土壤環境監測技術規范中的土壤環境質量評價問題

趙文廷

（1. 河北農業大學國土資源學院，保定 071000；2. 河北省農田生態環境重點實驗室，保定 071000；3. 礦山生態環境-河北保定野外基地，保定 071000；4. 河北保定生態文明研究院，保定 071000）

土壤環境監測技術規范中的土壤環境質量評價問題

趙文廷1,2,3,4

（1. 河北農業大學國土資源學院，保定 071000；2. 河北省農田生態環境重點實驗室，保定 071000；3. 礦山生態環境-河北保定野外基地，保定 071000；4. 河北保定生態文明研究院，保定 071000）

近年來，場地和土壤污染勘查評價與修復逐漸發展成為環境科學和土木工程領域的熱點，場地和土壤修復業務隨之愈來愈多。但土壤修復理論和技術發展相對緩慢，無法滿足土壤修復行業發展的需要。實踐中，在場地和土壤污染勘查與評價的現行標準中，對土壤環境質量評價僅考慮了土壤中某物質成分的人為超標問題，而忽視了土壤中自然異常而導致土壤中某物質成分超標問題的評價，且誤將土壤中某物質成分的超標等級定為土壤污染程度等級的全部。針對這些問題，本文通過研究，在深入分析各領域土壤污染評價差異的基礎上，提出了土壤污染評價的一般過程、方法和標準，供標準修訂參考。

土壤環境質量；土壤污染；污染土；污染指數；土壤環境監測技術規范

引言

人類生存和發展離不開土壤、空氣和水三大環境要素。隨著人類文明和建設發展，三大環境問題逐漸顯現[1]。雖然土壤環境問題的發現相對較晚，近年來卻倍受各界關注，并進行了廣泛和深入的研究。隨之在環境科學和土木工程領域誕生了一種新興產業，即污染場地和土壤勘查與修復工程業。同世界發達國家相比，我國污染場地和土壤修復行業起步相對較晚，處于產業成長的起步階段，盡管近年來發展迅速，修復企業和從業人數不斷增加，國家相關政策、法規、管理制度和技術規范逐步建立[2,3]，重慶、浙江、江蘇和上海等省市先后頒布了相關制度和地方技術標準[3]，但在很多方面仍處于較落后的狀態，修復理論和技術還不成熟，無法滿足行業快速發展的需要[4]。目前我國受污染農田的面積高達1500萬公頃左右，約占全國耕地面積的8%以上；工業企業搬遷遺留的污染場地達100萬～200萬塊；因礦山而受污染的土地達150多萬公頃[5-7]。土壤是經濟社會可持續發展的物質基礎，關乎人民群眾身體健康及美麗中國建設，保護好土壤環境是推進生態文明建設和維護國家生態安全的重要內容[8]。當前，我國土壤環境質量堪憂[4-9]，成百萬甚至上千萬公頃的污染土地亟待治理與修復，污染場地和土壤修復行業前景廣大。污染場地與土壤修復理論和技術是國家制定相關政策、法規和管理標準的技術依據和支撐，對污染場地和土壤修復行業發展起著指導和保障作用。當前相關理論和技術發展相對滯后，致使土壤環境質量評價在現實中存在一定局限性，對污染場地和土壤修復工程質量具有一定影響。本文針對土壤環境質量評價現行標準中存在的不足，進行了較深入的研究和討論，并提出了具體的解決方案和建議。

1 現實中土壤環境質量評價的局限性

目前，我國學術界對土壤污染的含義理解存在爭論。在我國農業和土壤學等領域，土壤污染是指因具有生理毒性的物質或過量的植物營養元素進入土壤而導致土壤性質惡化和植物生理功能失調的現象[10]。而在土木工程領域，污染土是一種特殊土，指因致污物質的侵入而導致成分、結構和性質（包括物理性質和化學性質）發生了顯著變異的土，不僅改變或破壞了土壤的工程性質，而且有可能對人體和生態產生不良影響或危害[11]。前者指的是土壤環境的人為作用，是動名詞，側重點在土壤的養育和生育功能方面；后者則指地質環境作用的結果，是名詞，側重點在土（或土地）的承載功能和工程環境功能方面的考量，污染土研究目的在于對建筑材料的腐蝕性評價，以及對土壤工程特性指標和環境影響程度的評價?，F行國家標準《巖土工程勘察規范》（GB50021—2001，2009年版，本文簡稱2009版規范）[11]提出污染土環境評價的基本原則和要求，關于污染土環境評價技術和方法的具體要求則較少，僅在條文說明中指出：可以采用規范HJ/T166中的單項污染指數法、污染超標率和內梅羅指數等方法對污染土進行環境質量評價。

在環境保護部近年來發布的相關技術規范和標準中，雖然融合了土壤學、環境地質學、土木工程學等的優勢，但仍存在一些不足，有待進一步通過深入研究加以修改與完善。實踐中，發現《土壤環境監測技術規范》（HJ/T166—2004，本文簡稱規范HJ/T166）中的土壤環境質量評價[12]存在一些不足，忽略了因自然異常而導致土壤中某物質成分超標問題的評價，誤將土壤中某物質成分超標等級定為土壤污染程度等級的全部，具體問題如下：

（1）規范HJ/T166中表12-1劃分各類污染物質對土壤污染等級[12]的規定不準確。單項污染指數法是相對于土壤環境質量標準要求的評價，是反映土壤中某元素含量是否符合土壤環境質量標準要求及超標程度的評價指標。而土壤污染累積指數是相對于土壤中某元素含量背景值的評價指標，是反映土壤是否遭受某元素污染和土壤中該元素含量的異變程度的評價指標。土壤污染程度是指污染物對土壤成分、結構、性質（含物理、化學及工程性能等）的變異程度及污染土對人體和生態的影響與危害程度，不僅僅指土壤物質成分的變化。雖然致污物質一定會改變土壤的物質成分，但不一定會使土壤的結構和性質發生顯著變異，也不一定會對人體與生態造成不良影響或危害，因此，單項污染指數和土壤污染累積指數均不能表達土壤污染程度的全部內容。內梅羅指數[13]實質是單項污染指數的一種統計數值，與算術平均值相比，其突出了土壤中致污物質最大濃度的影響作用，所表達的仍然是某物質在土壤中的含量問題，從而也不能表達該物質對土壤性質影響程度的全面內容。此外，致污物質對土壤結構和性質的影響程度，以及污染土壤對人體、生態的危害程度，均隨致污物質的種類不同而不同，同時還與土壤自身的類型和特性有關系，不能單憑致污物質的含量來衡量，因此，利用規范HJ/T166中表12-1劃分各類污染物質對土壤污染等級的做法是不準確的。

（2）綜合污染指數法的應用范圍不全面。土壤的綜合污染指數（CPI）同時考慮了土壤中某物質成分的背景值（CiB）和土壤環境質量要求的某物質成分的標準值（CiS），但兩者的意義不同。前者所表達的是土壤中某物質的含量（Ci）是否超過土壤背景值，可用于判定土壤是否受到某物質的侵入或污染：當Ci＞CiB時，表明土壤受到了該物質的侵入或污染；當Ci≤CiB時，表明土壤未受該物質的侵入或污染。后者則表達土壤中某物質的含量（Ci）是否超過評價標準（人為約定的標準）的土壤質量要求：當Ci＞CiS，即土壤中該物質的含量超過土壤質量要求的含量時，表明土壤質量不合格；當Ci≤CiS，即土壤中該物質的含量未超過土壤質量要求的含量時，表明土壤質量合格。造成土壤質量不合格的原因，可能是自然地質作用，也可能是人為的（或人為地質作用），而規范HJ/T166中表12-2只考慮了人為造成的土壤質量不合格問題，沒有考慮土壤元素自然異常造成的不合格問題。因此，在規范HJ/T166中，綜合污染指數法的應用范圍不全面。

此外，規范HJ/T166所謂的土壤質量評價，實質是土壤是否符合質量要求的判別，沒有污染物對土壤結構、性質影響程度及污染土壤對人體、生態危害程度等評價內容。

2 土壤環境質量評價內容與程序

明確土壤環境質量評價的一般內容和程序（圖1），是土壤環境質量評價的基礎和前提，對彌補現行規范之不足具有重要意義。

由圖1可知，土壤環境質量評價包括土壤污染評價和土壤物質符合環境質量要求的評價兩部分內容。其中，土壤污染評價主要包括土壤污染與否判別、土壤中致污物質是否超標判別與土壤污染程度評價。實施土壤環境質量評價時，首先應判別某土壤是否受到了某物質的污染，即確定該土壤是污染土還是凈土。然后，對于凈土，應進一步判別某物質成分是否符合土壤質量標準要求，如果符合土壤環境質量要求，給出結論并結束評價；如果不符合土壤環境質量要求，應進一步研究土壤的利用或治理方法。對于污染土，應首先判別致污物質含量是否符合土壤環境質量要求，如果致污物質含量符合土壤環境質量要求，給出結論并結束評價；如果致污物質含量不符合土壤環境質量要求，應結合土壤污染程度評價結果，進一步研究污染土利用、修復或治理方案。

圖1 土壤環境質量評價過程

3 土壤污染判別與評價

由圖1可知，土壤污染判別與評價是土壤環境質量評價的基礎內容。

（1）土壤污染判別，即判別土壤是否有外來物質侵入的過程。一般選用土壤中某物質的土壤污染累積指數IB（土壤某污染物質含量的實測值與該土壤中該污染物的背景值之比）作判別指標，當比值IB大于1時，表明該土壤受到了污染，確定該土壤為污染土；當比值IB不大于1時，表明該土壤未受污染，確定該土壤為凈土。

（2）土壤物質超標判別，即判別土壤中某物質是否符合土壤環境質量要求的過程。一般選用某土壤中某物質的單項物質指數或內梅羅指數作判別指標。土壤中某物質的單項物質指數IS是指土壤某物質（包括致污染物質）含量的實測值與土壤環境質量評價標準值之比，當土壤中某物質的單項物質指數IS大于1時，表明土壤中該物質含量不符合土壤環境質量要求；當土壤中某物質的單項物質指數IS不大于1時，表明土壤中該物質含量符合土壤環境質量要求。選用內梅羅指數PN判別土壤某物質超標與否時，根據規范HJ/T166中的表12-1，應符合下列規定：當PN≤0.7時，土壤中某物質含量符合土壤環境質量要求，否則，土壤中該物質含量不符合環境質量要求。

（3）土壤污染與土壤物質超標綜合判別。判別指標可選用土壤綜合環境指數CEI，其計算方法同規范HJ/ T166中的“綜合污染指數CPI”計算方法，但依據CEI判別土壤污染與質量超標時，應將規范中的表12-2修改為表1的形式。

（4）土壤污染程度等級劃分。土壤污染程度是指侵入土壤的致污物質對土壤成分及土體結構和性質的綜合影響程度，不僅指土壤成分和結構的變化程度，還包括土體強度、變形、滲透、腐蝕、吸附、酸堿度、氧化還原、生物養分、毒性等的變化程度，具體視土壤污染程度評價的目的而定，對于農地土壤，宜側重于土壤化學成分評價；對建設用地，宜側重于土體強度、變形等力學性質評價。確定土壤污染程度時，應首先分別計算出每種致污物質所引起的土壤成分、結構和各種性質指標變化的變化率（污染前后指標的差值與污染前指標值之百分比）。然后，分別計算各指標變化率的平均值。然后，再計算各指標平均變化率的加權平均值。最后，依據加權平均變化率按表2確定土壤污染程度等級。

表1 土壤污染與土壤物質超標綜合判別

表2 土壤污染程度等級劃分

（5）致污物質對土壤物質成分的影響程度評價。除了規范HJ/T166規定的內梅羅指數法，還可選用地質累積指數法。地質累積指數（geoaccumulation index，GI）是法國科學家Muller[14]于1969年提出的用于定量評價沉積物（或其他物質）中重金屬富集程度的指標[15,16]，其表達式如下：

式中，GIij為第i個樣品中元素j的地質累積指數；Cij為第i個樣品中元素j的濃度；BEj為元素j的濃度背景值；1.5為修正系數，通常用來表征沉積物特征、巖土地質及其他影響因素。國內近10年來，許多學者[17-20]對地質累積指數應用進行了廣泛研究，參照Forstner等[16]依據地質累積指數劃分沉積物重金屬富集程度的方法，將致污染物質引起土壤成分變化程度劃分為7級（表3）。

表3 依據地質累積指數的土壤重金屬污染程度劃分

（6）致污染物質的潛在生態危害評價。潛在生態危害指數法是瑞典地球化學家Hakanson于1980[21]創建的，是以沉積學原理評價環境重金屬污染及其生態危害的方法。由于該方法同時考慮了重金屬的種類、濃度、毒性水平及土體對重金屬的敏感性等因素，較為科學合理，因此，被廣泛應用于土壤環境質量評價，國內有不少學者[22-26]在評價土壤環境質量時應用了這種方法，并進行了較深入的研究。

某土壤中某重金屬元素的潛在生態危害指數（the Potential Ecological Risk Eactor，簡稱）的表達式為：

某土壤重金屬綜合潛在生態危害指數（The Potential Ecological Risk Index，RI）的表達式為：

表4 土壤重金屬潛在生態危害等級

4 結論與討論

（1）土壤環境質量評價應區分一般土壤（凈土）和污染土，即土壤環境質量評價時，應首先判別土壤是否遭受了污染，然后對污染土壤的環境質量和污染程度分別進行評價，并在評價基礎上，確定是否需要對污染土進行修復或治理。如果需要對污染土壤修復或治理，還應進一步研究確定其修復或治理方案。對于凈土，當確定其不符合土壤環境質量要求時，也應進一步研究確定其治理和利用方案。判別是否需要對污染土或質量不合格的凈土進行治理或修復，除應考慮致污物質類型和性質、土壤類型和性質、污染程度等外，還應綜合考慮土壤或場地的利用方向。

（2）與空氣和水相比，土壤系統更加復雜，致污物質侵入土壤后，其結果不僅會引起土壤成分變化，而且可能會使土壤結構和性質變好，也可能會使土壤結構或性質變壞。結果不僅與土壤物質構成、致污物質類型等有關，而且取決于致污物質與土壤原物質成分之間是否發生反應和反應的方式，包括土壤物質間的“協同”和“拮抗”作用，因此，土壤污染程度評價時，應區別對待。如果致污物質對土壤中的有害作用或植物對有害物質的吸收起抑制作用，那么應稱之為致污物質的“拮抗”作用，則有利于提高土壤環境質量。如果土壤的有害作用或植物吸收有害成分的能力因致污物質而得到增強或提高，稱為致污物質的“協同”作用，則對土壤環境質量有降低作用。

（3）引起土壤污染的物質，除了重金屬、農藥及其他有機物外[12]，一些鹽、堿或酸類物質，如硫酸鹽、鎂鹽、銨鹽、鹵鹽、苛性堿、硫酸、碳酸等[7]侵入土壤后，也會對土壤造成嚴重污染，不僅會引起土壤成分改變，而且會引起土壤酸堿度、氧化還原電位、腐蝕性、強度、滲透性、吸附性等的改變，有時會嚴重干擾生物生長，破壞生態平衡，引起荒漠化。因此，土壤污染程度評價，不能僅局限于土壤成分變化程度評價，應綜合考慮致污物質對土壤結構和性質變化的影響程度。

（4）針對農用地，“土十條”[8]提出分類管理，劃定農用地土壤環境質量類別。按污染程度將農用地劃為三個類別，未污染和輕微污染的劃為優先保護類，輕度和中度污染的劃為安全利用類，重度污染的劃為嚴格管控類，以耕地為重點，分別采取相應管理措施，保障農產品質量與安全。關于土壤污染程度劃分，表2引自2009規范，適宜土木工程領域和場地污染評價，是否適用于農用地土壤污染評價，尚需進行深入的實驗研究。

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The Problems of Soil Environmental Quality Assessment in the Technical Speci fi cation for Soil Environmental Monitoring

ZHAO Wenting1,2,3,4
(1. College of Resources Science of Land, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001; 2. Hebei Key Laboratory of farmland ecological environment, Baoding 071000; 3. Mine ecological environment: Baoding fi eld base in Hebei, Baoding 071001; 4. Baoding Academy of Ecological Civilization in Hebei, Baoding 071001)

It’s becoming more and more important for the significance of the research of contaminated soil with the development of ecological civilization construction. In recent years, it’s becoming a hot topic for the evaluation and remediation of soil in the fi eld of environmental science and civil engineering, site and soil remediation business has been gradually increased. However, it’s relatively slow with the development of soil remediation theory and technology, which does’t meet the needs of the development of soil remediation industry. In practice, the current standards of investigation in the field and soil pollution and evaluation, evaluation of soil environmental quality only consider the human problems of a substance exceed the standard in soil, while ignoring the soil natural abnormal soil composition evaluation a exceed the standard problem, and the error will exceed the standard level of a substance in soil for soil all levels of pollution. In order to solve these problems, this paper puts forward the general process, methods and standards of soil pollution assessment based on the analysis of the differences of soil pollution evaluation in various fi elds.

soil environmental quality; soil pollution; contaminated soil; pollution index; The Technical Speci fi cation for soil Environmental Monitoring

X53；TU46+2

1674-6252(2017)04-0029-05

A

10.16868/j.cnki.1674-6252.2017.04.029

趙文廷（1964—），男，教授，碩士生導師，主要研究領域為城鄉建設環境地質、礦山生態環境保護與恢復治理、廢棄地復墾與生態修復等，E-mail：zwt1964b@ sina.com。