環境損害鑒定評估技術研究綜述

於方，張衍燊，趙丹，徐偉攀，齊霽，劉靜

（環境保護部環境規劃院，北京100012）

鑒定綜述Review

環境損害鑒定評估技術研究綜述

於方，張衍燊，趙丹，徐偉攀，齊霽，劉靜

（環境保護部環境規劃院，北京100012）

隨著新環境保護法以及環境刑事犯罪、環境公益訴訟、環境侵權民事訴訟相關司法解釋的出臺，環境管理部門在處置環境糾紛和環境事件以及環境訴訟部門在判罰環境案件時，均面臨大量的與環境損害相關的專業性問題，環境損害鑒定評估、環境損害司法鑒定工作在這樣的背景下得到確立并快速發展。本文全面分析了環境損害鑒定評估工作可能采用的技術方法或手段，重點對13種調查監測技術方法、溯源技術方法、模型技術方法、環境價值量化技術方法的研究進展與應用實例進行了介紹，為環境損害鑒定評估從業人員提供基本方法與工具參考。

環境損害鑒定評估；調查監測；溯源；模型；價值量化

Abstract:Great progress has been made in China’s environmental legislation.New environmental laws were enacted,as well as legislative explanations regarding criminal cases of environmental pollution,environmental public interest litigations and tort litigations.Meanwhile,both environmental administrations and justice departments are facing increasing technical challenges in assessing environmental damages and handling the disputes when environmental incidents occur.The field of environmental damage assessment has been advanced with the push from practical needs in China.The research reviews methodologies applied in the field and focuses on thirteen commonly used methods in the process of damage assessment, including survey and monitoring,tracing contamination,modeling and quantifying damage and the application of the relevant methodologies.The goal of the review is to provide an inclusive toolbox and reference for practitioners in environmental damage assessment.

Keywords:environmental damage assessment;survey and monitoring;trace contamination;model;quantifying damage

1 引言

由于環境中的污染物質來源廣泛，性質各異，它們進入環境中以后，相互之間以及它們與環境要素之間往往會發生復雜的物理、化學或者生物化學反應，同時，還會基于其自身的物理、化學與生物特性，發生遷移、擴散、富集等現象，從而使得損害過程變得異常復雜。如何在訴訟或者其他非訴訟糾紛處理中科學地確定污染損害責任的大小，特別是如何科學客觀地判斷環境污染或破壞與環境損害之間的因果關系，確定環境損害的賠償數額，成為環境管理、環境司法、環境責任保險理賠面臨的現實問題，環境損害鑒定評估工作正是在這樣的技術需求背景下應運而生。

在我國和環境損害鑒定評估[1]非常相近的另外一個概念是環境損害司法鑒定[2]，本文認為這兩個概念的實質是基本相同的，所使用的技術方法也基本一致，只是前者主要服務于環境管理和責任保險等非訴活動，后者主要服務于環境司法的訴訟活動，兩者的主要區別在于其使用主體和服務對象的差異[3]。本文主要針對環境損害鑒定評估活動中涉及的技術方法進行回顧性綜述，為環境損害鑒定評估從業人員提供技術參考，為環境科學、環境工程和環境經濟領域的研究人員提供研究思路。

2 環境損害鑒定評估的技術分類

環境損害鑒定評估的基本工作程序包括鑒定評估準備、損害調查確認、因果關系分析、損害實物量化、損害價值量化、恢復效果評估[4]。

環境損害鑒定評估準備階段主要用到的技術方法包括資料收集分析、現場踏勘、座談走訪、文獻查閱和問卷調查；損害調查確認階段除了上述技術方法外，主要利用環境監測和生物調查的手段獲取受損生態和環境的數據，在數據分析的基礎上確定損害類型、范圍和程度，如果涉及污染物性質鑒別，則需要借助資料檢索、分析檢測、毒理學等實驗方法，對污染物的基本理化性質、危險特性和毒性進行判別；因果關系分析主要針對污染物來源、遷移路徑、受體暴露風險和損害機制，或破壞行為與生態損害之間的作用機制開展分析推定，常用到的技術方法包括同位素技術、示蹤技術、指紋圖譜技術、污染運移概念模型、生態破壞機理模型；環境損害實物量化選擇適當的實物量化指標，利用對比分析、統計分析、空間分析和模型模擬等技術方法對損害的程度以及時間和空間范圍進行物理量的表征；環境價值量化用到的主要技術方法包括基于環境恢復的替代等值分析法和基于環境經濟學的環境價值量化法；環境恢復實施效果評估主要采用環境監測、生物調查和問卷調查等方法開展。

以上提到的各類技術方法在不同工作階段會交叉應用，本文按照上述技術方法的基本用途將其分為調查監測技術和方法、溯源技術和方法、模型技術和方法、價值量化技術和方法四類，選擇環境損害鑒定評估經常用到的環境監測、生物調查、遙感影像分析、同位素法、指紋圖譜技術、替代等值分析、生態環境恢復技術與大氣污染源受體模型、土壤和地下水污染運移模型、生態損害模擬模型，以及多變量統計模型等13種技術方法給予重點介紹。

3 調查監測技術與方法

3.1 資料收集分析

資料收集分析是環境損害鑒定評估的重要技術手段，主要為環境損害鑒定評估工作提供基礎背景信息，為生態環境基線的確定、環境損害的確認提供依據，也為溯源或因果關系提供線索。通過收集和分析歷史資料，掌握評估區域的背景信息（如自然條件、環境質量、環境敏感點、產業結構布局以及自然資源狀況等）、基線信息（如自然地理生態、生態環境狀況歷史數據和生態環境質量信息）、環境污染和生態破壞信息（如污染源數量、位置，污染物排放時間、方式、去向、頻率等，污染物種類、排放量、排放濃度等）、受體生態環境質量信息（如衛星圖片、航拍圖片、環境質量變化等）和污染清理情況。查閱資料、檢索文獻、人員訪談是資料收集分析的基本工作手段。

3.2 現場踏勘

現場踏勘和人員訪談對于了解和核實污染環境或破壞生態行為的事實、初步掌握環境損害的范圍和程度具有重要意義。調查人員應根據環境損害的具體情況，結合環境損害鑒定評估的需求，開展現場踏勘和人員訪談，填寫現場踏勘和人員訪談記錄表。環境損害鑒定評估中，對于污染環境行為造成的生態環境損害，應以污染源、污染物的遷移途徑、受損生態環境損害的區域為主要的踏勘范圍；對于破壞生態行為造成的生態環境損害，應以受損或退化的生物所在的區域和生態系統為主要踏勘的范圍。現場踏勘的對象包括污染來源的現場勘查，污染物遷移路徑的勘查與分析，由于污染造成的環境影像范圍、程度和潛在影響區域的勘查與分析，區域地形地貌、水文地質、環境敏感點等的現場勘查，受影響生物種群、群落的現場調查以及生態系統變化的現場觀測。人員訪談的對象包括當地政府官員、環境保護行政主管部門人員、相關領域專家、企業或場地所有者、熟悉現場的第三方、實際或潛在受害人員。主要的方法包括現場觀測、監測分析、面談或電話訪談、問卷調查等。現場踏勘過程中，可采用現場快速檢測手段對區域環境中的大氣、地表水、土壤、沉積物、地下水等進行監測分析，同時保存不低于20%比例的樣品，以備復查。

3.3 環境監測

監測分析是環境損害司法鑒定中普遍應用的方法，對于環境損害調查確認、溯源分析、因果關系分析和損害程度量化均起到重要的作用。獲取準確可靠的環境監測數據對于環境損害鑒定評估至關重要。環境監測需要根據研究目的制定并實施適當的采樣和分析計劃，這一過程包括確定問題、確定總體和決策單元、確定置信區間、優化抽樣方案以及現場質量控制等。

常規的環境監測工作已有一系列標準方法和技術規范可以參考，但其目的是服務于環境管理，而環境損害鑒定評估中的監測分析有其自身的一些特點：（1）樣品需要有足夠的代表性，要能在時間、空間上反映污染源、遷移途徑和損害受體的情況。一般要根據實際情況靈活布點，局部加密并合理選擇對照點位，有時也會根據污染物性質在不同季節開展多次監測。（2）對于一些特殊檢測項目，需要使用非標準檢測方法。環境監測分析要求數據的準確度、精密度和可比性，一般必須使用環境標準方法和標準樣品。但由于環境污染問題復雜多樣，而標準的制定相對滯后，在面對一些沒有標準方法的檢測項目時，需要采用其他相對穩定可靠的檢測方法。

目前，對環境樣品中污染物的分析，多采用化學分析方法和儀器分析方法。近年來很多新技術在環境監測分析中已經得到應用。色譜-質譜聯用技術的發展，對復雜污染物質的篩選提供了強力支撐，能分離識別更多種類的污染物質[5]；生物監測技術能夠反映污染因素對環境影響的綜合效應，在環境監測分析領域也有應用[6]。

3.4 生物調查

按照生物種類，調查對象包括植物、動物和微生物；按照生態系統，調查對象包括陸域生態系統和水域（海洋）生態系統。環境保護部發布了全國植物物種、動物物種、淡水生物、海洋生物、微生物資源調查的試行技術規定，每個種類下還有分類更加詳細的分類規定，海洋局、林業局、農業部也發布過類似的技術規定[7]。本文從生態環境損害鑒定評估的實用性和常用性出發，列舉一些技術和方法。在實地的調研中，應該根據受損的生態系統類型和調查的對象，查閱對應的調查手冊和技術標準，確保野外收集數據的質量，能夠真實的反映受損生物資源或生態系統的狀況。

3.4.1 陸域生態系統調查

陸域生態系統植被的調查方法通常包括樣方法、樣線法和樣點法。樣方法選擇代表調查區植被特征的基本采樣單元開展調查，根據調查對象確定樣方面積，一般喬木和大型灌木層100～400 m2，灌木層16～36 m2，草本層1～4 m2。樣線法是在樣地內設置一定數量、一定長度的樣線開展調查，在樣線兩側0.5m范圍內記錄每種植物的個體數量。草地通常選擇6條10 m的樣線，灌木通常選擇10條30 m的樣線，喬木通常選擇10條50m的樣線[8]。樣點法多用于固定觀測點的定期觀測。

調查對象根據生物資源或生態系統的特征確定，以典型的森林系統為例，包括喬木層、灌木層和草本層，具體調查指標見表1。實踐中可以根據受損的森林生態系統類型增減調查指標，比如，對于熱帶雨林還應對藤本植物和附生植物進行調查，而在一些半干旱地區，則可能只有灌木和草本。

表1 森林生態系統調查對象和內容

獸類調查難于植被調查，傳統上多采用樣線（帶）、樣方調查法，由于動物的移動性，現在多采用紅外相機自動拍攝、蹤跡判斷和衛星定位追蹤等技術和方法，結合種群模型估測種群密度。調查內容主要是動物種群的參數，如密度、性別比、年齡結構、出生率、死亡率、遷出率和遷入率，以及生活史參數[9]。

鳥類的調查方法更加多樣，除了樣點法、樣線法和紅外相機自動拍攝之外，還有直接計數法、標圖法、網捕法、鳴聲錄音回放法。鳥類的調查對鳥類分類的要求較高，對調查數量也有一定的要求。比如，要了解林地鳥類種群，至少要布設10 km樣線或者50個樣點[10]。

3.4.2 水域生態系統調查

水域生態系統調查涉及湖庫、河流、河口及海域等不同水體類型，調查對象包括水體、沉積物以及生物種群或群落，如細菌、真菌、原生動物和植物、浮游動物、大型藻類、大型水生植物、大型底棲動物、魚類、水鳥、水生脊椎動物和無脊椎動物，調查指標包括水體理化指標、水文指標、生境指標和生物指標。

國際上有關水生生物常用的調查方法主要包括英國淡水生態研究所“河流無脊椎動物預測及分類系統”（RIVPACS），澳大利亞在英國RIVPACS方法基礎上，開發了“澳大利亞河流評價計劃”，歐盟執行現有的AQEM/STAR技術指南，包括水文地貌（河流生境）以及魚類、大型底棲動物、硅藻及大型水生植物方案。美國EPA、NOAA、USGS為配合資源保護和恢復法案的實施，制定了20余個相關指南，其中，對于河流制定了“溪流和淺河快速評估方案：著生藻類、大型底棲動物和魚類”（RBP）、“深水型（不可涉水）河流生物評價的概念與方法”（EMAP）以及針對湖庫的生物評價及生物基準技術指南文件，指南強調生境評估和物理參數的調查分析[11]。我國在借鑒國際先進經驗的基礎上，分別針對河流、湖庫水生態以及內陸水域魚類和水生維管植物的生物多樣性監測或觀測技術導則[7]。

總體來說，不同的水體類型應進行不同類型的分區監測，一般將湖庫劃分為入口區、深水區（或湖心區）、出口區、沿岸帶，或污染區和相對清潔區等不同區域，根據斷面的方向，每隔一定距離設置樣點，或在斷面的中部和靠岸的左、右兩側分別設置若干樣點；而河流則劃分為河口區、下游河段、中游河段、上游河段，以及匯口區進行設置，采樣點可根據河流寬度、流速、底質類型等靈活設置。而溪流和可涉水河流在布點樣時，由于生物物種分布與生境高度相關，棲息地環境異質性程度越高，監測布點需越加密。

對于突發水環境事件的水域生態系統調查，在布設點位時應遵循連續性和代表性的原則，連續性是指生物觀測的點位盡可能與水文測量、水質理化指標監測點位相同，代表性是指對于污染的水體，應該在一定范圍內加大采樣密度。此外，除了目標點位外，還應該分別在事故點的上下游100～1000m處各設置至少3個監測點位或斷面；對于大范圍的區域性調查，至少應設置10個點位。

3.5 遙感影像分析

計算機技術、數字成像技術、圖像處理技術及數字制圖技術的發展，推動遙感技術、地理信息系統和全球地位系統在環境損害鑒定評估中的廣泛應用，主要利用歷史遙感影像所呈現的信息對污染環境或破壞生態行為的發生時間及其造成的損害的時空范圍進行邏輯或一致性推斷。

航空攝影、地形測繪和攝影測量技術可以可視化分析自然和人為特征的空間關系，并反映簡單而定量的歷史條件的變化。衛星或航空圖片可以提供特定時間地球表面客觀詳細的特征記錄，因此，在環境損害鑒定評估中具有非常重要的價值。衛星或航空圖片可以采用攝影測量技術收集精確的測量和位置信息，也可以采用專門遙感影像解譯技術獲取植被死亡率、漏油損失、水體生態質量等信息。此外，也可以通過衛星或航空圖片掌握場地的位置、范圍、歷史變化等重要信息[12]。

地理信息系統（GIS）用于管理、分析和展示地理信息。在環境損害鑒定評估中可用于污染來源分析，污染范圍和運移分析，非點徑流模擬和應急響應支持等。地理信息系統能夠驗證環境觀測、其他影像及歷史信息之間的空間關系[13]。

全球定位系統（GPS）是基于衛星的導航系統，可為地球表面絕大部分地區提供高精度的三維位置信息。使用便攜式GPS接收機，現場分析人員可以輕松記錄泄漏地點，采樣位置和其他環境特征的位置。全球定位系統不僅采集空間信息，還可用于評估和量化現有數字地圖數據的空間精度，并為現有航空照片和其他遙感數據提供控制點。

4 溯源技術與方法

污染物識別和溯源方面，分析化學方法仍是目前主要使用的技術手段。分析化學方法具有較好的準確度和精密度，能夠有效的鑒定分析污染物質的成分，并進行定量。除了傳統的分析方法，近年來新興的儀器分析方法如二維色譜法、同位素分析法也已經運用到了環境損害鑒定評估領域中。

4.1 常用的污染物表征識別方法

無機物的表征識別，包括陽離子分析和陰離子分析。陽離子分析主要有化學分析法、原子吸收光譜法、發射光譜法、電感耦合等離子體發射光譜法；陰離子分析主要有化學分析法和離子色譜法[14]。金屬陽離子的檢測，傳統方法為原子吸收法，具有靈敏度高、選擇性好等優點，但也有樣品測定時間相對較長等缺點。目前，電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）和電感耦合等離子體發射質譜法（ICP-MS）已經得到了廣泛應用。

有機物方面，色譜法以及色譜-質譜聯用技術則被廣泛使用。根據污染物的揮發性、熱穩定性等性質，氣相色譜一般用于揮發性物質，液相色譜一般用于高沸點或熱穩定性差的物質。二維色譜技術是近年來發展的新興色譜技術[15]。與傳統的一維色譜相比，具有峰容量大、分辨率高、靈敏度高、分析時間短等優勢，特別適用于復雜樣品的分析，目前在環境損害鑒定評估領域已有應用實例[16-17]。

4.2 同位素法

同位素組成的測定包括兩類。一是測定全部物質的總同位素，二是使用色譜分離后，測定個別物質的同位素組成[18-19]。總同位素在環境損害鑒定評估研究中已有應用[20-21]，但在近二十年，個別化合物的同位素比值有更為廣泛的應用[22-24]。

同位素在環境損害鑒定評估中的應用可分為兩大領域：與穩定同位素有關的研究和與放射性同位素有關的研究。放射性同位素通常用于識別污染物的排放年代，而穩定同位素則通常用來進行污染物溯源、評價污染物的自然衰減點和程度。環境損害鑒定評估中常用于沉積物和地下水測年的放射性同位素包括137Cs、210Pb、3H，14C等。穩定同位素在環境研究中的應用范圍比放射性同位素更為廣泛。

4.3 指紋圖譜技術

指紋圖譜是指某些復雜物質，采用一定的分析手段，獲得能夠顯示其特征的譜圖。和傳統的特征物質圖譜相比，指紋圖譜包含更多的信息，更具有專一性。分析化學中的光譜、色譜、色譜-質譜以及分子生物學中多種方法都可以進行指紋圖譜分析。

在環境損害鑒定評估領域中，指紋圖譜技術廣泛應用于原油泄漏中的溯源。使用氣相色譜（GC）和氣相色譜-質譜（GC-MS），對泄漏物質和疑似來源中特定化合物的分子分布進行相關性分析[25-26]。需要考慮的是，某些情況下，由于蒸發、氧化、溶解、生物降解等過程，污染物中組分發生了變化，導致GC和GC-MS數據可能含糊不清、和原始來源相比不具有一致性[27-28]。例如，在原油泄漏的最初幾小時內，由于蒸發作用，揮發性物質去除較快；如果泄漏發生在水環境中，短鏈烷烴和一些水溶性高于石蠟的芳香族化合物等水溶性較強的組分會溶解在水中[29]；同時，生物降解也會影響個別化合物的分布[30-31]。

5 模型技術與方法

5.1 大氣污染源受體模型

受體模型是大氣環境損害鑒定評估因果關系分析所主要依靠的模型工具。從20世紀70年代出現至今，經歷了近40年的發展，受體模型作為源解析的一種重要手段，已應用于城區、區域乃至全球大氣環境相關科學研究和決策支持[32-33]。近年，隨著環境損害鑒定評估技術體系的逐步建立，受體模型也逐步應用于中小尺度大氣污染損害鑒定評估技術研究之中。受體模型不要求對污染源進行詳細調查，不過多依賴于氣象資料和大氣化學的特性參數，可以通過分析大氣顆粒物化學成分和物理特性來推斷污染物來源，給出污染物對各類排放源的分擔率，該方法適合于環境損害鑒定評估工作的要求，結果也可作為大氣環境損害鑒定的依據。

目前的研究方法主要包括化學質量平衡法（CMB）、因子分析法（FA）、正交矩陣因子分解法（PMF）、主成份分析法（PCA）、富集因子法（EF）、多元線性回歸法（MLR）、投影尋蹤回歸法（PPR）、粗集理論（RS）、基于遺傳算法（GA）以及混合方法等[34]。其中，化學平衡法（CMB）是相對發展成熟，應用廣泛的一種方法[35]。化學質量平衡法通過物種豐富度和源貢獻的分析組合，定量評價各種源對污染物中各元素的濃度貢獻值，化學質量平衡法基于質量守恒，原理清晰，解析結果與實際較吻合，適用于解析污染源數目多的體系[36]。化學質量平衡法也是美國EPA推薦應用于大氣污染物源解析的方法，其系統軟件已發展到CMB8.0。目前化學質量平衡法在大氣顆粒物的源解析應用上比較廣，在大氣環境損害評估技術研究中也有嘗試。

5.2 土壤和地下水運移模擬模型

5.2.1 土壤中污染物運移模擬模型

土壤中污染物的運移主要包括土壤中蒸汽的運移和液體的運移。

土壤中蒸汽運移模型主要用于評估土壤中揮發性有機污染物的健康風險以及修復過程中污染物的去除，在各類健康風險評估軟件（RBCA、CLEA、HERA）中都有體現。蒸汽運移的主要機制是擴散和平流。用于描述土壤中蒸汽入侵的模型很多[37-43]，主要基于反映污染物在土壤中的氣相擴散、炭吸附和生物降解過程的方程建立。

土壤中污染物隨水分的運移涉及吸附解吸、對流彌散、氧化還原、生物降解、作物吸收、揮發、淋溶等一系列物理化學和生物過程。描述包氣帶中溶質運移的數值模型主要包括代表水流運動的Richards方程和代表溶質運移的對流-彌散方程，以上述兩個方程及其改進方程為基礎，不同領域的研究人員開發出了多種數值模型，用來模擬包氣帶中污染物的運移，WAVE、CTSPAC等模型主要用于解決農業問題，VS2D、SUTRA、HYDURS-1D等模型主要用于解決水文問題，FEMWATER、2DFATMIC等模型主要用于解決環境問題，TOPOG_Dynamic、WAVES等模型主要用于解決生態問題[44-49]。這些模型基于需要解決問題的差異，涉及的介質不同，如非飽和土壤、飽和土壤、地下水、植物和大氣等；包含的過程不同，如水分運移、溶質運移、熱運移、碳運移、微生物運移等；采用的數值方法也不同，如有限單元法、有限差分法、混合有限單元和有限差分法等[50]。其中，HYDURS-1D模型經過不斷改進和完善，得到了廣泛應用，尤其是在飽和帶和非飽和帶污染物的運移方面。模型應用的難點主要在于水分運動參數和溶質運移參數的獲取，包括吸附動力學參數、彌散系數和生物降解系數等。

5.2.2 地下水中污染物運移模擬模型

地下水中污染物運移模型的建立包括概念模型構建、校準和靈敏度分析等步驟，主要用于預測污染羽的擴散情況以及根據污染羽的現狀反演污染源的釋放和污染歷史[51-54]。國外開發了許多功能多樣的地下水數值模擬軟件，包括Visual MODFLOW、FEFLOW、GMS、Visual Groundwater、Processing-MODFLOW、HydroGeo Analyst、Groundwater Vistas、WHIUnSat Suite、ArcWFD等，其中國內最常用的是Visual MODFLOW、FEFLOW、GMS等。對于小區域污染場地的溶質遷移問題，所研究污染物濃度相對較低，考慮到高精度、不追求計算速度的特殊要求，適于選用基于有限元的FEFLOW作為數值模擬模型的軟件平臺；針對大區域的水流、水位等問題，不細考慮復雜的地質條件，要求較高的計算速度，采用Visual MODFLOW比較合適[55]。

地下水模型模擬的關鍵因素包括邊界條件和污染物降解參數的確定。邊界條件取決于水力傳導性、地下水流梯度、水位高差等信息。污染物降解參數受一系列與微生物有關的生物地球化學機制影響。求解地下水模型的方法有解析法、數值法和物理模擬法，數值法是目前求解模型所用的主要方法，包括有限差分法、有限單元法、邊界單元法和有限體積法等，其中有限差分法和有限單元法最常用[56]。

5.3 多元統計模型

環境損害鑒定評估工作經常面臨污染源不明確、僅有污染受體基本信息的情況，僅用化學分析方法難以確定污染源與污染事實之間的關系，可以通過統計學的方法分析驗證，更有效地識別污染源。在統計分析手段中，多元統計模型具有應用簡單、不需要預知污染源的組成、對污染源監測依賴度低的特點，可以通過數據分析發現數據中隱含的聯系和規律，從大量數據信息中提取出有用的信息，進而分析污染源與事實之間的關系，同時多元統計分析可以提供定量化、精細化、多元化的分析過程和結果表達，可以有效支持環境損害鑒定工作中的因果關系分析[57]。

多元統計模型分為主成分分析線性回歸法、絕對因子多元線性回歸法、非負約束因子分析法、正定矩陣因子分解模型等模型方法[58]。多元統計模型判定污染來源及貢獻在美國損害評估相關工作中已經得到應用，比如在賓夕法尼亞洲的汽車電池回收設施附近住宅土壤中的鉛污染評估中，研究人員利用多元統計模型確定了場地污染來源，以及造成的污染貢獻[59]。

統計學模型的建立具有一定的條件，且分析結果存在一定的不確定性，因此有特定的適用條件。多元統計模型要求污染源組成和貢獻率相對穩定，同時單一污染物的通量變化與其濃度成正比，因此更多適用于歷史累積型環境損害的因果關系分析和污染源貢獻率計算。對于突發環境事件或者源強不穩定的環境損害類型并不適用，如何結合GIS、大數據等技術完善并優化多元統計分析因果關系模型是下一步環境損害鑒定評估技術研究的方向。

5.4 生態毒理模型

生態毒理模型主要解決有毒物質進入環境對組成生態系統的生物種群和生物群落所產生的生態效應問題，通常包括分布暴露評價和生態效應評價兩部分。其中，分布暴露模型表征化學物質在環境介質中的濃度與生物體內的負荷，效應模型將環境介質中化學物質的濃度轉化成對生物個體、種群、群落、生態系統乃至生物圈的影響或效應，前者回答污染物在環境介質中的分布與濃度和生物體內的富集與蓄積問題，后者回答污染物是否會對生物受體產生急性或慢性影響。

常用的分布暴露模型包括用于模擬環境的外暴露與預測生物體內暴露兩類，前者如基本質量平衡模型、逸度模型、多介質平衡分配模型，以及大尺度的區域、洲際乃至全球尺度模型，后者如生物吸收與毒代動力學模型、毒效動力學模型，以及生物富集與食物網模型。有學者針對該領域開展了大量研究，Thomann等[60]分析了不同營養級的數據，建立了食物鏈模型，將其應用于Erie湖大尺度的規劃，模型顯示，隨著食物鏈營養級的遞增，潛在的有毒物質的濃度升高；Seip[61]將濃縮因子、分泌、流體分布納入到數學模型中，建立了藻類對重金屬的吸收數學模型；Christensen等[62]基于擴散方程，用Eulerian模型描述了污染物質（硫）在氣體和流體中的擴散。

生態效應模型研究污染物對不同生物層級年齡結構、時滯、遷移、種內種間競爭、取食行為以及功能響應的影響，如Lam等[63]基于流體力學，研究了水體中自由鉛離子對藻類、無脊椎動物和魚的毒害效應；Kohlmaier等[64]研究運用臨界點模型，計算由于空氣污染（連續累積的污染物排放）對工業區的杉木病害的影響；Schaalje等[65]通過修改標準化年齡結構模型（Standard age-structured Models），建立了昆蟲種群模型，揭示了殺蟲劑對昆蟲種群的影響。生態效應模型還用于大尺度的生態風險評估，如Naito等[66]利用綜合水生態系統模型（CASMSUMA）評估了日本湖區污染物的生態風險，該模型對于確定水生生態系統中污染物的生態防護水平提供了很好的基礎。AQUATOX模型早年被廣泛用于北美地區水體中有機氯農藥、多環芳烴、多氯聯苯及酚類化合物的生態風險評估，松花江硝基苯污染事件和大連石油泄漏事件也曾用該模型對事件的生態影響進行模擬[67]。近年來，改進的AQUATOX模型已經很好的應用于美國的自然資源損害評估案例，在墨西哥灣漏油事故中模擬溢油事故造成的近岸物理生境改變，研究確認近岸海水的環境基線。此外，AQUATOX和CASM還用于輔助獲得生態效應閾值或環境基線閾值[68]。

5.5 生態系統服務評估模型

對于生態破壞類型的事件，還需要對生態系統功能和服務進行評估。生態系統服務是指生態系統在過程中所形成的維持人類賴以生存的自然環境條件和效用。盡管在生態系統服務的分類上還存在爭議，但是由聯合國的千年評估[69]（MA，2005）提出的生態系統服務功能分類得到了廣泛的認可。該評估將生態系統服務歸納為支持服務、供給服務、調節服務和文化服務四大類。支持服務作為基礎，支撐起其余的三類服務。

陸地上的森林、草原和濕地三大生態系統，每個系統所提供的服務在類型和數量上有巨大的差異。反映在生態破壞的事件的則需要注意區分生態系統的核心功能和服務[70]（NOAA，NRDA，1997），將受損的生態系統放在區域的大背景中考慮，首先選取生態系統的核心服務作為評估對象。比如在評估森林生態系統的破壞事件中，森林的固碳釋氧功能在城市生態系統中顯得尤為重要，在干旱/半干旱地區，應該把森林的防風固沙服務作為首要的評估內容；在評估濕地生態系統的破壞事件中，調蓄洪水和凈化水質的功能和服務在城市的濕地中顯得格外的重要。在進行損害評估的時候，生態系統的核心服務在所有服務中所占的比例最大，其受損程度應作為評估重點。

根據聯合國SEEA生態實驗賬戶框架[71]，供給服務的物理量是生態系統提供的產品，一般包括農、林、牧、漁的產品。調節服務以水源涵養為例，通常利用公式法或模型法進行計算，公式法是利用水量平衡方程，設定水循環是閉合的回路，涵養的水量等于降雨量減去蒸發量和徑流量，模型法以生態系統服務與權衡綜合評價模型[72]（Integratevaluation of Ecosystem Services and Tradeoffs tool，InVEST）中的產水量子模型為代表，該模型由美國斯坦福大學、世界自然基金會和大自然保護協會聯合開發。

6 損害量化評估技術與方法

6.1 替代等值分析

在損害量化技術方法方面，20世紀70～80年代損害評估方法研究集中在傳統社會福利經濟學的貨幣化評價方法。90年代后，囿于傳統環境價值評估技術存在的不確定性和實施成本高的問題，基于環境恢復的實物量評估方法的替代等值分析法成為環境損害量化的主流化、法規化方法。

替代等值分析方法[73]以恢復受損環境為目標制定恢復方案或評估恢復費用，保證實施恢復手段后環境所擁有的資源和所提供的生態服務與污染或破壞發生前等量、或好于污染或破壞發生前的基線狀況。該方法的關鍵在于確定因生態環境損害而導致的資源或服務的類型和數量的損失（該損失隨時間變化），以及彌補該損失所采取的措施類型及其數量[74]。

根據評價指標的不同，替代等值分析方法分為資源等值分析方法、服務等值分析方法和價值等值分析方法。基于實物量恢復的理念，應優先采用資源對等法和服務對等法，即對環境和資源的恢復應與受損的環境和資源具有可比性，要盡量采用與受損的環境、資源和服務的類型和質量相同或相似的環境、資源和服務進行恢復。當找不到與受損的環境、資源和服務具有可比性的修復對象，則采用價值對等法。

根據恢復目標和階段的不同，生態環境恢復分為基本恢復、補償性恢復和補充性恢復。由于基本恢復的實施時間，即期間損害的持續時間會影響補償性恢復的規模與成本，因此，在方案比選時應綜合考慮兩個方案的時間與成本因素，合理確定基本恢復與補償性恢復方案。需要注意的是，當受損的環境無法恢復至基線時，基本恢復也會采用替代性恢復方案。

6.2 生態環境恢復技術

生態環境恢復是一項復雜且長期的過程，技術的選擇不僅與損害場地或區域的污染破壞特征有關，在某種程度上更取決于相關方對于恢復方案實施成本和時間的接受度。本文主要基于自然生態和污染破壞特性對恢復方案的設計與實證進行討論。生態環境恢復根據處置階段，可以人為地劃分為污染控制、環境修復與生態恢復三個過程，如圖1所示。實踐中，污染控制、環境修復和生態恢復三者密不可分，甚或合二為一或合三為一。應綜合考慮總體修復/恢復目標、修復策略、自然地理條件、修復/恢復技術特點，對各種可行技術進行合理組合，注重污染控制、環境修復、生態恢復目標和技術之間的銜接。

圖1 生態環境恢復的階段劃分

污染控制通常發生在應急處置階段，一般以污染物急性暴露基準為控制目標，為防止污染物擴散遷移、保障人體健康和生態安全而采取的污染清理、筑壩攔截、引流導流等主動處置措施以及人員疏散、禁止用水、環境監測等被動防護措施。其中，主動措施主要用于水環境事件，包括以水利工程調度為主的稀釋方案，結合筑壩攔截工程利用吸附、氧化分解、化學沉淀等化學技術的水體修復方案，針對藻類泛濫和石油泄漏采用的物理回收清除方案，其目的都是快速減輕污染或生態破壞的危害。

環境修復通常指應急終止后，為進一步阻隔污染、降低環境中污染物濃度，將環境污染引發的人體健康或生態風險降至可接受風險水平而開展的必要的、合理的行動或措施，一般以環境質量標準、慢性暴露風險基準值或風險篩選值為控制目標。環境修復通常主要針對土壤、地下水和沉積物開展，土壤通過阻隔填埋、淋洗洗脫、固化穩定化等物理化學技術以及生物通風和植物修復等生物技術進行修復；地下水通過多相抽提、原位阻隔、原位還原氧化、微生物等技術修復；沉積物主要通過疏浚、抽取等技術治理修復。

生態恢復是指采取必要的、合理的措施將生態環境及其生態系統服務恢復至基線水平，并針對期間損害制定替代性恢復方案，最終保證被恢復區域生態環境的穩定、健康和可持續性。生態恢復重在重建或恢復受損生態系統的功能和服務，根據受損生物或生態系統的特點，可以分為個體、種群、群落、生境和生態系統等不同水平的恢復。生態恢復模式與技術的確定要考慮受損類型及程度以及當地的地形地貌、氣候條件、排水、植被情況以及人文環境，結合自身系統特征及退化影響因子綜合確定。

不同的生態恢復技術目前已經在世界范圍內被廣泛應用于礦區、森林、草地和濕地等不同類型的生態系統恢復。復墾是露天礦地生態系統修復的一個有效途徑，國內外都有大量的實踐案例[75-76]，Wong[77]通過植物萃取、根須過濾、植物穩定進行了重金屬礦區生態環境的有效恢復，選擇多種重金屬耐受性好、且能夠容忍干旱和營養貧瘠等生長條件的合適植物品種尤為重要。Reis[78]和Zahawi等[79]將聚種技術成功應用于巴西和哥斯達黎加區域熱帶或亞熱帶森林生態系統的恢復，這種技術可以通俗地理解為通過人工干預的方式，把生態環境被破壞前的物種重新聚集起來，如，建造動物庇護所和植物種子庫、移位培植幼苗組、建造人工棲息地等手段。在中歐和西歐濕地生態系統的恢復案例中綜合應用了回濕、去營養化和重新引入物種等多種技術，利用被恢復地區的水分保持模型與水質模型分別對水量和水質進行分析，保證濕地水的數量和質量符合總體恢復方案的要求[80]。此外，實驗室模擬或場地實驗是生態恢復的有效輔助手段，通過模擬被恢復場地的地形地貌，可以估算出需要種植的植被品種和數量，需要引入的外來品種和本地生物種的比例，以及需要挖掘改造的溪流濕地，并通過實驗模擬測試出被恢復地區的生物多樣性和功能[81]。仿自然地貌生態修復法就是一種基于被恢復區域最初自然形態的實驗室模擬恢復技術，它利用計算機及數學物理技術設計出與自然地理形態非常近似的人工修復模型，對徑流路徑、地形地表整理、表土疏松和播種以及灌溉和養護等自然生態恢復全過程進行人工模擬設計，并按照設計模型施工[82-83]。上述提到的植被恢復、種子庫恢復、面源削減以及仿自然地貌自然生態修復等技術在我國森林、草地、濕地、礦區等生態系統恢復中也得到了廣泛應用[84-85]。

常用的陸地水域生態恢復技術包括生態溝渠、生態壩等水文連通恢復技術和地貌修飾基本生境恢復技術，人工魚巢、珍稀種群培育等物種恢復技術，以及人工鳥巢招引、生物食物鏈構造等水禽生境恢復技術；在海洋生態系統中應用了清除淤泥、調節淡水流量、人工魚礁、基質改造等恢復技術[86]。

與國際相比，我國生態系統恢復工程技術存在側重人工修復、自然恢復以及人工促自然恢復重視不夠，缺少生態恢復重建的生態結構功能綜合成效評估方法，以及自然恢復與人工促自然恢復的標準閾值，恢復對象層次相對單一等問題，亟待開展相關內容的研究與實踐。

7 結語

本文所討論的技術方法既有資料收集、文獻檢索、環境監測、生物調查、分析化學等傳統的工作方法和手段，也有遙感影像分析、同位素分析、指紋圖譜、污染運移模型、生態毒理模型、替代等值分析等近10～20年得到快速發展的新興方法和技術，如何從工作實際出發，科學、合理、靈活地使用這些技術方法，是今后需要環境損害鑒定評估從業人員共同探索和努力的方向。

環境損害鑒定評估幾乎涉及與環境相關的所有學科，環境科學、環境工程、生態學、環境經濟學的很多研究成果在環境損害鑒定評估工作中可以得到很好的應用，同時在環境損害鑒定評估實踐中也可以發現自然科學、工程科學、經濟學和資源環境法學需要深入研究的課題，工作與學術相互促進，將極大推動相關學科的發展以及研究成果向環境管理與環境司法應用的轉化。

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（本文編輯：馬棟）

Review on the Assessment of Environmental Damage

YU Fang,ZHANG Yan-shen,ZHAO Dan,XU Wei-pan,QI Ji,LIU Jing
（Chinese Academy for Environmental Planning,Beijing 100012,China）

X21

Adoi∶10.3969/j.issn.1671-2072.2017.05.004

1671-2072-（2017）05-0018-12

2017-09-12

於方（1972—），女，研究員，主要從事環境損害與環境風險評估的研究。E-mail:yufang@caep.org.cn。