我國土地資源短缺,建立土壤環(huán)境標準是開展土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀評價的基礎,是指導土地利用規(guī)劃和土壤污染治理,保護土地資源的重要手段。伴隨我國工農業(yè)生產的快速發(fā)展,土壤污染物超標等問題逐年加劇,由土壤鎘污染導致水稻出現(xiàn)“鎘米”等食品安全事件頻發(fā),引起社會對土壤環(huán)境標準的廣泛關注。  

如何正確認識和科學確定土壤污染物的標準限值,更好地管理和利用土地資源,實現(xiàn)保護土壤生態(tài)系統(tǒng)和人體健康的目標,已成為急需解決的重要課題。  

發(fā)達國家土壤環(huán)境中鎘的標準限值  

土壤環(huán)境鎘標準值通常是基于多種可能暴露途徑的生態(tài)風險評價或健康風險評價而制定的,由于土壤系統(tǒng)的復雜性,土壤環(huán)境標準的制定需要一個不斷完善的過程,世界各國在制定土壤環(huán)境鎘標準時,多以保護土壤基本功能、生態(tài)系統(tǒng)安全、人體健康等為目標,通常要考慮鎘的化學毒性、環(huán)境背景值、影響遷移和暴露等環(huán)境因素,確定土壤鎘各級別標準限值。各國制定土壤標準的原則依據基本相同,即以鎘對動植物和人體健康產生影響的最大允許值作為定值的基礎依據,但定值方法、標準應用目標各有側重,標準限值差異較大(見表1)。  

(1)美國是國家制定導則,由各州自行確定土壤鎘標準限值,由環(huán)保署頒布用于推導保護生態(tài)環(huán)境和用于推導保護人體健康的土壤篩選導則(soilscreeningguidance,SSG),規(guī)定了生態(tài)土壤篩選值(ecologicalsoilscreeningvalues-plant)為32mg˙kg-1;人體健康土壤篩選值(humanhealthsoilscreeningvalues-ingestion)為70mg˙kg-1;美國禁止殺蟲劑中含有鎘;規(guī)定工作環(huán)境空氣中鎘塵限值為200mg˙m-3。  

(2)英國環(huán)保署(EnvironmentAgency,EA)2002年按照土地利用類型,考慮鎘對人體健康和對植物的影響,制定了土壤質量指導值,規(guī)定土壤污染“起始濃度”為3.5mg˙kg-1,但未給出土壤修復所需的“修復值”。  

(3)丹麥制定了由背景水平0.03~0.5mg˙kg-1、生態(tài)毒理學基準(ecotoxicologicalbenchmark)0.3mg˙kg-1、土壤質量基準(soilqualitybenchmarks)0.5mg˙kg-1構成的標準限值體系,以確保準確評判土地的利用目標和受污染程度。  

(4)日本土壤標準以保護土壤和地下水為目標,綜合考慮土壤鎘的生物活性,在制定土壤標準中采用了浸出液(將土壤和10倍量的水混合,將污染物浸出)標準,實現(xiàn)了土壤鎘有效態(tài)分析檢測,規(guī)定了土壤試樣溶出量鎘的標準限值為0.01mg˙L-1、大米為1.0mg˙kg-1。  

(5)荷蘭國家土壤環(huán)境標準主要由土壤鎘的目標值(targetvalue)、調解值(interventionvalue)、最高允許濃度(maximumpermissibleconcentration,MPC)等構成,荷蘭國家土壤標準以保護生態(tài)系統(tǒng)和人體健康以及修復污染土壤為目標,綜合考慮了土壤質地和有機質組成,構成了比較完善的標準體系。  

(6)澳大利亞國家環(huán)境保護委員會(NationalEnvironmentalProtectionCouncil,NEPC)對于土壤鎘設立了A級為土壤背景值0.04~2mg˙kg-1和B級為土壤調查值3mg˙kg-1。一般來說,當測定區(qū)域土壤污染物濃度符合A級時,可認為未受到污染;如高于B級,表示該區(qū)域土壤環(huán)境需進行進一步調查。由于澳大利亞不同地區(qū)的生態(tài)多樣性,各地還可以自行建立區(qū)域生態(tài)調研值(regionalecologicallyinvestigationlevels,REIL)。  

(7)加拿大環(huán)境部長理事會(TheCanadianCouncilofMinistersoftheEnvironmentCCME)制定的土壤環(huán)境質量標準名稱單一,稱作土壤質量指導值,其標準限值為1.6mg˙kg-1，但在標準制定時同時考慮了人體健康風險和生態(tài)風險兩類受體,一般用于初步判斷污染場地是否需要進一步的詳細風險評估。  

(8)瑞士現(xiàn)行標準是總量和有效態(tài)標準并用。土壤鎘總量的指導值(guidelinevalues)為0.8mg˙kg-1;臨界值(thecriticalvalue)為2mg˙kg-1;農用地修復值(repairvalue)為30mg˙kg-1;土壤鎘可溶態(tài)指導值為0.02mg˙kg-1;臨界值為0.02mg˙kg-1;農用地修復值為0.1mg˙kg-1。  

從表1可以看出,各國標準中鎘的定值相差較大,這是由于各國在以人體日允許攝入總量為基準時,所采取的暴露方式、攝入途徑(如食物、水、空氣、塵土等)及其比例有所不同,計算確定的土壤最大允許濃度就相差甚遠;加之最高允許濃度往往作為各國進行土壤污染修復的行動值,標準的制定勢必受到土壤修復技術和經濟能力的影響.另外,國際上對土壤質量標準限值的命名各不相同,如美國的土壤篩選值、加拿大的土壤質量指導值、澳大利亞土壤環(huán)境調查值、丹麥的土壤基準值、荷蘭的土壤目標值和調解值等,各國命名雖然不同,但實際上是涵蓋了兩個層次的內容:一個是保護土壤生態(tài)功能,另一個層次是保護人體健康。如荷蘭的目標值是指當?shù)陀诖酥禃r,對環(huán)境的影響可忽略,土壤具有完善的生態(tài)環(huán)境功能;調解值是指當高于此值時,有可能引起嚴重的污染事件,存在“潛在危險性”;一般土壤背景值多為評價基本標準;指導值主要以預防土壤污染為目的,保護對象為土壤生態(tài)功能;臨界值代表可能存在風險的域值;修復值是絕對的限值,當土壤污染物總濃度或可溶態(tài)濃度超過修復值時,必須立即采取必要措施以規(guī)避風險。  

我國各類標準中鎘的限值比較  

標準限值的選擇是土壤環(huán)境質量評價的關鍵,現(xiàn)行《土壤環(huán)境質量標準》(GB15618-1995)過于強調全國標準限值統(tǒng)一性,由于我國不同區(qū)域地球化學條件差異顯著,土壤鎘背景含量地區(qū)差異明顯,采用同一標準限值來評價全國不同地區(qū)土壤環(huán)境質量顯然不十分科學。我國相關產地環(huán)境行業(yè)標準大多直接引用國標GB15618,在指標選取、確定標準限值方面大致相同,缺少各行業(yè)保護目標的暴露量評估試驗。如:《食用農產品產地環(huán)境質量評價標準》(HJ332-2006)、《溫室蔬菜產地環(huán)境質量評價標準》(HJ333-2006)、《無公害食品蔬菜產地環(huán)境條件》(NY5010-2002)、《畜禽養(yǎng)殖產地環(huán)境評價規(guī)范》(HJ568-2010)等(見表2)均屬于直接引用國標GB15618。在《污染場地風險評估技術導則》(報批稿)中雖然給出了“住宅類用地土壤啟動值和工業(yè)及其他用地土壤啟動值”,但導則中缺少對各地方政府制定相應地方標準值的強制要求。  

土壤鎘背景含量范圍值  

1土壤鎘背景含量范圍值計算  

土壤環(huán)境背景值是在不受或很少受到人類活動影響下的土壤化學組成或元素含量水平,是判定土壤是否受到外源污染的基本依據。  

由于我國土壤環(huán)境背景值成因復雜,元素含量空間分布差異明顯,因此,土壤環(huán)境背景值對于一定區(qū)域來講應該以范圍值表示，其范圍值獲得方法為:  

首先在調查單元內盡可能地采集較多的代表性樣本,然后采用地球化學統(tǒng)計法對樣品的原始分析數(shù)據進行順序量統(tǒng)計,確定含量最小值、最大值和數(shù)據分散程度,計算出均值和標準差,然后根據樣品數(shù)據分布情況,若是近似對數(shù)正態(tài)分布的調查單元,采用幾何均值和幾何標準差確定95%置信度范圍值,即:“95%置信度范圍值=幾何均值/幾何標準差的平方~幾何均值×幾何標準差的平方”;若是近似正態(tài)分布的調查單元,采用算術均值和算術標準差應用“X±2S”公式計算95%置信度范圍值。  

全國各省(市、區(qū))土壤表層鎘樣品數(shù)據均屬于近似對數(shù)正態(tài)分布,因此,其95%置信度范圍值應以幾何均值和幾何標準差計算,其結果見表3,土壤環(huán)境背景范圍值可作為各省(市、區(qū))土壤環(huán)境質量評價的基準,用以保護土壤自然背景狀態(tài)。  

2土壤鎘背景含量區(qū)域分布不均  

土壤成土母質類型是影響土壤鎘背景值的重要因素之一,不同自然條件下發(fā)育的土類其土壤鎘背景含量有明顯的差異,即使是同一土類由于發(fā)育母巖不同其背景元素含量也有很大不同,從全國20個主要土壤類型來看(見表4),不同土壤類型鎘背景含量差異顯著,明顯高于全國均值(0.074mg˙kg-1)的土類有石灰土、水稻土、灰褐土、灰棕漠土;明顯低于全國均值的土類有紅壤、赤紅壤、栗鈣土等。  

全世界多數(shù)土壤鎘含量在0.01~2.0mg˙kg-1之間,中值為0.35mg˙kg-1,我國土壤的自然鎘含量在0.01~1.80mg˙kg-1之間,平均為0.163mg˙kg-1,比世界多數(shù)土壤的平均鎘含量低。土壤中鎘一般以可給態(tài)、交換態(tài)和難溶態(tài)存在,其對大氣沉降和隨水流遷移到土壤中的鎘有較強的吸附力,吸附率在85%~95%,吸附的鎘一般停留在表層0~15cm土壤,15cm以下含量顯著減少.根據全國“七五”土壤背景值調查結果,我國土壤表層(0~20cm)鎘的背景含量最小值為0.001mg˙kg-1,最大值為13.430mg˙kg-1,相差巨大。  

各省(市、區(qū))土壤鎘背景含量超過全國均值(0.074mg˙kg-1)的有20個省(市、區(qū)),表層鎘含量范圍值如:貴州(0.015~2.977mg˙kg-1)、廣西(0.005~1.263mg˙kg-1)、云南(0.011~0.959mg˙kg-1)、湖北(0.018~0.713mg˙kg-1)等省區(qū)最大值遠高出現(xiàn)行國家標準,但其屬高背景值,并非外來污染所致,各省(市、區(qū))轄區(qū)內土壤鎘含量分布也十分不均。  

由于土壤背景值缺少環(huán)境學和生態(tài)學意義,并不能真正體現(xiàn)污染對土壤生態(tài)環(huán)境及人體健康造成危害的程度,土壤自然背景高與人為活動污染超標有本質上的不同,在制定標準和各類總結報告中不可混為一談。我國臺灣省在2011年頒布的《土壤污染監(jiān)測標準》中第二條規(guī)定:“本標準所列土壤中物質(包含鎘等8種)濃度,受區(qū)域土壤地質條件及環(huán)境背景因素影響,經具體科學性數(shù)據研判,屬非因外來污染而達本標準值,經中央主管機關同意,不適用本標準”。即:自然背景超標土壤不執(zhí)行該標準。  

由此可見,臺灣省是將土壤自然背景超標與人為污染超標區(qū)別對待的一個例證。同時,為了進一步防控土壤的外源污染,保護土壤生態(tài)環(huán)境安全和人體健康,還必須在土壤環(huán)境背景基準值之上制定第二級和第三級標準限值。  

我國土壤鎘標準的主要問題  

1標準中鎘含量定值偏嚴  

我國現(xiàn)行《土壤環(huán)境質量標準》(GB15618-1995)中規(guī)定耕地土壤執(zhí)行二級標準,其中“鎘”標準值為0.3~0.6mg˙kg-1。而在國外的相應標準中荷蘭和瑞士均為0.8mg˙kg-1、加拿大為1.6mg˙kg-1、臺灣省食用作物農地管制基準值為2.5mg˙kg-1、管制標準值為5mg˙kg-1、澳大利亞環(huán)境調查值為3mg˙kg-1、歐共體規(guī)定為1~3mg˙kg-1,綜合比較我國標準可能偏嚴。應該根據我國各類土地利用目標進行土壤生態(tài)環(huán)境和人體健康風險評估,研究修訂我國土壤鎘的標準限值,以適應實際工作的需要。  

2土壤鎘的超標與污染  

土壤環(huán)境中鎘含量的自然高背景值超標與人為污染超標有本質上的不同。目前,按照現(xiàn)行《土壤環(huán)境質量標準》(GB15618-1995)評價土壤鎘元素含量,會出現(xiàn)高背景值點位無外源污染超標情況。因為該國標中規(guī)定的鎘元素標準值,是根據土壤中鎘的平均背景含量及95%置信水平來確定的,該標準是我國首個土壤環(huán)境標準,在保護土壤環(huán)境方面起了重要作用。但是,我國地域遼闊,氣候、植被、成土因素及土壤類型復雜多樣,同一元素在不同區(qū)域、不同類型土壤中的背景含量存在較大差異,許多地區(qū)土壤自然背景值高于國家標準值,必然出現(xiàn)即使土壤沒有受到外源污染其評價結果依然超標的現(xiàn)象,應該使大家清楚地認識到以現(xiàn)行國標評價的結果超標不一定是污染。  

3土壤鎘標準限值層次單一  

現(xiàn)行《土壤環(huán)境質量標準》(GB15618-1995)中規(guī)定了“鎘”有5個標準限值,但均屬于同一層次,只是區(qū)分了不同土地利用類型和不同酸堿度條件下分別執(zhí)行不同的標準限值。荷蘭國家土壤環(huán)境標準分為目標值、調解值;瑞士制定了土壤鎘總量的指導值、臨界值、農用地污染修復值;澳大利亞國家對于土壤鎘設立了A級為土壤背景值和B級為土壤調查值;丹麥制定了由背景水平值、生態(tài)基準值、土壤質量基準值三位一體的土壤質量標準限值;美國規(guī)定了生態(tài)土壤篩選值;人體健康土壤篩選值等。以上國家均制定了土壤鎘標準的梯度限值,分別用以保護土地的不同利用目標。  

4土壤鎘缺少有效態(tài)標準值  

我國現(xiàn)行國家標準中鎘是以全量制定的標準值,全量只能代表該元素的總貯量,并不能真正表達鎘的供給水平.土壤中鎘一般以可給態(tài)、交換態(tài)和難溶態(tài)存在,不同存在形態(tài)的鎘其遷移、轉化、吸附、解吸能力各不相同,其受土壤pH值和有機質含量影響較大。在監(jiān)測與評價中有效態(tài)標準值無疑優(yōu)于土壤鎘全量值,因為有效態(tài)含量可以避免因土壤母質類型和土壤理化性質的不同而帶來的實際危害差異,更能表達土壤功能及土壤環(huán)境質量的優(yōu)劣程度。  

建議  

(1)建議制修訂適合我國現(xiàn)階段土壤鎘的各級標準值。以我國敏感人群對土壤重金屬鎘的每日允許攝入劑量(非致癌性污染物)或可接受風險水平(致癌性污染物)為基本出發(fā)點,根據不同土地利用方式,確定暴露風險受體、暴露途徑及遷移轉化特性等參數(shù),并進行模型計算,最后對計算的標準值再參考國外標準、結合國內經濟技術水平進行必要的調整。  

(2)當實測土壤鎘含量值超過國家土壤標準限值時,建議首先與該地域土壤背景值比較,區(qū)別是外來污染還是自然高背景值,在確認是高背景情況下,應與有明顯外源污染土壤區(qū)別對待;確系有污染源污染要進一步進行環(huán)境質量綜合評價和各類風險評估。  

(3)設立土壤鎘的梯度標準限值。如:一級:土壤自然背景值(自然背景保護);二級:土壤環(huán)境指導值(受污染但可使用);三級:土壤污染修復值(高風險必須治理)。分別作為保護土壤功能自然背景,保護土壤生態(tài)環(huán)境和人體健康安全,開展污染土壤修復的標準值。對于不同用途土壤如:食用農產品產地、生態(tài)環(huán)境用地、住宅用地、工業(yè)用地等分別制定不同的標準限值,同時考慮鎘的有效態(tài)標準值。  

(4)將有效態(tài)標準限值與全量標準限值同時使用。在實際應用中,有效態(tài)標準限值的可靠性取決于有效態(tài)測定方法的可靠性,在常見的土壤有害元素中銅、鎘、鉛和鋅的提取和測定方法比較成熟�？偭繕藴手惦m然不能反映元素的有效性,但它具有測定方法成熟、數(shù)據結果比較穩(wěn)定等優(yōu)點,因此,在現(xiàn)階段將有效態(tài)標準限值與全量標準限值同時使用較為適宜。

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