重金屬廢水污染農(nóng)田土壤事件環(huán)境損害評估研究

毛金群 康儉成 黃婉玉 高庚申*

(1.貴州省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計院,貴陽 550081；2.貴州省煤田地質(zhì)局一五九隊，貴陽 550081)

目前，我國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加速發(fā)展時期，國內(nèi)重大環(huán)境污染事件頻繁發(fā)生，國家及公眾環(huán)境安全面臨嚴(yán)重威脅。2015年12月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)《生態(tài)環(huán)境損害賠償制度改革試點方案》。目前，生態(tài)環(huán)境部已出臺相關(guān)環(huán)境損害評估技術(shù)規(guī)范文件：《突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急處置階段環(huán)境損害評估推薦方法》(第II版)；《生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估技術(shù)指南 總綱》，《生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估技術(shù)指南 損害調(diào)查》；《生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估技術(shù)指南 土壤與地下水》?？傮w來說，現(xiàn)有環(huán)境污染損害鑒定評估技術(shù)規(guī)范和管理機制缺乏可操作性，環(huán)境監(jiān)測、生態(tài)調(diào)查、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范等存在不足，環(huán)境污染案件在審理時仍存在許多技術(shù)難題需要解決[1-3]。本文以某化工廠含重金屬廢水污染農(nóng)田土壤事件為例，根據(jù)目前環(huán)境損害鑒定評估的相關(guān)規(guī)定，探索了環(huán)境污染損害評估的方法，討論了在實際案例中遇到的問題，以期為科學(xué)合理地評估農(nóng)田土壤污染事件的環(huán)境損害提供參考。

1 事件概況

2015年7月，有人舉報貴州省某化工廠未經(jīng)審批擅自將危險廢物作為生產(chǎn)原料。當(dāng)?shù)丨h(huán)保局立即開展調(diào)查，又發(fā)現(xiàn)廠區(qū)雨污分流不徹底，生產(chǎn)原料堆棚存在漏雨情況，且設(shè)有露天臨時堆渣場。雨水沖刷生產(chǎn)原料、廢渣后從廠界邊坡及循環(huán)冷卻水池下方流出，排入廠區(qū)周邊的農(nóng)田及河流中。經(jīng)地方環(huán)境監(jiān)測站取樣檢測，生產(chǎn)原料淋溶水中鋅的濃度超過《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)2330倍，嚴(yán)重超標(biāo)，對環(huán)境造成巨大影響；廢渣堆場淋溶水的pH值小于4，呈較強酸性，對周邊環(huán)境及農(nóng)作物存在嚴(yán)重污染風(fēng)險；淋溶水流經(jīng)區(qū)域土壤中的鋅、鉛、砷、鎘、汞含量均呈現(xiàn)不同程度超標(biāo)。

2 污染源調(diào)查及評估范圍的確定

2.1 現(xiàn)場勘查

該廠位于貴州省某經(jīng)濟開發(fā)區(qū)規(guī)劃范圍內(nèi)，周邊土地現(xiàn)狀主要為林地，零星分布有幾家工業(yè)企業(yè)。廠區(qū)西側(cè)的一號區(qū)域介于廠區(qū)污水處理站與某河之間，面積約3 600 m2，該區(qū)域為山體峽谷谷底，雨水從廠界向河流方向匯流。廠區(qū)東側(cè)的二號區(qū)域為農(nóng)田，約39 500 m2，主要種植水稻、玉米、油菜、小麥及蔬菜農(nóng)作物。農(nóng)田外側(cè)距廠界約150m為某省道。污染場地不涉及自然保護區(qū)、飲用水源地保護區(qū)、生態(tài)紅線等特殊環(huán)境敏感區(qū)。

根據(jù)現(xiàn)場初步調(diào)查，該廠造成的污染后果較為嚴(yán)重，廠區(qū)內(nèi)露天堆放廢渣，原料堆棚中存有生產(chǎn)原料約100噸，堆棚圍墻周邊存在裂縫，并有黃色、黑色流水痕跡，淋溶水流經(jīng)區(qū)域內(nèi)土壤存在黃褐色污染帶，土壤上方出現(xiàn)農(nóng)作物枯死、植株發(fā)育遲緩等現(xiàn)象。見圖1a～f照片。

a.廠區(qū)污水排放渠礦渣沉積物及侵蝕痕跡

b.冷卻池溢流口

c.原料堆棚內(nèi)積水向外漫流

d.堆棚外底部侵蝕痕跡

e.原露天礦渣堆場地面墻壁侵蝕痕跡

f.廠區(qū)邊坡雨水徑流圖1 廠區(qū)排污與農(nóng)田土壤污染因果關(guān)系判定照片

2.2 環(huán)境損害確認(rèn)

2.2.1 基線確認(rèn)

根據(jù)《環(huán)境損害鑒定評估推薦方法》，基線的確認(rèn)方法有: ①利用污染環(huán)境或破壞生態(tài)行為發(fā)生前評估區(qū)域的歷史數(shù)據(jù); ②利用未受污染環(huán)境或破壞生態(tài)行為影響的相似現(xiàn)場數(shù)據(jù); ③利用模型計算。本次事故發(fā)生地點上游2km處農(nóng)田土壤檢測數(shù)據(jù)作為基線；淋溶水以《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)作為評價基準(zhǔn)。

2.2.2 因果關(guān)系判定

現(xiàn)場核查發(fā)現(xiàn)，企業(yè)廠區(qū)雨污分流不徹底，礦渣臨時露天堆存，原料堆棚擋墻低且漏雨，堆棚內(nèi)地面積水形成徑流，沿廠界邊坡流入農(nóng)田，企業(yè)污水經(jīng)處理后采用管道方式由廠區(qū)西北側(cè)的排污口經(jīng)一號區(qū)域排入河流，雨季時冷卻水池內(nèi)的廢水產(chǎn)生溢流，廢水流經(jīng)沿途的一號區(qū)域土壤受到重金屬污染。廠區(qū)北側(cè)的礦渣露天堆場以及原料堆棚內(nèi)的雨水淋溶水，沿著廠界邊坡向下流經(jīng)廠區(qū)東北側(cè)圍墻下方雨水口后，流入二號農(nóng)田區(qū)域，最終進入地勢低洼的水田內(nèi)，二號區(qū)域農(nóng)田土壤出現(xiàn)重金屬污染(圖2)。此外，企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)粉塵、工藝廢氣中也含有少量重金屬，隨大氣沉降或降雨進入廠區(qū)周邊的農(nóng)田中，也是造成土壤重金屬污染的原因之一。

圖2 雨季淋溶水污染農(nóng)田路徑示意圖

生產(chǎn)原料和廢渣浸出毒性實驗結(jié)果顯示，鎘、鋅等重金屬超標(biāo)，原料堆棚滲漏水、農(nóng)田水均出現(xiàn)鋅超標(biāo)，一號區(qū)域、二號區(qū)域土壤中鋅、鎘超標(biāo)嚴(yán)重，農(nóng)田土壤污染物與該公司的原料、廢渣中的重金屬成分具有同源性。

2.3 環(huán)境損害量化方法

2.3.1 損害評估范圍識別

根據(jù)《環(huán)境損害鑒定評估推薦方法》(第 II 版)，環(huán)境損害鑒定評估的主要工作內(nèi)容包括污染物屬性鑒別、損害確認(rèn)、因果關(guān)系判定和損害數(shù)額量化。損害量化主要包括人身損害，財產(chǎn)損害，生態(tài)環(huán)境損害，應(yīng)急處置費用和事務(wù)性費用。由于在本次事件中未造成人員傷亡及財產(chǎn)損失，本次環(huán)境損害量化主要包括應(yīng)急處置費用、生態(tài)環(huán)境損害以及事務(wù)性費用。

2.3.2 應(yīng)急處置費用量化

應(yīng)急處置費用鑒定評估內(nèi)容包括污染清理、污染控制、應(yīng)急監(jiān)測、人員轉(zhuǎn)移安置等費用合理性的判別與數(shù)額的計算。

2.3.3 事務(wù)性費用量化

事務(wù)性費用鑒定評估內(nèi)容包括環(huán)境監(jiān)測、信息公開、現(xiàn)場調(diào)查、執(zhí)行監(jiān)督等費用合理性的判別與數(shù)額的計算。

2.3.4 生態(tài)環(huán)境損害量化

生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估內(nèi)容包括生態(tài)環(huán)境基線的確定、生態(tài)環(huán)境損害的確認(rèn)、污染環(huán)境或破壞生態(tài)行為與生態(tài)環(huán)境損害間的因果關(guān)系判定、生態(tài)環(huán)境損害修復(fù)或恢復(fù)目標(biāo)的確定、生態(tài)環(huán)境損害評估方法的選擇、環(huán)境修復(fù)或生態(tài)恢復(fù)方案的篩選、環(huán)境修復(fù)或生態(tài)恢復(fù)費用的評估等。

3 結(jié)果與分析

3.1 污染物屬性鑒別

公司生產(chǎn)原料及廢渣的浸出毒性鑒別結(jié)果顯示：生產(chǎn)原料浸出毒性中鎘濃度是《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》(GB 5085.3-2007)標(biāo)準(zhǔn)限值的5倍；廢渣浸出毒性中鋅濃度超出《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》(GB 5085.3-2007)標(biāo)準(zhǔn)限值近26倍，企業(yè)生產(chǎn)原料及廢渣浸出實驗中，存在鎘、鋅濃度超標(biāo)情況，屬于含重金屬類危險廢物。

3.2 水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

公司循環(huán)冷卻水池排口、原料堆棚滲漏水、圍墻外農(nóng)田水的檢測結(jié)果，按照《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)評價，冷卻水溢流口鋅超標(biāo)13倍，汞超標(biāo)約10倍；原料堆棚滲漏水中鋅超標(biāo)2330倍，原料堆棚圍墻外的農(nóng)田水中鋅超出《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5084-2005)標(biāo)準(zhǔn)限值820倍，嚴(yán)重超標(biāo)。

3.3 土壤監(jiān)測結(jié)果

以背景值作為標(biāo)準(zhǔn)進行土壤污染程度分析，結(jié)果一號區(qū)域4個采樣點位中，鎘、鋅100%超背景值，最大超標(biāo)倍數(shù)分別為68.9、66.5倍。二號區(qū)域的32個旱地土壤樣品中，鋅、鎘、汞分別超標(biāo)93.8%、87.5%、71.9%，最大超標(biāo)倍數(shù)為39.2倍、24.6倍、27.6倍。26個水田土壤樣品中，鋅超標(biāo)100%，最大超標(biāo)倍數(shù)為90.1倍，鎘超標(biāo)73.1%，最大超標(biāo)倍數(shù)為43倍。

總體來說，周邊土壤中汞、鎘、鋅超標(biāo)較嚴(yán)重，遠遠大于對照點土壤中的含量，表明土壤已受到企業(yè)排污影響。

從農(nóng)田土壤剖面樣品檢測結(jié)果來看，淋溶水流經(jīng)區(qū)域的旱地土壤縱向污染較嚴(yán)重，采樣深度為1.4 m的剖面仍呈現(xiàn)重度污染，說明重金屬隨著淋溶水向土壤深層遷移和累積；水田中的重金屬污染主要集中在0～0.2 m的表層土壤，污染程度為重度污染，而0.2～0.4 m的土壤污染程度為無污染或輕微污染，受土質(zhì)影響重金屬向深層遷移的能力較弱，具體見圖3。

圖3 評估區(qū)域農(nóng)田土壤縱向污染分布

3.4 農(nóng)作物監(jiān)測結(jié)果及人體健康分析

采用《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)進行評價，16個稻谷樣品中，汞、鉛、砷、鉻含量100%超標(biāo)，最大超標(biāo)倍數(shù)分別為5.8、17.2、9.9、20.7倍，個別樣品的鎘、鋅含量超標(biāo)；11個玉米樣品中的鉛、鉻超標(biāo)較嚴(yán)重，超標(biāo)率分別為72.7%、63.6%，最大超標(biāo)倍數(shù)分別為0.7、1.1倍，其中1個樣品中的汞含量超標(biāo)；1個辣椒樣品的汞、鎘、鉛、鉻均超標(biāo)，其他重金屬含量達標(biāo)。綜上所述，廠區(qū)周邊農(nóng)作物受到排污影響，重金屬污染較嚴(yán)重。

經(jīng)口攝食農(nóng)作物暴露劑量Intake(mg/kg·d)：

Intake=(CF×IR′×FI×EF″×ED)/(BW×AT)

非致癌風(fēng)險HI：

HI=Intake/RfD/1000000

致癌風(fēng)險R：

R= Intake×SF/1000000

式中，AT——接觸時間，取一年365d

BW——體重，取成年人平均體重63kg

CF——糧食中重金屬含量，mg/kg

EF"——暴露頻率，每天三頓，1095頓飯/a

ED——暴露持續(xù)時間，取70a

IR'——農(nóng)作物攝入率，根據(jù)貴州省統(tǒng)計年鑒，2001-2013年農(nóng)村居民人均年消費糧食149.1～211.5 kg、蔬菜95.5～136.3 kg，隨著經(jīng)濟條件改善，城鄉(xiāng)居民飲食結(jié)構(gòu)中蛋、奶、水產(chǎn)品、瓜果類食物消費量不斷增加，糧食、蔬菜消費量逐年減少，取低值進行估算，則稻米0.08 kg/頓、玉米0.03 kg/頓、蔬菜0.08 kg/頓

FI——被攝入污染源范圍(0～1.0)，取1

RfD——某種非致癌物經(jīng)口攝入途徑的參考劑量(mg/kg/d)

SF——致癌斜率因子

農(nóng)民持續(xù)70年攝入受污染農(nóng)作物的人群健康風(fēng)險估算結(jié)果見表1，不同污染區(qū)的農(nóng)作物攝入非致癌風(fēng)險值為1.75E+03～3.83E+03，為不可接受風(fēng)險水平；致癌風(fēng)險值為1.21E+02～1.91E+02，超過10-4，屬不可接受風(fēng)險水平。污染農(nóng)田的農(nóng)作物攝入的人群健康風(fēng)險遠超過可接受水平，必須采取相應(yīng)措施降低當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的健康風(fēng)險。

從各種污染物對健康風(fēng)險的貢獻來看，非致癌風(fēng)險中鉻的貢獻最大，不同污染區(qū)貢獻率在39.4%～62.0%，其次為砷(12.3%～28.8%)和錳(14.0%～17.4%)；致癌風(fēng)險幾乎全部來自鉻的貢獻，不同污染區(qū)的鉻貢獻率均超過99%。

表1 不同土壤質(zhì)量分區(qū)農(nóng)作物攝入健康風(fēng)險

4 環(huán)境損害量化結(jié)果

4.1 應(yīng)急處置費用量化

本事件應(yīng)急處置費用主要包括3個方面: 污染清理、污染控制與應(yīng)急監(jiān)測。事故并未造成周邊居民的疏散、轉(zhuǎn)移和安置，因而無人員轉(zhuǎn)移內(nèi)容。根據(jù)事故參與方調(diào)查結(jié)果信息反饋，應(yīng)急處置費用共計75.55萬元，匯總詳見表2。

表2 應(yīng)急處置費用匯總表

4.2 生態(tài)環(huán)境損害量化

4.2.1 土壤修復(fù)費用

鑒于目前國內(nèi)農(nóng)田土壤修復(fù)技術(shù)尚不成熟，且污染土地面積較小，污染程度較重，未來仍有可能受到企業(yè)大氣污染物沉降、廠區(qū)初期雨水影響。同時污染地塊位于經(jīng)濟開發(fā)區(qū)范圍內(nèi)，一號區(qū)域位于規(guī)劃的公共綠地范圍內(nèi)，二號區(qū)域位于規(guī)劃的工業(yè)用地范圍內(nèi)。因此，不建議二號污染地塊實施修復(fù)后仍作為農(nóng)田使用，可以考慮修復(fù)后先進行植被恢復(fù)。

一號地塊場地狹窄，施工條件差，可選擇植物恢復(fù)法進行修復(fù)；二號地塊初步按照三種方案考慮：①客土法，對表層污染土壤進行剝離，置換為清潔的理化性質(zhì)相近的土壤；②植被修復(fù)法，由企業(yè)按照銅仁市耕地征用補償標(biāo)準(zhǔn)，對土地所有者實行經(jīng)濟補償，并采用富集植物對場地進行修復(fù)，修復(fù)達到要求后恢復(fù)地表植被；③化學(xué)鈍化+植物修復(fù)聯(lián)合方法，污染農(nóng)田土壤修復(fù)達到要求后恢復(fù)地表植被。

綜合考慮經(jīng)費、操作難易程度、修復(fù)效果等因素，二號地塊推薦采取方案三，土壤修復(fù)后恢復(fù)生態(tài)植被，一號區(qū)域、二號區(qū)域土壤修復(fù)估算費用約為445萬元，見表3。

表3 污染區(qū)域土壤修復(fù)方案比選

4.2.2 期間生態(tài)損失

污染地塊現(xiàn)狀為農(nóng)田，主要種植糧食作物，因企業(yè)淋溶水排放導(dǎo)致土壤污染，產(chǎn)出的糧食作物無法食用，基本喪失農(nóng)田生態(tài)服務(wù)功能。本次評估，未對區(qū)域地表水、地下水污染狀況進行檢測分析，因此期間生態(tài)損失僅考慮農(nóng)田服務(wù)功能喪失的損失。

將污染土地調(diào)整為林地，根據(jù)劉宇等人的《土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響—以貴州省為例》[4]，土地功能調(diào)整后林地生態(tài)系統(tǒng)較之前的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能價值有明顯增加，見表4。企業(yè)自2011年開始使用含重金屬原料并逐步影響周邊土壤環(huán)境，至今已有7年，土壤修復(fù)+植被基本恢復(fù)到區(qū)域其他林地的生物量大概需要4～6年，則污染地塊期間生態(tài)損失約為3118.2元/(年·hm2)×59.3畝×(7+6)年≈16萬元。

表4 貴州省各類土地生態(tài)價值系數(shù)

5 討論

依據(jù)《環(huán)境損害鑒定評估推薦方法》(第 II 版)，事務(wù)性費用是指污染環(huán)境或破壞生態(tài)環(huán)境行為發(fā)生后，各級政府與相關(guān)單位為保護公眾健康、公私財產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境，減輕或消除危害，開展環(huán)境監(jiān)測、信息公開、現(xiàn)場調(diào)查、執(zhí)行監(jiān)督等相關(guān)工作所支出的費用。應(yīng)急處置費用是指突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急處置期間，為減輕或消除對公眾健康、公私財產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境造成的危害，各級政府與相關(guān)單位針對可能或已經(jīng)發(fā)生的突發(fā)環(huán)境事件而采取的行動和措施所發(fā)生的費用。事務(wù)性費用與應(yīng)急處置費用存在部分類別重合現(xiàn)象。且事務(wù)性費用未細化，未說明是否包括公職人員的差旅、餐食、通訊、租車等費用，不利于實際案例中各類費用的歸類與核算。建議對事務(wù)性費用進一步細化，進行更明確的定義，以便更快捷準(zhǔn)確評估環(huán)境損害事件中的各類費用。

6 結(jié)論

(1)本文以重金屬廢水進入農(nóng)田為例，對應(yīng)急處置費用、生態(tài)環(huán)境損害費用進行了量化。

(2)采用基本恢復(fù)與補償性恢復(fù)對受損農(nóng)田采取環(huán)境修復(fù)措施。參考市場修復(fù)單價，篩選修復(fù)方案，選擇可行的環(huán)境恢復(fù)至生態(tài)基線的修復(fù)方案?？紤]農(nóng)田的生態(tài)服務(wù)價值功能，在修復(fù)期間，估算土壤的期間生態(tài)功能損失。

(3)本次廢水污染農(nóng)田環(huán)境事件環(huán)境損害量化數(shù)額共計5 360 570元，其中應(yīng)急處置費用750 570元、生態(tài)環(huán)境損害費用4 610 000元。