重金屬廢水污染農田土壤事件環境損害評估研究

毛金群 康儉成 黃婉玉 高庚申*

(1.貴州省環境科學研究設計院,貴陽 550081；2.貴州省煤田地質局一五九隊，貴陽 550081)

目前，我國正處于工業化、城鎮化加速發展時期，國內重大環境污染事件頻繁發生，國家及公眾環境安全面臨嚴重威脅。2015年12月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《生態環境損害賠償制度改革試點方案》。目前，生態環境部已出臺相關環境損害評估技術規范文件：《突發環境事件應急處置階段環境損害評估推薦方法》(第II版)；《生態環境損害鑒定評估技術指南 總綱》，《生態環境損害鑒定評估技術指南 損害調查》；《生態環境損害鑒定評估技術指南 土壤與地下水》。總體來說，現有環境污染損害鑒定評估技術規范和管理機制缺乏可操作性，環境監測、生態調查、環境標準、技術規范等存在不足，環境污染案件在審理時仍存在許多技術難題需要解決[1-3]。本文以某化工廠含重金屬廢水污染農田土壤事件為例，根據目前環境損害鑒定評估的相關規定，探索了環境污染損害評估的方法，討論了在實際案例中遇到的問題，以期為科學合理地評估農田土壤污染事件的環境損害提供參考。

1 事件概況

2015年7月，有人舉報貴州省某化工廠未經審批擅自將危險廢物作為生產原料。當地環保局立即開展調查，又發現廠區雨污分流不徹底，生產原料堆棚存在漏雨情況，且設有露天臨時堆渣場。雨水沖刷生產原料、廢渣后從廠界邊坡及循環冷卻水池下方流出，排入廠區周邊的農田及河流中。經地方環境監測站取樣檢測，生產原料淋溶水中鋅的濃度超過《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)2330倍，嚴重超標，對環境造成巨大影響；廢渣堆場淋溶水的pH值小于4，呈較強酸性，對周邊環境及農作物存在嚴重污染風險；淋溶水流經區域土壤中的鋅、鉛、砷、鎘、汞含量均呈現不同程度超標。

2 污染源調查及評估范圍的確定

2.1 現場勘查

該廠位于貴州省某經濟開發區規劃范圍內，周邊土地現狀主要為林地，零星分布有幾家工業企業。廠區西側的一號區域介于廠區污水處理站與某河之間，面積約3 600 m2，該區域為山體峽谷谷底，雨水從廠界向河流方向匯流。廠區東側的二號區域為農田，約39 500 m2，主要種植水稻、玉米、油菜、小麥及蔬菜農作物。農田外側距廠界約150m為某省道。污染場地不涉及自然保護區、飲用水源地保護區、生態紅線等特殊環境敏感區。

根據現場初步調查，該廠造成的污染后果較為嚴重，廠區內露天堆放廢渣，原料堆棚中存有生產原料約100噸，堆棚圍墻周邊存在裂縫，并有黃色、黑色流水痕跡，淋溶水流經區域內土壤存在黃褐色污染帶，土壤上方出現農作物枯死、植株發育遲緩等現象。見圖1a～f照片。

a.廠區污水排放渠礦渣沉積物及侵蝕痕跡

b.冷卻池溢流口

c.原料堆棚內積水向外漫流

d.堆棚外底部侵蝕痕跡

e.原露天礦渣堆場地面墻壁侵蝕痕跡

f.廠區邊坡雨水徑流圖1 廠區排污與農田土壤污染因果關系判定照片

2.2 環境損害確認

2.2.1 基線確認

根據《環境損害鑒定評估推薦方法》，基線的確認方法有: ①利用污染環境或破壞生態行為發生前評估區域的歷史數據; ②利用未受污染環境或破壞生態行為影響的相似現場數據; ③利用模型計算。本次事故發生地點上游2km處農田土壤檢測數據作為基線；淋溶水以《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)作為評價基準。

2.2.2 因果關系判定

現場核查發現，企業廠區雨污分流不徹底，礦渣臨時露天堆存，原料堆棚擋墻低且漏雨，堆棚內地面積水形成徑流，沿廠界邊坡流入農田，企業污水經處理后采用管道方式由廠區西北側的排污口經一號區域排入河流，雨季時冷卻水池內的廢水產生溢流，廢水流經沿途的一號區域土壤受到重金屬污染。廠區北側的礦渣露天堆場以及原料堆棚內的雨水淋溶水，沿著廠界邊坡向下流經廠區東北側圍墻下方雨水口后，流入二號農田區域，最終進入地勢低洼的水田內，二號區域農田土壤出現重金屬污染(圖2)。此外，企業生產過程中產生的工業粉塵、工藝廢氣中也含有少量重金屬，隨大氣沉降或降雨進入廠區周邊的農田中，也是造成土壤重金屬污染的原因之一。

圖2 雨季淋溶水污染農田路徑示意圖

生產原料和廢渣浸出毒性實驗結果顯示，鎘、鋅等重金屬超標，原料堆棚滲漏水、農田水均出現鋅超標，一號區域、二號區域土壤中鋅、鎘超標嚴重，農田土壤污染物與該公司的原料、廢渣中的重金屬成分具有同源性。

2.3 環境損害量化方法

2.3.1 損害評估范圍識別

根據《環境損害鑒定評估推薦方法》(第 II 版)，環境損害鑒定評估的主要工作內容包括污染物屬性鑒別、損害確認、因果關系判定和損害數額量化。損害量化主要包括人身損害，財產損害，生態環境損害，應急處置費用和事務性費用。由于在本次事件中未造成人員傷亡及財產損失，本次環境損害量化主要包括應急處置費用、生態環境損害以及事務性費用。

2.3.2 應急處置費用量化

應急處置費用鑒定評估內容包括污染清理、污染控制、應急監測、人員轉移安置等費用合理性的判別與數額的計算。

2.3.3 事務性費用量化

事務性費用鑒定評估內容包括環境監測、信息公開、現場調查、執行監督等費用合理性的判別與數額的計算。

2.3.4 生態環境損害量化

生態環境損害鑒定評估內容包括生態環境基線的確定、生態環境損害的確認、污染環境或破壞生態行為與生態環境損害間的因果關系判定、生態環境損害修復或恢復目標的確定、生態環境損害評估方法的選擇、環境修復或生態恢復方案的篩選、環境修復或生態恢復費用的評估等。

3 結果與分析

3.1 污染物屬性鑒別

公司生產原料及廢渣的浸出毒性鑒別結果顯示：生產原料浸出毒性中鎘濃度是《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》(GB 5085.3-2007)標準限值的5倍；廢渣浸出毒性中鋅濃度超出《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》(GB 5085.3-2007)標準限值近26倍，企業生產原料及廢渣浸出實驗中，存在鎘、鋅濃度超標情況，屬于含重金屬類危險廢物。

3.2 水質監測結果

公司循環冷卻水池排口、原料堆棚滲漏水、圍墻外農田水的檢測結果，按照《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)評價，冷卻水溢流口鋅超標13倍，汞超標約10倍；原料堆棚滲漏水中鋅超標2330倍，原料堆棚圍墻外的農田水中鋅超出《農田灌溉水質標準》(GB 5084-2005)標準限值820倍，嚴重超標。

3.3 土壤監測結果

以背景值作為標準進行土壤污染程度分析，結果一號區域4個采樣點位中，鎘、鋅100%超背景值，最大超標倍數分別為68.9、66.5倍。二號區域的32個旱地土壤樣品中，鋅、鎘、汞分別超標93.8%、87.5%、71.9%，最大超標倍數為39.2倍、24.6倍、27.6倍。26個水田土壤樣品中，鋅超標100%，最大超標倍數為90.1倍，鎘超標73.1%，最大超標倍數為43倍。

總體來說，周邊土壤中汞、鎘、鋅超標較嚴重，遠遠大于對照點土壤中的含量，表明土壤已受到企業排污影響。

從農田土壤剖面樣品檢測結果來看，淋溶水流經區域的旱地土壤縱向污染較嚴重，采樣深度為1.4 m的剖面仍呈現重度污染，說明重金屬隨著淋溶水向土壤深層遷移和累積；水田中的重金屬污染主要集中在0～0.2 m的表層土壤，污染程度為重度污染，而0.2～0.4 m的土壤污染程度為無污染或輕微污染，受土質影響重金屬向深層遷移的能力較弱，具體見圖3。

圖3 評估區域農田土壤縱向污染分布

3.4 農作物監測結果及人體健康分析

采用《食品安全國家標準 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)進行評價，16個稻谷樣品中，汞、鉛、砷、鉻含量100%超標，最大超標倍數分別為5.8、17.2、9.9、20.7倍，個別樣品的鎘、鋅含量超標；11個玉米樣品中的鉛、鉻超標較嚴重，超標率分別為72.7%、63.6%，最大超標倍數分別為0.7、1.1倍，其中1個樣品中的汞含量超標；1個辣椒樣品的汞、鎘、鉛、鉻均超標，其他重金屬含量達標。綜上所述，廠區周邊農作物受到排污影響，重金屬污染較嚴重。

經口攝食農作物暴露劑量Intake(mg/kg·d)：

Intake=(CF×IR′×FI×EF″×ED)/(BW×AT)

非致癌風險HI：

HI=Intake/RfD/1000000

致癌風險R：

R= Intake×SF/1000000

式中，AT——接觸時間，取一年365d

BW——體重，取成年人平均體重63kg

CF——糧食中重金屬含量，mg/kg

EF"——暴露頻率，每天三頓，1095頓飯/a

ED——暴露持續時間，取70a

IR'——農作物攝入率，根據貴州省統計年鑒，2001-2013年農村居民人均年消費糧食149.1～211.5 kg、蔬菜95.5～136.3 kg，隨著經濟條件改善，城鄉居民飲食結構中蛋、奶、水產品、瓜果類食物消費量不斷增加，糧食、蔬菜消費量逐年減少，取低值進行估算，則稻米0.08 kg/頓、玉米0.03 kg/頓、蔬菜0.08 kg/頓

FI——被攝入污染源范圍(0～1.0)，取1

RfD——某種非致癌物經口攝入途徑的參考劑量(mg/kg/d)

SF——致癌斜率因子

農民持續70年攝入受污染農作物的人群健康風險估算結果見表1，不同污染區的農作物攝入非致癌風險值為1.75E+03～3.83E+03，為不可接受風險水平；致癌風險值為1.21E+02～1.91E+02，超過10-4，屬不可接受風險水平。污染農田的農作物攝入的人群健康風險遠超過可接受水平，必須采取相應措施降低當地農民的健康風險。

從各種污染物對健康風險的貢獻來看，非致癌風險中鉻的貢獻最大，不同污染區貢獻率在39.4%～62.0%，其次為砷(12.3%～28.8%)和錳(14.0%～17.4%)；致癌風險幾乎全部來自鉻的貢獻，不同污染區的鉻貢獻率均超過99%。

表1 不同土壤質量分區農作物攝入健康風險

4 環境損害量化結果

4.1 應急處置費用量化

本事件應急處置費用主要包括3個方面: 污染清理、污染控制與應急監測。事故并未造成周邊居民的疏散、轉移和安置，因而無人員轉移內容。根據事故參與方調查結果信息反饋，應急處置費用共計75.55萬元，匯總詳見表2。

表2 應急處置費用匯總表

4.2 生態環境損害量化

4.2.1 土壤修復費用

鑒于目前國內農田土壤修復技術尚不成熟，且污染土地面積較小，污染程度較重，未來仍有可能受到企業大氣污染物沉降、廠區初期雨水影響。同時污染地塊位于經濟開發區范圍內，一號區域位于規劃的公共綠地范圍內，二號區域位于規劃的工業用地范圍內。因此，不建議二號污染地塊實施修復后仍作為農田使用，可以考慮修復后先進行植被恢復。

一號地塊場地狹窄，施工條件差，可選擇植物恢復法進行修復；二號地塊初步按照三種方案考慮：①客土法，對表層污染土壤進行剝離，置換為清潔的理化性質相近的土壤；②植被修復法，由企業按照銅仁市耕地征用補償標準，對土地所有者實行經濟補償，并采用富集植物對場地進行修復，修復達到要求后恢復地表植被；③化學鈍化+植物修復聯合方法，污染農田土壤修復達到要求后恢復地表植被。

綜合考慮經費、操作難易程度、修復效果等因素，二號地塊推薦采取方案三，土壤修復后恢復生態植被，一號區域、二號區域土壤修復估算費用約為445萬元，見表3。

表3 污染區域土壤修復方案比選

4.2.2 期間生態損失

污染地塊現狀為農田，主要種植糧食作物，因企業淋溶水排放導致土壤污染，產出的糧食作物無法食用，基本喪失農田生態服務功能。本次評估，未對區域地表水、地下水污染狀況進行檢測分析，因此期間生態損失僅考慮農田服務功能喪失的損失。

將污染土地調整為林地，根據劉宇等人的《土地利用變化對生態系統服務價值的影響—以貴州省為例》[4]，土地功能調整后林地生態系統較之前的農田生態系統的生態服務功能價值有明顯增加，見表4。企業自2011年開始使用含重金屬原料并逐步影響周邊土壤環境，至今已有7年，土壤修復+植被基本恢復到區域其他林地的生物量大概需要4～6年，則污染地塊期間生態損失約為3118.2元/(年·hm2)×59.3畝×(7+6)年≈16萬元。

表4 貴州省各類土地生態價值系數

5 討論

依據《環境損害鑒定評估推薦方法》(第 II 版)，事務性費用是指污染環境或破壞生態環境行為發生后，各級政府與相關單位為保護公眾健康、公私財產和生態環境，減輕或消除危害，開展環境監測、信息公開、現場調查、執行監督等相關工作所支出的費用。應急處置費用是指突發環境事件應急處置期間，為減輕或消除對公眾健康、公私財產和生態環境造成的危害，各級政府與相關單位針對可能或已經發生的突發環境事件而采取的行動和措施所發生的費用。事務性費用與應急處置費用存在部分類別重合現象。且事務性費用未細化，未說明是否包括公職人員的差旅、餐食、通訊、租車等費用，不利于實際案例中各類費用的歸類與核算。建議對事務性費用進一步細化，進行更明確的定義，以便更快捷準確評估環境損害事件中的各類費用。

6 結論

(1)本文以重金屬廢水進入農田為例，對應急處置費用、生態環境損害費用進行了量化。

(2)采用基本恢復與補償性恢復對受損農田采取環境修復措施。參考市場修復單價，篩選修復方案，選擇可行的環境恢復至生態基線的修復方案?？紤]農田的生態服務價值功能，在修復期間，估算土壤的期間生態功能損失。

(3)本次廢水污染農田環境事件環境損害量化數額共計5 360 570元，其中應急處置費用750 570元、生態環境損害費用4 610 000元。