土壤環(huán)境基線與土壤環(huán)境背景值的異同及應(yīng)用研究

摘要：土壤環(huán)境基線與背景值均可代表未受污染前的環(huán)境狀態(tài)，在介紹二者于環(huán)境污染管理中異同的基礎(chǔ)上，通過10起土壤環(huán)境污染案例基線及背景值計(jì)算結(jié)果比對(duì)，分析二者在數(shù)據(jù)與應(yīng)用意義上的差異。結(jié)果表明：基線與背景值在小尺度區(qū)域調(diào)查內(nèi)容上與應(yīng)用方向相似；基線數(shù)值往往高于背景值且二者有明顯統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)，常規(guī)對(duì)照數(shù)據(jù)組基線均高于背景值，涉及部分未檢出或剔除異常值對(duì)照數(shù)據(jù)組的基線數(shù)值則均低于背景值；與2020年前超背景值20%的損害確定條件相比，新基線核實(shí)存在環(huán)境損害所需的污染物濃度普遍降低，打擊環(huán)境污染行為的力度有所增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：土壤；環(huán)境基線；環(huán)境背景值；生態(tài)環(huán)境損害

中圖分類號(hào)：X825 文獻(xiàn)標(biāo)志碼．A

前言

土壤污染具有累積性、不可逆性以及難以治理的特點(diǎn)，是生態(tài)環(huán)境損害中重要的環(huán)境介質(zhì)，也是受污染場(chǎng)地修復(fù)中的主要對(duì)象。對(duì)于土壤環(huán)境污染事件，確定評(píng)估區(qū)域未受污染前的土壤環(huán)境狀態(tài)以核實(shí)受污染程度是損害確定和損害量化的關(guān)鍵。對(duì)于未受污染前的土壤環(huán)境狀態(tài)，存在環(huán)境基線、環(huán)境背景值、環(huán)境基準(zhǔn)值、環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)等多個(gè)有關(guān)概念，應(yīng)用最廣的為環(huán)境基線與環(huán)境背景值。

2020年以前，生態(tài)環(huán)境損害評(píng)估未規(guī)定土壤環(huán)境基線的統(tǒng)計(jì)方式，也未確定數(shù)據(jù)所需樣品數(shù)量，往往參考背景值確定基線，并以污染物濃度超過基線20%以上作為確認(rèn)環(huán)境損害的條件。而2020年發(fā)布的GB/T39791.1規(guī)定了基線的計(jì)算方式及其最低樣品數(shù)量，明確了區(qū)別于背景值的基線計(jì)算方式，同一個(gè)受污染區(qū)域的基線與背景值數(shù)據(jù)往往存在差異并有各自的應(yīng)用方向，環(huán)境損害確認(rèn)的寬容度也有所調(diào)整。

結(jié)合土壤環(huán)境基線與背景值的定義和應(yīng)用方向的異同，利用廣東省2020年以來(lái)的其中10起涉重金屬環(huán)境污染事件對(duì)照區(qū)域的土壤狀態(tài)，以較小的受污染區(qū)域尺度分別量化各類重金屬的土壤環(huán)境基線與背景值，分析二者數(shù)據(jù)差異規(guī)律及其應(yīng)用意義，判斷2020年后確定造成環(huán)境損害條件的寬容度變化情況。

1土壤環(huán)境基線與背景值

1.1土壤環(huán)境基線定義

土壤環(huán)境基線的定義，最早于“環(huán)發(fā)[2011]60號(hào)”文解釋為污染物泄漏或有害物質(zhì)向環(huán)境排放沒有發(fā)生時(shí)，評(píng)估區(qū)域的生態(tài)環(huán)境狀態(tài)。現(xiàn)階段土壤基線可分為土壤生態(tài)基線與土壤環(huán)境基線兩個(gè)部分，土壤生態(tài)基線的調(diào)查內(nèi)容主要為破壞生態(tài)發(fā)生前土壤服務(wù)功能的狀態(tài)，主要包括林分固土、減少肥力流失能力等；而土壤環(huán)境基線的調(diào)查內(nèi)容主要為污染環(huán)境發(fā)生前評(píng)估區(qū)土壤的環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)，即利用歷史數(shù)據(jù)、對(duì)照數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)，專項(xiàng)研究等方式確定評(píng)估區(qū)域未受污染前的污染物濃度水平。土壤環(huán)境基線優(yōu)先利用評(píng)估區(qū)污染環(huán)境行為發(fā)生前的歷史數(shù)據(jù)確定，但常規(guī)監(jiān)測(cè)、專項(xiàng)調(diào)查、學(xué)術(shù)研究等歷史數(shù)據(jù)未能遍布每一個(gè)區(qū)域，污染環(huán)境案往往發(fā)生于人跡罕至的未開發(fā)區(qū)域，且不同區(qū)域、不同土質(zhì)、不同用地類型的土壤基線往往有較大差異，當(dāng)缺乏歷史數(shù)據(jù)或不滿足要求時(shí)，則利用未受污染的“對(duì)照區(qū)域”現(xiàn)狀數(shù)據(jù)確定基線，此方法為生態(tài)環(huán)境損害評(píng)估過程中最常用的確定基線方式。

1.2土壤環(huán)境背景值定義

土壤環(huán)境背景值定義為“在自然過程和擴(kuò)散源共同作用下，某地區(qū)或區(qū)域某類型土壤中元素和物質(zhì)特性的含量，可于土壤風(fēng)險(xiǎn)管理中解釋為“在一定時(shí)間條件下，僅受地球化學(xué)過程和非點(diǎn)源輸入影響的土壤中元素或化合物的含量”，對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域解釋為“很少受人類活動(dòng)影響和不受或未明顯受現(xiàn)代工業(yè)污染與破壞的情況下，土壤原來(lái)固有的化學(xué)組成和元素含量水平”。雖存在不同術(shù)語(yǔ)解釋，但未受或少受人類活動(dòng)影響下土壤本身化學(xué)元素的背景值是共同認(rèn)知的。而人類文明發(fā)展至今，絕對(duì)不受人類活動(dòng)影響的區(qū)域已基本不復(fù)存在，土壤環(huán)境背景值更多被定義為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的數(shù)值，常以土壤環(huán)境背景含量的某一分位值表示。

1.3土壤環(huán)境基線與背景值的異同

土壤環(huán)境基線與背景值均可代表某一區(qū)域內(nèi)土壤受污染前的污染物含量水平，但基線的區(qū)域尺度范圍較小，往往僅針對(duì)某起環(huán)境污染事件受污染區(qū)域，而背景值的區(qū)域尺度范圍可以是整個(gè)行政區(qū)域尺度，也可為某受污染小尺度區(qū)域的背景含量。廣東省珠三角、深圳、韶關(guān)均發(fā)布了轄區(qū)內(nèi)的土壤環(huán)境背景值，東莞也完成土壤環(huán)境背景值的公開征求意見，廣州從化完成了區(qū)級(jí)尺度重金屬土壤背景值調(diào)查，建設(shè)用地土壤修復(fù)目標(biāo)值的設(shè)置也需結(jié)合地塊所在區(qū)域土壤中目標(biāo)污染物的背景含量。從都市圈、地級(jí)市、區(qū)縣再到受污染場(chǎng)地都有可適用的土壤環(huán)境背景值，背景值的統(tǒng)計(jì)空間范圍不受限制。

土壤環(huán)境基線的理化性質(zhì)、利用類型有局限性，關(guān)注的污染類型也只考慮當(dāng)次事件的污染源，可以是各類土壤標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范列明的項(xiàng)目，也可以是其他具有環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的物質(zhì)，獨(dú)立事件污染物類型及其含量無(wú)統(tǒng)一學(xué)術(shù)認(rèn)可或參考標(biāo)準(zhǔn)。基線的此部分特點(diǎn)與小尺度區(qū)域的土壤環(huán)境背景值相似，而行政區(qū)域尺度范圍的背景值調(diào)查往往著重于規(guī)范列明的污染物類型，尤其是重金屬部分，同時(shí)也將部分理化性質(zhì)作為調(diào)查項(xiàng)目。

基于應(yīng)用方向的差異，土壤環(huán)境基線的應(yīng)用有專門性，主要用于核實(shí)環(huán)境污染事件發(fā)生前，區(qū)域土壤的污染物濃度水平狀態(tài)，評(píng)估目的為確認(rèn)及量化污染環(huán)境行為人對(duì)土壤環(huán)境造成的污染程度，應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境損害鑒定評(píng)估，以追溯污染環(huán)境行為人的相關(guān)賠償責(zé)任，為污染環(huán)境案的行政磋商、民事賠償、刑事判決提供生態(tài)環(huán)境損害物質(zhì)量化與價(jià)值量化的依據(jù)。而土壤環(huán)境背景值的應(yīng)用則較為廣泛，吳運(yùn)金等人認(rèn)為，土壤環(huán)境背景值可用于土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)制定、農(nóng)用地土壤可持續(xù)管理、污染地塊判斷、地塊關(guān)注污染物篩選、地塊修復(fù)目標(biāo)值確定、土壤資源化利用標(biāo)準(zhǔn)等方面。其中在小尺度范圍內(nèi)針對(duì)污染地塊判斷、地塊關(guān)注污染物篩選、地塊修復(fù)目標(biāo)值確定方面，基線與背景值的調(diào)查內(nèi)容較為接近，區(qū)別在于應(yīng)用方向，基線主要應(yīng)用于對(duì)環(huán)境污染行為人造成污染的調(diào)查，而背景值主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)造成污染的調(diào)查，因此二者的計(jì)算統(tǒng)計(jì)方式有著各自的取舍。

2數(shù)據(jù)的來(lái)源與計(jì)算

2.1數(shù)據(jù)的來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源涉及52組合計(jì)260個(gè)重金屬含量的現(xiàn)狀，其來(lái)源于近兩年內(nèi)廣東省發(fā)生的10起涉重金屬土壤環(huán)境污染案中對(duì)照區(qū)域的監(jiān)測(cè)結(jié)果。10起案件涉及固體廢物非法傾倒、危險(xiǎn)廢物非法處置、礦產(chǎn)資源非法盜采等環(huán)境污染行為，但受影響區(qū)域面積均維持在較小范圍，均在1 ha以內(nèi)。

上述環(huán)境污染案土壤環(huán)境調(diào)查監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)和樣品采集按生態(tài)環(huán)境損害鑒定評(píng)估相關(guān)技術(shù)規(guī)定要求執(zhí)行，均勻布設(shè)于受影響區(qū)域外部的對(duì)照點(diǎn)數(shù)量均為5個(gè)，每個(gè)點(diǎn)位均采集表層土樣作為樣品。土壤監(jiān)測(cè)項(xiàng)目均結(jié)合環(huán)境污染類型與污染源涉及的特征污染物、現(xiàn)場(chǎng)手持儀器快速檢測(cè)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)室快速檢測(cè)結(jié)果以及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所列明的各項(xiàng)污染物項(xiàng)目清單而定，10環(huán)境污染案涉及的重金屬污染物包括As、Cd、Cr、Cr6+、Cu、Pb、Hg、Ni、Zn、Mn、Sb、Co、Be、V共14項(xiàng)，其中重金屬As、Cd、Cr6+、Cu、Pb、Hg、Ni、Sb、Co、Be、V污染物分析方法按GB 36600表3執(zhí)行，Cr、Zn污染物分析方法按GB 15618表4執(zhí)行，Mn分析方法按HJ 780-2015執(zhí)行。

2.2基線與背景值的確定

2.2.1土壤環(huán)境基線計(jì)算

常規(guī)重金屬環(huán)境污染案均為環(huán)境污染導(dǎo)致評(píng)價(jià)指標(biāo)升高的類型，首先利用SPSS軟件識(shí)別數(shù)據(jù)中是否出來(lái)異常值，核實(shí)是否剔除異常值后采用對(duì)照數(shù)據(jù)的90%參考值上限作為基線，若對(duì)照區(qū)污染物濃度檢測(cè)結(jié)果低于檢出限，以檢出限作為濃度值參與基線水平計(jì)算，基線的計(jì)算公式如下：

2.2.2土壤環(huán)境背景值統(tǒng)計(jì)

土壤環(huán)境背景值的統(tǒng)計(jì)方法包括AM（ATithmetic Mean，算數(shù)平均數(shù)）、GM（Geometric Mean，幾何平均數(shù)）、中位數(shù)（ Median Number）、95%分位值和95%置信上限，一般以土壤環(huán)境背景含量順序統(tǒng)計(jì)量的95%分位值作為土壤環(huán)境背景值，用于土壤環(huán)境背景狀況評(píng)價(jià)，在計(jì)算95%分位值時(shí)，不剔除任何異常值，并利用EXCEL 2016軟件Percentile.ine函數(shù)計(jì)算對(duì)照數(shù)據(jù)的95%分位值。

3結(jié)果與討論

3.1對(duì)照區(qū)域土壤重金屬含量分析

10起環(huán)境污染案50個(gè)對(duì)照點(diǎn)位樣本檢測(cè)結(jié)果如表l所示，箱線圖如圖1所示。表圖中可見As算數(shù)、幾何平均值差異較大，20個(gè)樣品含量范圍為2mg／kg-223 mg/kg，其中兩個(gè)樣品含量超過GB36600風(fēng)險(xiǎn)篩選值，也超過廣東省內(nèi)各土壤環(huán)境背景值；Cd、Hg監(jiān)測(cè)數(shù)值較低，算數(shù)、幾何平均值有明顯差異，但45組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均遠(yuǎn)低于GB 36600風(fēng)險(xiǎn)篩選值，也與廣東省內(nèi)土壤環(huán)境背景值相當(dāng)；各組數(shù)據(jù)Cr、Cu、Pb、Ni、Zn、Mn、Sb、Be、V的含量均遠(yuǎn)低于GB 36600/GB 15618風(fēng)險(xiǎn)篩選值，也與廣東省內(nèi)土壤環(huán)境背景值相當(dāng)；其余35個(gè)組Cr6+數(shù)據(jù)、5組Co數(shù)據(jù)均低于檢出限，部分樣品Ni數(shù)據(jù)低于檢出限。

3.2基線與背景值數(shù)據(jù)分析

因受污染區(qū)域面積較小，同一案件中對(duì)照區(qū)域土壤理化性質(zhì)與污染物含量差距較小，52組重金屬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中僅涉及3組存在異常值，其中廣州從化某地4#號(hào)對(duì)照點(diǎn)As異常值與廣東省土壤背景值歷史調(diào)查數(shù)據(jù)有較大差異，基線確定的過程中不將其納入計(jì)算，其余2組異常值含量符合廣東省內(nèi)土壤背景值歷史調(diào)查情況，均納入計(jì)算。各環(huán)境污染案土壤環(huán)境基線與背景值明細(xì)如表2所示。結(jié)合對(duì)照區(qū)域監(jiān)測(cè)結(jié)果基線與背景值數(shù)據(jù)可分為4種類型，分別為常規(guī)數(shù)據(jù)組，全部樣品均低于檢出限的數(shù)據(jù)組，部分樣品低于檢出限的數(shù)據(jù)組，剔除異常值的數(shù)據(jù)組。

對(duì)于常規(guī)數(shù)據(jù)組，即監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均大于檢出限且無(wú)剔除異常值的數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)共涉及38組，土壤環(huán)境基線均高于背景值，二者比值范圍為1.03-1.34，其中兩組數(shù)據(jù)比值大干1.2；對(duì)于全部樣品監(jiān)測(cè)結(jié)果均低于檢出限的數(shù)據(jù)組，此類數(shù)據(jù)共涉及10組，基線與背景值均為檢出限，二者數(shù)值相同；而部分監(jiān)測(cè)結(jié)果低于檢出限的3組數(shù)據(jù)，由于監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)值含量較低，檢出與未檢出的數(shù)據(jù)比例差異較大，此類數(shù)據(jù)基線均低于背景值，比值范圍為0.77-0.89；一組數(shù)據(jù)存在異常值且基線計(jì)算過程中剔除了異常值，但由于95%分位值計(jì)算過程中不剔除異常值，因此基線與背景的數(shù)據(jù)差異較大，二者比值僅為0.14。

4結(jié)論

小尺度范圍基線與背景值在土壤調(diào)查上有較多共性，二者對(duì)環(huán)境污染的核實(shí)條件及其修復(fù)目標(biāo)有相似作用，但由于調(diào)查目的與應(yīng)用方向不同，基線重點(diǎn)關(guān)注受污染區(qū)域的特征污染物，而背景值則有明確的地域范圍與污染物類型，二者的計(jì)算與統(tǒng)計(jì)方式也有所區(qū)別。小尺度區(qū)域土壤基線與背景值數(shù)值有顯著性統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)：在所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均檢出的情況下基線數(shù)值均大于背景值；部分樣品數(shù)據(jù)未檢出的情況下基線均小于背景值；剔除異常值的情況下基線則遠(yuǎn)低于背景值。案例數(shù)據(jù)中，96.15%基線數(shù)值較1.2倍背景值低，確定存在生態(tài)環(huán)境損害的污染物濃度有所下降，對(duì)環(huán)境違法行為是否造成環(huán)境損害的寬容程度有所降低，環(huán)境污染行為的打擊范圍更廣。