工業(yè)地塊土壤與地下水污染風(fēng)險分級方法國際比較研究*

董林明 宋景輝 曹嘉萌 李香蘭 董璟琦,4# 張紅振,4 周 來

(1.中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院,江蘇 徐州 221116;2.生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院,北京 100012;3.北京師范大學(xué)全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院,北京 100875;4.污染場地安全修復(fù)技術(shù)國家工程實驗室,北京 100015)

隨著《土壤污染防治法》的頒布實施,我國土壤環(huán)境管理制度日趨完善[1]。“十三五”時期,已開展2萬多個地塊調(diào)查,900余個地塊納入建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控和修復(fù)名錄,初步掌握了重點行業(yè)企業(yè)用地潛在土壤環(huán)境風(fēng)險情況[2]。進入“十四五”時期,我國土壤環(huán)境保護形勢仍然嚴(yán)峻,各地面臨著不同程度的建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控修復(fù)與土地開發(fā)進度之間的矛盾?！丁笆奈濉蓖寥?、地下水和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》指出要“優(yōu)化土地開發(fā)和使用時序”,對于地塊風(fēng)險分級、優(yōu)先管理提出了明確要求。然而當(dāng)前我國工業(yè)企業(yè)用地土壤環(huán)境管理體系尚不健全,迫切需要構(gòu)建切實可行的工業(yè)地塊土壤和地下水污染風(fēng)險分級管理技術(shù)方法。

工業(yè)地塊風(fēng)險分級是開展污染地塊分級分類管理的重要基礎(chǔ),在有限信息條件下對污染地塊進行風(fēng)險排序,是提升建設(shè)用地土地安全利用率、實現(xiàn)社會資源合理配置、支撐土壤污染精準(zhǔn)高效治理、推動污染地塊可持續(xù)風(fēng)險管控的重要方法支撐。發(fā)達國家已經(jīng)形成了較為完善的污染地塊風(fēng)險管理體系,并具有豐富的實踐經(jīng)驗。其中,具有代表性的包括美國危害排序系統(tǒng)(HRS)、加拿大國家污染地塊分類系統(tǒng)(NCSCS)、瑞典污染地塊清單方法(MICS)、法國簡化風(fēng)險評估(SRA)和新西蘭風(fēng)險篩查系統(tǒng)(RSS)等。我國研究起步較晚,且缺少土壤和地下水系統(tǒng)風(fēng)險分級方法。2017年,為有效推動重點行業(yè)企業(yè)用地土壤污染狀況調(diào)查(以下簡稱“詳查”),原環(huán)境保護部出臺了《關(guān)閉搬遷企業(yè)地塊風(fēng)險篩查與風(fēng)險分級技術(shù)規(guī)定(試行)》和《在產(chǎn)企業(yè)地塊風(fēng)險篩查與風(fēng)險分級技術(shù)規(guī)定(試行)》,初步建立起我國工業(yè)地塊風(fēng)險分級方法。

在已有基礎(chǔ)上,充分借鑒國際成熟經(jīng)驗,適度提前開展土壤環(huán)境調(diào)查、合理確定地塊風(fēng)險等級、優(yōu)化治理修復(fù)與開發(fā)時序,構(gòu)建精確分級的地塊風(fēng)險管理制度體系,是當(dāng)前階段健全我國土壤環(huán)境風(fēng)險管理體系、提升土壤環(huán)境管理現(xiàn)代化水平、落實精準(zhǔn)治污的迫切需求[3]。

1 工業(yè)地塊環(huán)境風(fēng)險分級國際經(jīng)驗

1.1 美 國

1980年起,美國通過《超級基金法案》逐漸建立起一套嚴(yán)格的污染地塊管理制度[4]。為了將有限的資源優(yōu)先應(yīng)用于高風(fēng)險、修復(fù)需求迫切的地塊,美國環(huán)境保護署(USEPA)在《超級基金法案》授權(quán)下建立了“國家優(yōu)先地塊名錄”(NPL)[5],并通過初步評估(PA)、地塊調(diào)查(SI)和HRS評分等程序,建立了超級基金地塊分級管理和名錄管理機制[6]。其中,PA基于資料調(diào)閱、現(xiàn)場勘察等途徑獲取的地塊基本信息初步評價污染地塊潛在風(fēng)險,對于PA評分超過28.5的地塊需要進行SI[7];HRS則利用SI獲得的詳細數(shù)據(jù)(含采樣數(shù)據(jù))對地塊進行更為全面的風(fēng)險評價,最終得分超過28.5的地塊經(jīng)公示和確認后納入NPL[8]。USEPA廣泛汲取公眾意見[9-10],對HRS不斷完善,并開發(fā)了“HRS Quick Score”快速評分軟件以協(xié)助評估人員開展工作。截止到2022年3月,NPL中共有1 333個地塊,絕大多數(shù)都進行了HRS評分[11]。

1.2 加拿大

1989年,加拿大《國家污染地塊修復(fù)綱要》明確要求優(yōu)先治理風(fēng)險級別高的地塊。在此背景下,加拿大環(huán)境部長理事會(CCME)于1992年開發(fā)了NCSCS,對污染地塊進行調(diào)查和修復(fù)優(yōu)先度評價[12],并于2008年進行了更新,開發(fā)了輔助評分的電子表格。1995年,加拿大污染地塊管理工作組(CSMWG)制定了10步的污染地塊管理流程[13],應(yīng)用NCSCS對污染地塊進行綜合評分與分類,評分高的地塊在綜合考慮其他因素后,優(yōu)先采取下一步調(diào)查、修復(fù)或風(fēng)險管控行動?；贜CSCS,加拿大財政委員會于2002年發(fā)布了聯(lián)邦污染地塊清單(FCSI)。截止目前,FCSI中共包含23 663個地塊,其中4 980個需要采取下一步行動(包括2 496個優(yōu)先修復(fù)地塊)[14]。

1.3 法 國

法國沒有污染地塊專門法律,早期對污染地塊的管理主要依據(jù)《基于環(huán)境保護的工業(yè)地塊分類環(huán)境許可法》。20世紀(jì)90年代,法國環(huán)保署(BRGM)初步確定了以“初步場地調(diào)查(PSI)—SRA—深入場地調(diào)查(DSI)—詳細風(fēng)險評估(DRA)”為基本流程的污染土地分類管理方法,逐步建立了國家登記冊、廢棄工業(yè)地塊清單、活躍工業(yè)地塊清單和事故登記等制度[15]13-24。SRA方法于1997年發(fā)布后,對約200個地塊進行了測試,并于2000年更新[15]19。2001年,BRGM發(fā)布《污染土地管理方法》，正式確定上述四步驟污染土地分類管理程序。

1.4 瑞 典

數(shù)百年的工業(yè)活動給瑞典造成了大量的污染地塊。為查明瑞典境內(nèi)的污染地塊數(shù)量和分布情況,1999年起,在瑞典環(huán)保署的支持下,各縣對涉及化學(xué)工業(yè)、干洗店、礦山和鋸木廠等可能造成土壤和地下水污染的地塊開展了廣泛調(diào)查。2002年,瑞典環(huán)保署開發(fā)了MICS,用于對污染地塊風(fēng)險水平進行評價,以確定進一步調(diào)查和修復(fù)的優(yōu)先級[16]。截止2015年,瑞典共確定了約85 000個潛在污染地塊,其中約26 000個進行了潛在風(fēng)險等級分類,包括1 200個極高風(fēng)險地塊和約8 000個高風(fēng)險地塊[17]。

1.5 其他典型風(fēng)險分級方法

其他國家或地區(qū)的地塊風(fēng)險分級方法還有新西蘭的RSS[18]、荷蘭的Sanscrit系統(tǒng)[19]、美國印第安納州評分模型[20]、歐盟的初步風(fēng)險評估模型[21]等,國外的大量學(xué)者基于其國家或地區(qū)的需求提出了一些方法并輔以案例論證[22-26],為當(dāng)?shù)氐牡貕K分級管理提供了重要支撐與參考。

2 我國企業(yè)用地環(huán)境風(fēng)險分級方法

2.1 重點行業(yè)企業(yè)用地土壤污染狀況調(diào)查

2017年,我國啟動了“詳查”工作,并發(fā)布相關(guān)技術(shù)規(guī)定,初步建立了我國工業(yè)地塊環(huán)境風(fēng)險分級方法?！霸敳椤卑L(fēng)險篩查和風(fēng)險分級兩個階段。其中,風(fēng)險篩查階段依據(jù)現(xiàn)場踏勘、信息采集、污染識別開展關(guān)注地塊等級劃分,確定關(guān)注地塊分類清單[27];風(fēng)險分級階段對部分中高關(guān)注地塊開展初步采樣調(diào)查,依據(jù)調(diào)查結(jié)果對地塊清單進行更新,并進行風(fēng)險等級劃分[28]?！霸敳椤背晒麨椤笆奈濉蓖寥牢廴驹搭^管控提供了重要支撐。

2.2 其他研究基礎(chǔ)

我國環(huán)境風(fēng)險分級方法主要以重點行業(yè)企業(yè)及突發(fā)環(huán)境事件為對象。針對工業(yè)地塊土壤和地下水環(huán)境風(fēng)險分級基本停留在理論研究層面,且以地下水風(fēng)險分級方法研究為主[29-33],但發(fā)布了相應(yīng)團體標(biāo)準(zhǔn)，而對于工業(yè)地塊綜合風(fēng)險分級方法的研究較少。早期,余勤飛等[34-35]、單艷紅等[36-37]、張俊麗等[38]通過分析發(fā)達國家風(fēng)險分級方法,建立了風(fēng)險分類框架或流程,但未形成完整的方法體系;嵇囡囡[39]、呂星辰[40]利用模糊綜合評價法建立了污染地塊風(fēng)險分級評價體系,但缺少案例應(yīng)用與實踐檢驗。近年來,已有研究者開始探索污染地塊可持續(xù)風(fēng)險管理的評價方法[41-43]。

3 風(fēng)險分級方法比較與差異性分析

上述風(fēng)險分級方法具有不同的政策管理背景,在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、評價方法、適用階段等方面具有各自的特點和差異。比較國際上成熟的工業(yè)地塊土壤和地下水風(fēng)險分級方法,分析其適用性、差異性和優(yōu)缺點,對于完善我國工業(yè)地塊土壤及地下水污染風(fēng)險分級管理與技術(shù)體系具有重要借鑒意義。

3.1 管理目標(biāo)與評價階段

在不同的政策背景和管理需求下,各風(fēng)險分級方法具有不同的管理目標(biāo)與評價階段,如圖1所示。

風(fēng)險分級方法的管理目標(biāo)主要分為3類。一是在法律法規(guī)要求下,用于支撐國家污染地塊優(yōu)控名錄的建立和動態(tài)更新,為下一步采取修復(fù)管控行動提供管理依據(jù),例如美國和加拿大;二是通過對工業(yè)地塊或潛在污染地塊開展信息采集和普查,篩選高風(fēng)險地塊并支撐下一步地塊管理,例如瑞典和中國;三是借助風(fēng)險分級系統(tǒng),對特定地塊進行等級劃分,以判斷該地塊下一步是否開展詳細調(diào)查,例如新西蘭和法國。

圖1 部分國家工業(yè)地塊污染風(fēng)險分級方法與管理流程Fig.1 The risk ranking methods and classification management processes of contaminated industrial land in some countries

分級評價方法大體上可以分成兩個階段。第一階段是基于地塊基本信息的初步篩查,如美國PA、新西蘭RSS和我國的風(fēng)險篩查,由于早期地塊信息量與準(zhǔn)確性有限,該階段指標(biāo)豐富度和定量化程度相對較低。第二階段是通過采樣調(diào)查開展風(fēng)險分級,如HRS、NCSCS、SRA和我國的風(fēng)險分級階段,包含了采樣調(diào)查的詳細信息,指標(biāo)量化程度相對較高。

3.2 評價要素與分級方法

各風(fēng)險分級系統(tǒng)在評價要素與分級方法上基本一致,都對污染源、暴露途徑和風(fēng)險受體3個要素開展評價,且分級方法主要基于迭置指數(shù)法[44-45],但在具體計算方式上存在差異(見表1)。HRS和RSS通過各要素指標(biāo)得分相乘來計算總分,而NCSCS和我國的風(fēng)險分級方法則通過加和計算風(fēng)險得分。HANESS等[46]認為乘法運算削弱了每個獨立因素對最終結(jié)果的貢獻。THIESSEN[47]認為指標(biāo)得分加和的方式與風(fēng)險的定義相悖：即不存在受體,或沒有遷移暴露途徑時,風(fēng)險應(yīng)該為零。因此,簡單加和會導(dǎo)致評分系統(tǒng)存在漏洞。通過對受體類指標(biāo)進行空值處理可以發(fā)現(xiàn),NCSCS最高評分可達66分(中度優(yōu)先級),而我國“詳查”風(fēng)險分級計算可高達70分(高風(fēng)險地塊)。MICS方法較為特殊,通過將不同指標(biāo)分級結(jié)果疊加到函數(shù)圖像中來識別最終的風(fēng)險等級,這種方法不需要確定指標(biāo)權(quán)重,但主觀性較大[48]。

3.3 評價指標(biāo)與數(shù)據(jù)類型

各方法均包含污染源、暴露途徑和風(fēng)險受體3大類指標(biāo),但所涵蓋的指標(biāo)全面性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性存在差異(見表2)。NCSCS和HRS指標(biāo)數(shù)量最多,其次為MICS、“詳查”風(fēng)險分級、“詳查”風(fēng)險篩查和RSS。HRS涵蓋定量或半定量指標(biāo)最多,其次為NCSCS和“詳查”風(fēng)險分級,RSS量化指標(biāo)數(shù)量最少。這與各方法所應(yīng)用的評價階段密切相關(guān),量化指標(biāo),特別是“直接觀察或檢測結(jié)果”必須依靠采樣調(diào)查獲得。

具體來說,污染源類指標(biāo)包括有毒有害物質(zhì)量、濃度、毒性、遷移性、揮發(fā)性、持久性和生物累積性等二級指標(biāo),HRS和NCSCS涵蓋范圍最全,而MICS、RSS和“詳查”風(fēng)險分級方法則在污染物濃度、遷移性、揮發(fā)性和持久性等方面存在不同程度的欠缺。暴露途徑類指標(biāo)包含地表水、地下水、沉積物、土壤和蒸汽5類二級指標(biāo),全面程度為HRS>NCSCS>MICS>“詳查”風(fēng)險分級>“詳查”風(fēng)險篩查和RSS;其中,HRS、NCSCS和MICS對5類指標(biāo)均做了考慮,而“詳查”和RSS未包含沉積物,且對蒸汽只有定性評估,存在一定不確定性。風(fēng)險受體類指標(biāo)包括人體健康、生態(tài)環(huán)境和其他影響,所有的方法都考慮了人體健康影響,但其中僅有HRS與“詳查”方法考慮了本地及周邊受影響的人群數(shù)量;除RSS以外其他方法都對生態(tài)環(huán)境予以考慮;而HRS和NCSCS更全面地考慮了其他影響,包括NCSCS凍土等明顯地域因素。

表1 各主要風(fēng)險分級方法基本情況對比Table 1 Comparison of evaluation methods in different risk ranking methods

表2 各風(fēng)險分級方法主要評價指標(biāo)對比Table 2 Comparison of main evaluation indicators in different risk ranking methods

此外,我國“詳查”風(fēng)險分級評價指標(biāo)體系還對在產(chǎn)企業(yè)和關(guān)閉搬遷地塊進行了區(qū)分,在產(chǎn)企業(yè)增加了企業(yè)環(huán)境風(fēng)險管理水平方面的指標(biāo),如泄漏物、三廢排放以及環(huán)境違法次數(shù)等?？梢?與其他分級方法相比,我國“詳查”風(fēng)險分級方法所涵蓋的量化指標(biāo)并不少,但僅集中于當(dāng)前管理較為關(guān)注的方面,例如土壤和地下水污染健康風(fēng)險;對于管理或現(xiàn)實關(guān)注較少的要素,例如沉積物和蒸汽,則未作考慮或僅作簡單的定性判斷。這符合我國當(dāng)前管理需求,但可能在一定程度上降低了風(fēng)險分級結(jié)果的全面性。

3.4 不確定性與優(yōu)缺點

SHA等[49]采用PA、MICS、RSS和NCSCS方法對20個地塊開展評估比較,結(jié)果顯示PA、MICS和NCSCS評價結(jié)果總體趨勢一致,而RSS僅對極高或極低風(fēng)險地塊具有區(qū)分度,各方法之間具有可接受的相關(guān)性。李天魁等[50]認為“詳查”風(fēng)險篩查指標(biāo)對大部分較靈敏或重要性指標(biāo)給予了較大權(quán)重,但對于中高風(fēng)險地塊的區(qū)分能力相對較弱?？傮w而言,應(yīng)用于前期信息采集階段的篩查方法相對不確定性較大,比如RSS和“詳查”風(fēng)險篩查,而基于采樣調(diào)查結(jié)果的風(fēng)險分級方法不確定性相對較低。

各方法的不確定性主要源于以下3個方面：(1)計算方法不確定性。基于乘積或加和的風(fēng)險分值計算方法存在自身的系統(tǒng)誤差,給方法本身帶來不確定性[51];(2)評價指標(biāo)與信息模糊性。各分級方法中都存在較多定性評價指標(biāo),由于定量化數(shù)據(jù)的缺失和信息模糊,導(dǎo)致部分指標(biāo)賦值具有不確定性[52]。(3)評價指標(biāo)與權(quán)重分配不確定性。由于各國國情差異,不同方法考慮的暴露途徑、環(huán)境介質(zhì)、指標(biāo)類型存在差異,對關(guān)鍵因素的識別和權(quán)重分配各有側(cè)重,使得方法應(yīng)用于不同類型地塊時存在不確定性。

受發(fā)布時間、適用范圍、應(yīng)用條件等方面限制,各方法存在其優(yōu)缺點(見表3)。總體上HRS和NCSCS在適用范圍、指標(biāo)豐富度和定量化、可靠性方面具有明顯的優(yōu)勢,但也同時加重了信息收集和評分過程的投入;PA、RSS、MICS等方法指標(biāo)相對較少、且以定性為主,便于早期開展風(fēng)險分級工作,但同時也存在不確定性高的問題;“詳查”風(fēng)險篩查和風(fēng)險分級方法分別適用于采樣前和采樣后,在指標(biāo)豐富度、權(quán)重賦值、運算方法等方面仍有一定的優(yōu)化空間。

4 對我國工業(yè)地塊環(huán)境風(fēng)險分級管理的啟示

4.1 完善風(fēng)險分級評價方法,探索建立國家分類管理制度

國際上普遍建立起了成熟的地塊分級管理機制和風(fēng)險分級方法,以支持名錄構(gòu)建或下一步管理,為落實土壤污染防治法律法規(guī)要求,最大程度優(yōu)化社會資本投入產(chǎn)出效率,降低地塊及周邊區(qū)域人居健康和生態(tài)環(huán)境風(fēng)險提供了科學(xué)依據(jù)。當(dāng)前我國缺少切實可行的污染地塊風(fēng)險分級評價管理體系和技術(shù)方法。在已開展“詳查”工作基礎(chǔ)上,“十四五”迫切需要緊密銜接當(dāng)前土壤環(huán)境管理要求,構(gòu)建精準(zhǔn)風(fēng)險分級管理制度框架(見圖2),分類完善在產(chǎn)企業(yè)和關(guān)閉工業(yè)地塊土壤及地下水污染風(fēng)險分級評價方法,出臺相關(guān)技術(shù)指南規(guī)范,以支撐優(yōu)化地塊修復(fù)開發(fā)時序,有效指導(dǎo)地方政府將土壤污染風(fēng)險防范納入?yún)^(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展整體布局當(dāng)中,為緩解土壤污染風(fēng)險防范和土地再開發(fā)安全利用需求之間的矛盾、提升土壤環(huán)境管理全過程精準(zhǔn)化現(xiàn)代化治理水平、在有限的修復(fù)資源內(nèi)實現(xiàn)可持續(xù)綜合效益最大化提供制度保障。

表3 不同風(fēng)險分級方法的優(yōu)缺點分析Table 3 Strengths and weaknesses among different risk ranking methods

圖2 我國工業(yè)地塊土壤和地下水污染風(fēng)險分級技術(shù)建議框架Fig.2 Suggested framework of soil and groundwater pollution risk screening and classification technique for Chinese industrial lands

4.2 構(gòu)建省級風(fēng)險分級技術(shù),支撐地塊分區(qū)分類管理體系

當(dāng)前我國省級污染地塊名錄主要通過屬地已開展調(diào)查評估且需進行管控修復(fù)的地塊匯總更新,名錄的建立被動依靠各地土壤治理修復(fù)活動,信息建設(shè)和公開程度并不一致[53-54]。省級生態(tài)環(huán)境管理部門缺少污染地塊主動發(fā)現(xiàn)和入庫機制,尚未形成地塊風(fēng)險分級分類管理技術(shù)體系,無法提前識別和介入高風(fēng)險地塊的防控預(yù)警和監(jiān)督管理,與“保護優(yōu)先、預(yù)防為主”的要求仍有一定差距。

發(fā)達國家已建立起的風(fēng)險分級方法直接支撐污染地塊優(yōu)控名錄的動態(tài)更新和地塊后續(xù)管理。建議在國家風(fēng)險分級分類管理制度框架下,結(jié)合各省(市、自治區(qū))主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)、主要污染類型、水文地質(zhì)特征、飲用水源地等分布情況,銜接城市規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境區(qū)劃、社會經(jīng)濟發(fā)展等區(qū)劃規(guī)劃,動態(tài)更新已知的環(huán)境污染損害或調(diào)查狀況,積極鼓勵構(gòu)建省級工業(yè)地塊風(fēng)險分級技術(shù),完善和擴充本地化在產(chǎn)企業(yè)和關(guān)閉工業(yè)地塊風(fēng)險分級評價指標(biāo)和參數(shù),探索建立省級污染地塊發(fā)現(xiàn)和入庫機制,建立省級層面生態(tài)環(huán)境、規(guī)劃與自然資源、工業(yè)和信息化、發(fā)展和改革委員會等多部門聯(lián)動機制,逐步形成工業(yè)地塊分區(qū)分類管理體系,有助于省級層面主動介入和預(yù)警防范潛在污染地塊管理,亦可為推動省級土壤污染防治基金的規(guī)范使用提供依據(jù)。

4.3 研發(fā)評估決策支撐工具,強化污染地塊動態(tài)清單管理

為支撐各風(fēng)險分級方法應(yīng)用和清單管理,國際上均開發(fā)了相應(yīng)的評估決策支撐工具,以幫助管理者和技術(shù)人員便捷快速地開展風(fēng)險分級評價工作。我國污染地塊清單動態(tài)管理機制尚不完善,缺少可操作性強、較為完善的風(fēng)險分級評價技術(shù)工具,對地塊分類分級管理的技術(shù)支撐性不強。為加強污染地塊土壤環(huán)境風(fēng)險預(yù)防和統(tǒng)籌管理能力,緩解土壤污染管控修復(fù)與土地開發(fā)進度之間的矛盾,迫切需要在國家分類管理制度和省級分區(qū)分級技術(shù)框架下,完善污染地塊清單動態(tài)管理技術(shù),開發(fā)風(fēng)險分級輔助分析決策支持工具,并探索區(qū)域尺度工業(yè)地塊風(fēng)險分級管理空間信息平臺,逐步建立起規(guī)范化的區(qū)域污染地塊清單管理、修復(fù)管控與安全再利用優(yōu)先排序制度、方法和工具。