近年來,有關(guān)土壤環(huán)境保護(hù)無論是政府部門還是公眾輿論都十分重視,一些學(xué)者亦曾通過不同的方式發(fā)表了相關(guān)的意見和建議,重金屬的影響問題又受到了特別關(guān)注。
國務(wù)院在《近期土壤環(huán)境保護(hù)和綜合治理工作安排》中提出的目標(biāo)之一是“到2015年全面摸清我國土壤環(huán)境狀況”,要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),在踏踏實(shí)實(shí)工作的同,應(yīng)該重視土壤環(huán)境質(zhì)量研究中一些基本概念、判斷標(biāo)準(zhǔn)和方法的甄別、修正與創(chuàng)建。
有關(guān)土壤環(huán)境質(zhì)量研究中需要考慮的問題歷來是大家關(guān)注的重要內(nèi)容。環(huán)境質(zhì)量包括自然環(huán)境質(zhì)量和社會(huì)環(huán)境質(zhì)量,土壤環(huán)境質(zhì)量是自然環(huán)境質(zhì)量的重要組成部分。
土壤環(huán)境質(zhì)量是指在一定的時(shí)間和空間范圍內(nèi),土壤自身性狀對(duì)其持續(xù)利用以及對(duì)其他環(huán)境要素,特別是對(duì)人類或其他生物的生存、繁衍以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的適宜性,是土壤環(huán)境“優(yōu)劣”的一種概念,它與土壤遭受外源物質(zhì)的侵襲、累積(沾污)或污染的程度密切相關(guān),是“特定需要之環(huán)境條件”的量度。
此種“優(yōu)劣”和“特定需要”充分體現(xiàn)了土壤環(huán)境質(zhì)量的相對(duì)性,適合于某一種需求的良好環(huán)境條件,不一定同樣適用于其他需要;反之,不適合某種需要的土壤,可能適用于另外的需求。因而,對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的概念性解釋,有可能隨土地的實(shí)際需要和使用狀況而變化,對(duì)農(nóng)業(yè)和非農(nóng)業(yè)土壤來說也并非總是相同的。
土壤環(huán)境質(zhì)量是環(huán)境科學(xué)和土壤環(huán)境保護(hù)研究中的熱門課題,是環(huán)境土壤學(xué)的核心內(nèi)容,它是土壤質(zhì)量的重要組成部分。和土壤質(zhì)量一樣,土壤環(huán)境質(zhì)量目前亦是一個(gè)發(fā)展中的概念。
土壤環(huán)境質(zhì)量依賴于土壤在自然成土過程中所形成之固有的環(huán)境條件、與環(huán)境質(zhì)量有關(guān)的元素或化合物的組成與含量、土壤利用過程及其動(dòng)態(tài)變化,同時(shí)應(yīng)考慮土壤作為次生污染源對(duì)整體環(huán)境質(zhì)量的影響。
人們普遍關(guān)注土壤環(huán)境質(zhì)量及其可持續(xù)發(fā)展的問題,特別是外源物質(zhì)的侵襲與累積(沾污)或污染程度及其預(yù)防與修復(fù)。很顯然,我們必須保持良好的土壤環(huán)境質(zhì)量,這樣才能使其適用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),充分展示其生產(chǎn)力、生命力和環(huán)境凈化力;同時(shí)在土壤由于人為活動(dòng)而受到影響時(shí),必須采取適當(dāng)?shù)拇胧詼p少其自身以及對(duì)大氣、水體和植物等的不良影響。此外,我們必須采用科學(xué)而有效的方法來評(píng)價(jià)土壤環(huán)境質(zhì)量。
近年來,由于重金屬污染事故的凸顯,使得人們對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量研究中的重金屬影響問題給予了特別的關(guān)注,有關(guān)部門亦規(guī)定了評(píng)價(jià)參考值。然而,當(dāng)人們在討論土壤重金屬影響時(shí),為了能夠較為科學(xué)、客觀而準(zhǔn)確地反映事物的本來面目,對(duì)一些問題需要給予特別的重視。
1切忌將土壤沾污與土壤污染相混淆
所謂土壤沾污是指由人類活動(dòng)而引入土壤的外源物質(zhì)或制劑的現(xiàn)象;而土壤污染則是指人為因素將對(duì)人類本身和其他生命體有害的物質(zhì)或制劑施加到土壤中,使其增加了新的組分或某種成分的含量明顯高于原有含量、并引起土壤環(huán)境質(zhì)量惡化和相應(yīng)危害的現(xiàn)象。
土壤沾污是普遍存在的,是外源物質(zhì)的侵襲和累積的現(xiàn)象,而污染是沾污的極端情況與發(fā)展的后果。人們在實(shí)際工作中重點(diǎn)關(guān)注的是土壤污染或者污染土壤(指已經(jīng)構(gòu)成污染的樣點(diǎn)、場地和不同尺度的區(qū)域土壤)。
根據(jù)土壤污染的定義可以清楚地了解到,構(gòu)成土壤污染的要素主要包括三方面的內(nèi)容(土壤污染三要素),即有可識(shí)別的人為污染物,有可鑒別的污染物數(shù)量的增加,有現(xiàn)存(直接顯露)或潛在(通過轉(zhuǎn)化)的危害后果,三者缺一不可。
但在實(shí)踐中,由于對(duì)概念理解的差異性,往往混淆了沾污和污染的差別,以至于時(shí)有夸大土壤污染或污染土壤的問題。
2土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)估中重金屬影響的判斷標(biāo)準(zhǔn)
從總體上看,土壤環(huán)境質(zhì)量可分為三種狀況,即背景狀況、外來物質(zhì)的侵襲與累積(沾污)狀況、污染狀況。
在現(xiàn)實(shí)生活中,人們最為關(guān)注的是如何判斷重金屬對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的影響,特別是判斷土壤污染的依據(jù)問題。
對(duì)這一問題的回答,當(dāng)然最好是國家標(biāo)準(zhǔn),但目前我國沒有可資利用的合適標(biāo)準(zhǔn)存在。文獻(xiàn)中常見的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618—1995),環(huán)境保護(hù)部曾公告征求修訂意見,對(duì)相關(guān)問題的討論將有助于對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的理解與判斷。
(1)現(xiàn)行《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》主要存在哪些不適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展形勢、不能滿足環(huán)境保護(hù)工作需要的問題?
對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的最重要依據(jù)是其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),因而土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一直是各方面關(guān)注的熱點(diǎn)。
由于我國土壤的類型十分復(fù)雜,各種土壤類型之間在性質(zhì)上存在較大的差異,現(xiàn)有的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618—1995)不能適應(yīng)實(shí)際需要,僅8種重金屬和兩種有機(jī)氯(HCH和DDT),一些重金屬標(biāo)準(zhǔn)的定值可能存在過保護(hù)或保護(hù)不足的問題,缺乏普遍適用性。
因而制定合適的、具有法律效力的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)系列或系列標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)是科學(xué)家將其自身研究成果向政府決策和公眾政策轉(zhuǎn)化的重要內(nèi)容,也是土壤質(zhì)量與環(huán)境質(zhì)量緊密聯(lián)系的重要環(huán)節(jié)。
(2)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》應(yīng)如何定位?
《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》應(yīng)該定位為系列標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)系列。由于土壤的復(fù)雜性,在《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》制訂中應(yīng)該考慮:
①從土壤質(zhì)量的本質(zhì)出發(fā),在土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制訂中應(yīng)該考慮其性質(zhì)的“固有”狀態(tài)和“動(dòng)態(tài)”變化,必須與土壤類型和利用與管理方式緊密相連。
②從“固有”狀態(tài)考慮,應(yīng)該制訂以保護(hù)土壤資源自身為目的的“土壤環(huán)境質(zhì)量保護(hù)限量標(biāo)準(zhǔn)”,是以背景值為依據(jù)(地球化學(xué)法),其可與土壤類型相聯(lián)系,可藉以中國土壤系統(tǒng)分類或分類系統(tǒng)中的土類為基本單元。
這一標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該有嚴(yán)格的要求,且具有惟一性,是保護(hù)土壤自身資源的目標(biāo)值,使其可持續(xù)利用。
從“動(dòng)態(tài)”角度考慮,應(yīng)該制訂以土壤資源利用為目的的“土壤有害物質(zhì)限量標(biāo)準(zhǔn)”(土壤負(fù)載容量法),這一標(biāo)準(zhǔn)具有多重性,可依據(jù)不同的應(yīng)用目的制訂不同標(biāo)準(zhǔn)。
該標(biāo)準(zhǔn)系列可以清楚地判明特定土壤的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀,即為“背景狀態(tài)”、“沾污(外源物質(zhì)侵襲和累積)狀態(tài)”或“污染狀態(tài)與污染程度”,亦可明確地回答是否需要修復(fù)的問題。
③由于土壤元素“可提取態(tài)”的復(fù)雜性和局限性,在土壤環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)中目前仍舊以“總量”為主,它是一個(gè)“容量”因素;必要時(shí),可將“總量”和“可提取態(tài)”一并考慮;將“可提取態(tài)”(強(qiáng)度因素)一并納入評(píng)價(jià)參數(shù)。
(3)能否將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的污染物含量值作為判斷土壤是否存在污染及污染程度的依據(jù)?
由土壤負(fù)載容量法來制訂的“土壤有害物質(zhì)限量標(biāo)準(zhǔn)”是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,在制訂過程中已經(jīng)充分考慮了污染的危害后果。由于其限量標(biāo)準(zhǔn)與土壤利用目的緊密相連,故在特定土壤類型、相同和相似條件下所獲得的有害物質(zhì)的基準(zhǔn)、并據(jù)此制訂的限量標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)該可以作為土壤是否存在污染及污染程度的依據(jù)。超過其含量即構(gòu)成污染,而根據(jù)其偏離標(biāo)準(zhǔn)的程度可區(qū)別輕、中、重污染的情況。
另一方面,以保護(hù)土壤資源自身為目的的“土壤環(huán)境質(zhì)量保護(hù)限量標(biāo)準(zhǔn)”,是以背景值為依據(jù)的(地球化學(xué)法),則不能用來判斷土壤是否污染以及污染的程度,僅僅能夠表明有外源物質(zhì)的侵襲、累積以及累積程度(沾污程度)。而目前這方面往往混淆不清,故常有夸大土壤污染的情況。
(4)如何根據(jù)我國當(dāng)前土壤污染防治工作的需要、國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)研究的進(jìn)展情況修訂完善《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》?
對(duì)于基本概念的科學(xué)表述和確切理解,有助于對(duì)事物本質(zhì)的把握,有助于強(qiáng)化與明晰研究目標(biāo)和結(jié)果。
土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不是簡單的單一標(biāo)準(zhǔn),而是標(biāo)準(zhǔn)系列或系列標(biāo)準(zhǔn),在清楚地理解土壤環(huán)境質(zhì)量、土壤污染等概念的基礎(chǔ)上,可根據(jù)我國當(dāng)前土壤污染防治工作的需要、國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)研究的進(jìn)展情況來制訂“土壤環(huán)境質(zhì)量保護(hù)限量標(biāo)準(zhǔn)”,具有惟一性(目標(biāo)值);“土壤有害物質(zhì)限量標(biāo)準(zhǔn)”(系列),具有多重性。
相對(duì)來說,“土壤環(huán)境質(zhì)量保護(hù)限量標(biāo)準(zhǔn)”的基礎(chǔ)資料較多;而“土壤有害物質(zhì)限量標(biāo)準(zhǔn)”(系列)則需要不同產(chǎn)業(yè)部門實(shí)踐的有效資料。
需要注意的是,利用背景值來判斷外源物質(zhì)的侵襲和累積或沾污狀況時(shí),土壤元素背景值的取值是一個(gè)值得考慮的問題,這同樣需要對(duì)背景值的內(nèi)涵進(jìn)行仔細(xì)地推敲。
土壤元素背景值分為自然背景值和表觀背景值。自然背景濃度是指土壤在自然成土過程中所形成之物質(zhì)的含量,它僅僅來自于天然源(例如母質(zhì));而自然背景值通常以一種物質(zhì)的天然土壤地球化學(xué)含量的統(tǒng)計(jì)特征值來表示,有時(shí)亦稱本底值。
事實(shí)上,自從18世紀(jì)工業(yè)革命以來,人類對(duì)環(huán)境的干擾越來越大,目前要找到一個(gè)絕對(duì)沒有遭受人類影響的土壤非常困難。
所以,一般所指的背景值只是一個(gè)相對(duì)的概念,即表觀背景值。表觀背景濃度是指某一特定時(shí)間點(diǎn)上、一個(gè)地區(qū)或區(qū)域范圍內(nèi)一類土壤物質(zhì)的特征濃度,它既來自于天然源(例如母質(zhì)),亦可能包括非天然的面源物質(zhì)(例如大氣沉降)。
表觀背景值通常是以統(tǒng)計(jì)特征值表示的表觀背景濃度的上限,當(dāng)統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)元素含量服從正態(tài)分布時(shí),以“X+2S”來表示;當(dāng)元素含量服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布時(shí),以“幾何平均值×幾何標(biāo)準(zhǔn)差(或幾何標(biāo)準(zhǔn)差的平方)”來表示;亦可以統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)順序統(tǒng)計(jì)量的90%的值來表示。
顯然,目前文獻(xiàn)中常用的元素背景值平均值作為評(píng)價(jià)沾污標(biāo)準(zhǔn)時(shí)亦需要適當(dāng)修正。
高背景值土壤的問題是一種特殊情況。根據(jù)土壤污染的定義,由于它不符合污染的特征要素,故不能歸屬于污染土壤的范圍;然而,在農(nóng)業(yè)利用中,這類土壤有可能造成某些農(nóng)產(chǎn)品中有毒物質(zhì)的含量超過衛(wèi)生限量標(biāo)準(zhǔn),故可將其歸屬于環(huán)境異常,是一種“問題土壤”,對(duì)其利用應(yīng)該在“土宜”方面下功夫。
3正確認(rèn)識(shí)土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)估中重金屬的影響
3.1重金屬是土壤中普遍存在的元素
重金屬是土壤的固有組分,普遍存在于土壤中,這是一種自然現(xiàn)象。通常情況下,一些重金屬,例如銅、鋅、鐵等是人類健康的必需元素,但由于人為活動(dòng)而造成的外源化學(xué)物質(zhì)的影響,有可能造成土壤-植物系統(tǒng)中重金屬含量的升高,當(dāng)超過一定的負(fù)載容量時(shí),才有可能產(chǎn)生不良影響。
3.2對(duì)相關(guān)問題的談話和報(bào)道應(yīng)該慎重
一些調(diào)查結(jié)果對(duì)于了解具體情況有一定參考意義,但其結(jié)果的可靠性和代表性在其發(fā)表時(shí)需要十分慎重,在數(shù)據(jù)、影響后果的表述方面力求盡可能的準(zhǔn)確、可靠。
然而,目前在一些資料中,如何客觀地反映土壤和農(nóng)產(chǎn)品重金屬的影響是一個(gè)有待進(jìn)一步斟酌的課題,其中一部分原因可能是目前對(duì)一些問題的把握尚不夠準(zhǔn)確,因而在評(píng)估中需要進(jìn)一步明晰一些問題,例如:
(1)土壤重金屬影響評(píng)估的參比標(biāo)準(zhǔn)需要完善。
判斷土壤重金屬超標(biāo)或污染的標(biāo)準(zhǔn)是“土壤污染三要素”,特別是不同土地利用之間的差異性必須采用不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),例如對(duì)于農(nóng)業(yè)土壤,農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的含量不可或缺。
依據(jù)土壤污染的定義,在農(nóng)地重金屬影響評(píng)估中,除了土壤中重金屬的含量(判斷有無明顯增高)和污染源的監(jiān)測與甄別外(判斷有無外源人為影響),其危害或后果是十分重要的,即農(nóng)產(chǎn)品的重金屬含量或減產(chǎn)程度。
根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品中的含量與標(biāo)準(zhǔn)或允許減產(chǎn)的程度進(jìn)行比較,凡是超過者,則認(rèn)為可能存在危害。
目前有一些調(diào)查工作和文獻(xiàn)中往往僅有土壤中重金屬的含量,沒有與之相對(duì)應(yīng)的土地利用信息,亦缺乏污染物的溯源性,將這樣的數(shù)據(jù)用于土壤重金屬影響評(píng)估顯得依據(jù)不足。
故需要強(qiáng)調(diào)的是,在土壤環(huán)境質(zhì)量重金屬影響的調(diào)查中,應(yīng)該密切與土地利用相結(jié)合,關(guān)注主要受影響的對(duì)象。例如在土壤-農(nóng)作物的系統(tǒng)中進(jìn)行重金屬影響評(píng)估時(shí),一定要將土壤和農(nóng)產(chǎn)品可食部分同時(shí)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的采集,否則有可能事倍功半,甚至于做無用功,浪費(fèi)人力和物力。
(2)不能以點(diǎn)代面、以偏概全。
由于土壤的不均勻性,空間變異較大,在闡述土壤環(huán)境質(zhì)量狀況時(shí),應(yīng)該
客觀地表明調(diào)查工作的局限性。一般情況下,僅僅能夠比較準(zhǔn)確地描述“樣點(diǎn)”的狀況,而“樣點(diǎn)”可能代表的面積需要進(jìn)行仔細(xì)的再研究。
一些研究采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)的外推方法,這時(shí)需要注意采樣設(shè)計(jì)的合理性與實(shí)用性,同時(shí)對(duì)外推的結(jié)果要進(jìn)行驗(yàn)證,以檢驗(yàn)外推數(shù)值的可靠性,而這一點(diǎn)目前顯得較為薄弱。因而,當(dāng)有報(bào)道為污染面積時(shí),讀者有必要考量其合理性。
例如,當(dāng)一個(gè)鉛鋅銀礦附近土壤和農(nóng)產(chǎn)品中的Pb、Cd等含量較高時(shí),不能說明整個(gè)地區(qū)的土壤和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量狀況,特別當(dāng)指稱某地土壤已不能用于農(nóng)產(chǎn)品種植時(shí),應(yīng)該特別慎重,必須有科學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
(3)客觀地評(píng)估農(nóng)業(yè)土壤“土宜”中的“專適性”與“普適性”問題。
一般情況下,不同的農(nóng)作物對(duì)不同的重金屬、同一品種的不同生長條件等都有可能影響重金屬在土壤-作物系統(tǒng)中的遷移和轉(zhuǎn)化。
對(duì)于農(nóng)地的適宜性需要仔細(xì)地加以區(qū)分,使其各得其所,不必人為地規(guī)定某一地區(qū)一定發(fā)展什么或不能發(fā)展什么,應(yīng)客觀地以“土宜”作為衡量的主要因素,將土壤資源的保護(hù)做到實(shí)處。
總之,對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量重金屬影響的正確理解有助于減少或避免對(duì)土壤污染或污染土壤的誤判,有助于土壤環(huán)境質(zhì)量的客觀評(píng)估和整體布局,有助于廣大人民的健康與社會(huì)的安定。