美国场地土壤筛选值研究及其对中国土壤环境基准研究的启示

土壤环境基准是土壤环境标准和土壤环境保护的基础。美国是世界上最早关注污染场地保护并开展土壤污染风险管控的国家之一,并形成了较为完善的体系,但我国在这方面还处于起步阶段。为此,本文以美国为例,综述其在土壤筛选值(SSLs)方面的研究,通过分析美国在土壤污染防治方面的法律法规和技术规范,系统梳理美国在SSLs方面的研究成果,从直接摄入、皮肤吸收、摄入污染地下水、吸入室外挥发物与颗粒物和蒸汽侵入5个方面阐述美国基于人体健康风险的SSLs制定的理论方法。在此基础上,为我国土壤环境基准研究提出了几点建议:进一步加强我国土壤环境基准研究工作,立足我国国情开展土壤环境基准研究,加强本土化参数研究和土壤环境基准研究规范化,以及协同开展土壤地下水环境基准研究,以期为我国土壤环境基准研究与制定提供参考。

从筛选值和用地方式角度探讨我国污染场地风险筛选标准的潜在问题

近年来我国的城市建设用地土壤污染调查与修复的市场快速增长,但同时产生了单个项目平均价格大幅下降、项目质量难以保证等问题,使得有效且准确的风险筛选和评估成为了贯穿污染场地风险管控全过程的关键。本文概述了我国现行污染场地风险筛选框架,分析“筛选值”和“用地方式”两大核心准则在框架中的关键地位。通过对文献报道、项目报告、地方标准的调研,本文分析了两大核心准则背后的问题,包括筛选值方面的筛选值保守性不明,复杂组分混合物的毒性参数不明,筛选值与检测结果之间缺乏统计学分析;用地方式方面的非居住型敏感用地处理不明,部分敏感用地方式归类模糊,“自上而下”评估方式需要调整等。通过分析现行污染场地风险筛选框架中的潜在问题,有助于制定更合理的污染场地风险筛选及管控框架,平衡保障人体健康安全与降低修复工程成本的两方面要求,为新污染物的筛选评估提供指导。

基于风险的中国污染场地管理体系研究

在分析借鉴国外污染场地管理框架体系的基础上,结合中国近几年在污染场地法律法规及标准建设方面的经验以及各地的管理实践,提出了建立基于风险的中国污染场地管理模式、管理技术程序、层次化的风险评估方法,以及相应的标准体系构想。

污染场地土壤中Cd人体可给性影响因素及对筛选值的影响

采用Unified bioaccessibility model（UBM）模拟胃肠消化的方法测试了来自湖南、广西和大连12个污染土壤样品中cd的人体可给性．结果显示，cd在胃提取阶段的可给性为12．24%~81．10％，平均值为53．60％，肠提取阶段的可给性为2．01％-43．30％，平均值为19．74％．胃提取阶段的可给性浓度仅与总镉（TCd）（P〈O．000，n=12）和总锰（TMn）（P=o．04，F12）显著正相关，肠提取阶段的可给性浓度与TCd（P〈O．001，n=12）、胃阶段Cd的可给性浓度（P〈0．001，F12）以及n佃（P=0．05，n=12）均显著正相关．胃阶段基于土壤中TCd和TP含量能较好的预测cd在胃阶段的可给性浓度，模型决定系数（R2^）达到0．992，肠阶段基于cd在胃阶段的可给性浓度及土壤pH值能较好的预测其在肠阶段的可给性浓度皿。达到0．999．考虑土壤中cd在胃中的可给性时，居住及工商业情形下土壤筛选值分别提升至未考虑可给性时的1．8倍（以可给性平均值计算）和1．2倍（以可给性最大值计算）．考虑土壤中cd在肠阶段的可给性时，居住及工商业情形下土壤筛选值分别提升至未考虑可给性时的5．0倍（以可给性平均值计算）和2．3倍（以可给性最大值计算）．

蒸气入侵暴露情景下土壤气筛选值推导与比较

采用J&E模型推导了典型蒸气入侵暴露情形下土壤气中ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(氯仿)及ρ(1,1-二氯乙烯)的筛选值,并与US EPA(美国国家环境保护局)及美国各州的颁布值进行比较.结果表明,具有致癌效应的苯、氯仿相同暴露情形下的筛选值低于非致癌效应的甲苯、1,1-二氯乙烯3～4个数量级,表明VOCs污染场地应重点关注致癌性污染物.其中,浅层土壤气居住暴露情形下ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(氯仿)及ρ(1,1-二氯乙烯)的筛选值分别为9.6×102、2.7×102、1.1×107、4.0×105μg/m3,工商业暴露情形下分别为4.6×103、1.3×103、6.3×107、2.4×106μg/m3.深层土壤气居住暴露情形下ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(氯仿)及ρ(1,1-二氯乙烯)的筛选值分别为1.1×103、3.1×102、1.2×107、4.5×105μg/m3,工商业暴露情形下分别为5.2×103、1.5×103、7.1×107、2.7×106μg/m3.筛选值大小的决定因素包括污染物的室内允许浓度、土壤气衰减系数及建筑物参数.浅层与深层土壤气中各污染物筛选值无明显差异,但与US EPA及美国各州的颁布值差异较大,这主要是由污染物室内允许浓度及衰减系数确定方法的不同所致.浅层土壤气平均衰减系数为2.3×10-4,与深层土壤气平均衰减系数(2.0×10-4)无明显差异,但均低于US EPA对应经验值〔0.1(浅层)、0.01(深层)〕2～3个数量级.在不考虑吸附及生物降解时,污染源上方清洁土壤对污染物的衰减作用不明显.

国内外重金属土壤环境标准值比较:镉

土壤镉污染危害农产品质量安全,影响生态环境和人体健康,开展镉的土壤环境标准值研究,合理制定中国镉的土壤环境标准值,对加强镉污染土壤环境管理具有重要意义。调研获取了包括北美、欧洲、亚太(亚洲及太平洋地区)和非洲等地区16个国家和2个国际组织共52个地区镉的土壤环境标准值数据156个。综合考虑标准值适用的土地利用方式,调研分析了32个农用地、70个住宅类用地和56个工业(含商业)类用地镉的土壤标准值。结果表明:(1)适用于农用地的GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中镉的二级标准值,较国际农用地土壤环境标准值更严格;(2)中国香港特别行政区农村住宅用地、城市住宅用地镉的土壤修复目标值总体上较国际同类标准值更宽松,中国台湾地区非农用地土壤镉的监测标准和管制标准值低于国际同类标准值的中值水平;(3)与国际上工业类用地镉的土壤环境标准值相比,HJ 350—2007《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》A级和B级标准值较国外标准更严格;(4)制定镉的土壤环境标准值的目标与采用的技术方法、可接受风险水平与镉的毒性参数取值、土地利用方式与相应暴露情景假设以及健康风险评估模型与模型参数的不同,是导致不同国家和地区标准值存在差异的主要原因。该研究可望为中国不同用地方式镉的土壤环境标准值的制修订提供技术支持。

土壤环境标准值及制订研究:服务于管理需求的土壤环境标准值框架体系

环境标准是实施环境管理的重要依据。我国现行土壤环境质量标准(GB 15618—1995)已不能满足土壤环境管理的实际需求,研究提出我国适宜的土壤环境标准值体系显得十分迫切和必要。结合国家关于"严格控制新增土壤污染"、"确定土壤环境保护优先区域"、"强化被污染土壤的环境风险控制"和"开展土壤污染治理与修复"的土壤环境政策,分析了我国土壤环境保护和综合治理重点任务及对土壤环境标准值的迫切需求,调研综述了发达国家和地区土壤环境法规及标准值体系现状和经验,初步提出了包括土壤环境质量标准、土壤环境风险管控标准和针对特定污染土壤的治理修复标准的标准值体系,提出了针对"老污染"和"新污染"土壤分别建立不同的土壤环境监管制度,该研究可望为完善和建立我国土壤环境标准值框架体系提供参考。

制订我国污染场地土壤风险筛选值的几点建议

近年来,我国大中城市陆续开展污染企业搬迁,环境管理上要求对搬迁场地进行商业开发前必须开展场地环境调查、风险评估和修复,客观上要求有一套场地环境评价标准和污染土壤修复标准。针对目前国内污染场地标准缺失及盲目引用国外相关筛选值出现的误区,分析了美国、荷兰和英国土壤筛选值差异的主要原因,为合理借鉴国外土壤筛选值及其制定方法学提供指导,并为我国场地土壤风险筛选值的制定提供参考。

制定场地土壤风险评价筛选值中关注污染物的预筛选方法

随着经济的快速发展和大规模的城市扩张,我国企业搬迁遗留遗弃污染场地问题日趋严重,如这些场地未经环境调查、评价和修复直接再利用就会存在潜在健康风险。包括场地土壤筛选值在内的系列场地环境评价导则和标准的颁布将会对污染场地管理工作起极大的推动作用。土壤污染是世界性的环境问题,许多国家和地区研究并制定了土壤环境风险评价筛选值,关注污染物(COC)的选择是制订筛选值的首要工作。介绍了制订北京市场地土壤环境风险评价筛选值过程中对关注污染物选择的一些经验,以期为未来制订其他城市或地区筛选值时关注污染物的选取提供借鉴。

构建土壤生态筛选基准的技术关键及方法学概述

土壤生态筛选基准是指为了对陆地生物及关键的土壤生态功能提供适当保护而制定的土壤中污染物的浓度限值,污染物浓度超过此值,需对土壤采取进一步的风险评价行动或污染控制措施.论文综述了当前国际上土壤生态筛选基准的发展现状,系统阐述了制定土壤生态筛选基准的方法学及4个基本步骤:数据收集、适用数据的选择、基于效应的数据外推与阈值估算和筛选值的最终确立,并对构建适于我国使用的土壤生态筛选基准时可能会遇到的关键问题进行了讨论.

典型农药污染地块土壤中异味物质的筛查与分布特征研究

针对我国农药污染地块修复过程中异味扰民的突出环境问题,开展地块土壤中异味物质的筛查,明确异味物质在土壤中的分布至关重要.本文以某典型农药污染地块土壤为研究对象,通过对土壤气样品全扫描分析、异味清单比对、异味活度值计算、累计异味贡献率分析等方法,筛查确定土壤中主要的异味物质;基于筛查结果,通过土壤样品采集,应用GC-MS分析,查明土壤中主要异味物质的污染程度和空间分布.结果表明:①该典型农药污染地块土壤中涉及二甲基硫醚、二甲基二硫醚、甲苯、三氯乙烯、二硫化碳、氯仿、邻-二甲苯、间/对-二甲苯、苯、噻吩、甲基环己烷、正己烷、四氯乙烯、乙苯和四氯化碳15种异味物质,异味活度值分别为7287.5、2755.6、714.8、676.7、438.5、294.5、229.4、74.7、55.4、50.0、49.6、18.9、3.1、1.7和0.6.②累计异味贡献率超过90%的主要异味物质为二甲基硫醚、二甲基二硫醚、甲苯和三氯乙烯,四者最高含量分别为10.9、48.5、797.7和33000.0 mg/kg,主要分布在除草剂车间、菊酯车间、敌敌畏车间、氧化制氯车间、百草枯车间和氧乐果车间等生产区域.③异味物质含量普遍随土壤埋深的增加表现为先增后降,主要分布在1.8~6.8 m的粉质黏土和6.8~10.6 m的粉土中.研究显示,农药污染地块土壤中异味物质种类复杂,可采用累计异味贡献率分析法进行筛查;地块土壤中异味物质的空间分布主要与生产过程、土壤埋深和土壤性质有关.

上海建设用地土壤指导限值及其应用研究

土壤指导限值是基于健康风险的土壤污染物浓度的指示值或警告值,可用于污染土地的风险管理和修复决策。根据上海城市建设用地土壤污染和土地利用特征,利用英国的污染土地暴露评价(CLEA-UK)模型,针对住宅、娱乐、商业和工业用地等4种土地利用类型,制定了上海建设用地15种典型土壤污染指标的指导限值,阐述了土壤指导限值在上海建设用地土壤污染管理和修复中的应用,也为建立和健全我国建设用地土壤环境标准体系,加强建设用地土壤污染管理提供了新的思路和方法。

有机氯农药污染场地的健康风险评价

以某农药污染场地为评价对象,经2次布点采样,土壤样品分析结果与美国EPA通用土壤筛选基准(SSLs)对比确认该场地土壤主要受到六六六(HCHs)(α-HCH,β-HCH,γ-HCH,δ-HCH)、滴滴涕(DDT)、滴滴伊(DDE)和滴滴滴(DDD)有机氯农药(OCPs)的污染,并且HCHs的残留量为从低于0.01mg/kg到508mg/kg,DDTs残留水平为从低于0.01mg/kg到390mg/kg.HCHs的残留水平要高于DDTs.β-HCH和DDD为优势污染物.该场地地下水样品分析结果表明地下水没有受到OCPs的污染.使用RBCAtool kit 2.5软件进行健康风险的计算,得出95%置信上限浓度对应的人体健康风险值.计算结果表明该场地有机氯农药的单一致癌风险值超过了1×10-6,并且表层污染物累加致癌风险值超过了1×10-4.

膳食Cd摄入对土壤筛选值确定的影响

收集了2000~2014年发表的关于国内不同膳食中Cd浓度研究文献,统计出不同区域各种主要膳食中Cd含量,结合2002年开展的膳食总调查结果,计算了不同地区居民膳食Cd暴露量,推导了考虑膳食Cd暴露情景下土壤中Cd的健康风险评估筛选值结果显示,我国居民膳食Cd摄入量低于FAO/WHO（联合国粮农组织/世界卫生组织）于2010年颁布的允许Cd摄入量0.833μg/（kg体重·d）.其中,全国范围内居民膳食Cd摄入量的平均值为0.444wg/（kg体重·d）,高于北方[0.240μg/（kg体重·d）]、北京[0.160μg/（kg体重·d）]和上海[0.408μg/（kg体重·d）]地区的平均值,低于南方地区的平均值[0.518μg/（kg体重·d）].全国、北方及南方地区对Cd摄入量贡献最大的膳食主要为蔬菜、米及其制品、面及其制品、水产和肉类;北京地区对Cd摄入贡献较大的膳食依次为蔬菜、面及其制品、水果、米及其制品和水产;上海地区对Cd摄入贡献较大的膳食依次为蔬菜、水产、米及其制品、肉类考虑膳食Cd摄入后推导的工商业用地情形下的筛选值低于不考虑膳食Cd摄入情形下的推导值（829mg/kg）,其中,全国范围、北方、南方、北京和上海地区的筛选值分别为461,630,400,697和492mg/kg基于不同尺度膳食摄入量的统计结果推导的筛选值差异明显,其中,南方地区筛选值是个国筛选值的86.8%,北方、北京和上海地区分别是全国范围推导值1.4倍、1.5倍和1.1倍.在制订国家层面Cd的筛选值时,应充分考虑各区域膳食Cd的暴露特性,以避免因制订统一值导致高估或低估局部区域居民的健康风险.

上海建设用地土壤指导限值研究

土壤指导限值是基于健康风险的土壤污染物浓度的指示值或警告值，可用于污染土地的风险管理和修复决策。根据上海城市建设用地土壤污染和土地利用特征，利用英国的污染土地暴露评价（CLEA-UK）模型，针对住宅、娱乐、商业和工业用地等4种土地利用类型，制定了上海建设用地15种典型土壤污染指标的指导限值，阐述了土壤指导限值在上海建设用地土壤污染管理中的应用。可为建立和健全我国建设用地土壤环境标准体系，加强建设用地土壤污染管理提供新的思路和方法。

场地土壤环境承载力估算及其在土壤污染修复目标值确定中的应用

土壤环境承载力研究是“土十条”中加强土壤污染防治研究的重要内容,在场地土壤污染修复目标值确定方法中耦合土壤环境承载力的估算模型能够极大地提升修复目标值制定的科学性。以江苏省某市废弃化工场地为研究对象,针对场地土壤中的三种主要污染物汞、六氯苯和氯苯,通过场地土壤布点采样分析,进行了污染物浓度空间分布特征分析和健康风险评价,并基于土壤环境承载力计算公式进行了三类目标污染物的土壤环境承载力和修复目标值的估算。研究结果表明,目标场地土壤中汞和六氯苯浓度超过筛选值的样点占到总样点的50%以上,而氯苯浓度超过筛选值的样点占到了总样点的17%,其空间分布主要受生产过程中的污染源的分布及生产工艺影响;土壤汞和氯苯存在较为严重的非致癌风险,而六氯苯存在严重的致癌风险;以风险筛选值作为环境质量标准的一般情景下的三种污染物的土壤环境承载力均有样点出现了小于0,即超过承载力的现象;以风险管控值为环境质量标准的乐观情景下,该三种污染物的环境承载力均大于0,即该区域还具备继续吸纳污染物的能力;基于土壤环境承载力估算模型的修复目标值较对应的风险筛选值和管控值均高出1.8倍~1.9倍,这是由于在承载力估算模型中对风险产生过程以及土壤对污染物吸附固定过程进行了系数校正的原因。以上研究结果为污染物的土壤环境承载力研究的发展及应用提供了思路和技术方法。

贵州省白菜种植土壤镉风险管控标准研究

为制定针对具体作物的土壤Cd地方标准,以贵州省为典型区域,采集6种典型土壤开展人工Cd污染土壤盆栽试验,建立白菜可食部分Cd与土壤总Cd、HNO3-Cd及CaCl2-Cd之间的关系,以食品中污染物限量反推安全种植白菜的土壤Cd筛选值(RSVs50或RSVs95)和管制值(RIVs95),并进行适宜性验证。结果表明:土壤总Cd和两种有效态Cd均能与白菜可食部分Cd含量建立极显著的一元回归模型,考虑pH的多元回归模型R2值显著提高;5.5≤pH≤8.0时,土壤总Cd的筛选值RSVs50(0.8~1.7 mg·kg^-1)和管制值RIVs95(2.8~8.4 mg·kg^-1)均高于现行国家标准;5.5≤pH≤8.0时,基于0.43 mol·L^-1 HNO3提取态Cd的土壤筛选值和管制值随pH升高而增大;基于0.01 mol·L^-1 CaCl2提取态的土壤Cd管控标准与土壤pH无关,筛选值RSVs95、RSVs50和管制值RIVs95分别为0.02、0.078、0.09 mg·kg^-1;标准适宜性验证结果表明,现行土壤Cd筛选值和管制值均偏保守(保守率>68%),本研究推导的土壤总量和两种有效态Cd的筛选值RSVs50合适率均较高(>80%)。因此,为更好地指导农用地分类管理,有必要制定基于有效态和特定作物的地方土壤环境标准。

不同国家土壤生态筛选值比较与启示

土壤污染生态风险防控是我国土壤环境保护和管理的重要目标。与国外发达国家相比,我国尚未建立基于生态风险的土壤筛选值(土壤生态筛选值),当前有关土壤生态筛选值的综述相对较少。本文系统梳理了美国环境保护局(EPA)、英国环境署(EA)、荷兰住房、空间规划和环境部(VROM)和加拿大环境部长理事会(CCME)制定的土壤生态筛选值,从标准定位、关键受体、暴露途径、推导方法和生物有效性等方面进行对比分析。结果表明,不同国家土壤生态筛选值均考虑了土壤直接接触毒性和经生物富集和生物放大的二次毒性,推导方法普遍采用生态风险评估方法,并充分考虑污染物的生物有效性。然而,当前我国土壤风险管控标准中仅GB 15618—2018农用地标准的部分考虑了污染物对农作物生长和土壤生态的影响,且试验和推导方法与国外筛选值存在较大差异。因此,“十四五”期间建议初步构建我国土壤生态风险评估框架,明确土壤生态筛选值的定位、作用和使用形式,加强代表性物种和典型土壤的陆生生态毒理学等基础研究,建立科学、规范的土壤生态筛选值制定方法和配套指南,尝试建立适合我国土壤区域特征的土壤污染归一方程和淋洗/老化因子,为我国土壤生态筛选值的制定提供建议和参考。

土壤挥发性有机物(VOCs)采样预加甲醇对地块污染风险判定的影响

土壤中挥发性有机物(VOCs)采样时预加甲醇会使得方法检出限提高,可能导致含量超标的VOCs未检出,进而影响地块污染风险的判定。首先通过分析得出添加甲醇后方法检出限的提高范围,其次假设土壤中常见的62种VOCs含量等于建设用地土壤污染风险筛选值(或风险控制值),比较提高后的检出限和筛选值(或风险控制值)大小,对地块污染风险判定影响划分等级,并提出相应采样建议。结果显示,在第1类建设用地方式下,采样预加甲醇对地块污染风险判定影响较高的污染物有1,2,3-三氯丙烷和1,2-二溴乙烷,影响中等的污染物有氯乙烯、一溴二氯甲烷、氯仿、1,1-二氯丙烯、二溴-3-氯丙烷、1,2-二氯乙烷、溴甲烷、1,1,2-三氯乙烷、苯、三氯乙烯、四氯化碳、1,2-二氯丙烷,其余污染物影响较低。在第2类建设用地方式下,采样预加甲醇对地块污染风险判定影响中等的污染物有氯仿、1,2,3-三氯丙烷、1,2-二溴乙烷和氯乙烯,其余污染物影响均较低。

基于可见—近红外反射光谱的典型农田重金属污染风险分类研究

对于人为因素或自然因素造成的农田土壤重金属元素污染,需要进行大面积的土壤环境质量调查和分类管控,然而传统的采样测试方法存在工作量大、代价高等问题。可见—近红外(Vis-NIR)反射光谱是一种快速低成本获取土壤理化信息的手段。为研究Vis-NIR反射光谱预测模型划分土壤重金属污染风险类别的能力,文章以典型人为污染地区(浙江温岭)和典型地质高背景地区(广西横县)的390份农田土壤为样本,测定8种重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)的含量和pH值,并测定土壤Vis-NIR光谱。使用偏最小二乘(PLS)和支持向量机(SVM)算法建立回归模型,对土壤重金属含量和pH值进行预测,并基于预测值进行土壤重金属污染风险分类。结果显示,温岭土壤主要污染元素Cd和Cu的光谱模型回归预测偏差(RPD)分别为1.23和1.19,预测机制与有机质有关。横县土壤主要污染元素As和Cd的RPD分别为1.98和1.93,预测机制与铁氧化物和粘土矿物有关。地质高背景土壤重金属与铁氧化物的正相关性普遍较强,使得光谱模型对重金属含量预测准确度较高。温岭和横县土壤pH值的光谱模型RPD分别为1.76和1.68。土壤重金属污染风险光谱分类的总体准确度分别为75.0%~100%(温岭)和80.0%~100%(横县)。将Vis-NIR光谱与遥感技术相结合,对农田土壤重金属污染风险进行快速分类总体是可行的。