng)業(yè)用地的場(chǎng)地，運(yùn)用土壤微生物法、土壤酶水平法等微觀指標(biāo)評(píng)價(jià)土壤修復(fù)效果比較合適，對(duì)于存在人體暴露途徑的用地，應(yīng)結(jié)合人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

3 研究展望

由于場(chǎng)地性質(zhì)差異，修復(fù)目標(biāo)不同，對(duì)于土壤修復(fù)效果評(píng)估方法不能一概而論，采用多種評(píng)估方法相結(jié)合的方式來評(píng)定場(chǎng)地的修復(fù)效果是未來發(fā)展的趨勢(shì)，綜合場(chǎng)地基本性質(zhì)、污染性質(zhì)，對(duì)人體的暴露途徑以及污染場(chǎng)地再開發(fā)利用目的等因素，對(duì)場(chǎng)地給予綜合性的評(píng)價(jià)，達(dá)到對(duì)場(chǎng)地修復(fù)工程驗(yàn)收和良好監(jiān)管的目的。今后的研究應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：

（1）健全和規(guī)范土壤修復(fù)效果評(píng)定的指標(biāo)體系。針對(duì)全國不同類型場(chǎng)地，驗(yàn)證指標(biāo)及其權(quán)重的科學(xué)性及合理性，形成污染場(chǎng)地修復(fù)效果評(píng)估的綜合評(píng)價(jià)體系。

（2）探索土壤修復(fù)工程對(duì)原有土壤理化性質(zhì)的影響。結(jié)合修復(fù)工程對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，開展土壤修復(fù)效果評(píng)估方法研究。

（3）加強(qiáng)微生物指標(biāo)和酶水平指標(biāo)的微觀研究，特別是微生物參數(shù)及酶活性的檢測(cè)方法的研究，完善土壤修復(fù)效果評(píng)價(jià)體系。

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