特征污染物識別在生態(tài)環(huán)境損害鑒定因果關(guān)系分析中的應(yīng)用研究

孫叢婷，許瑞臣，于旭青，范學(xué)玲，張國徽，宋有濤*

(1.遼寧大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，遼寧 沈陽 110036；2.遼寧大學(xué) 城市與能源環(huán)境國際工程研究院，遼寧 沈陽 110036)

0 引言

工業(yè)文明給人們帶來富裕、便利生活的同時，往往也會伴隨一系列環(huán)境問題，企業(yè)非法傾倒便是其一，這種行為會導(dǎo)致土壤與地下水的污染問題十分嚴重.然而與其他類型污染相比較，土壤與地下水污染具有隱蔽性和累積性的特點，同時存在調(diào)查難度大，污染源確定復(fù)雜，污染責(zé)任認定困難，損害評估程序和方法復(fù)雜等問題[1].環(huán)境損害案件的頻繁發(fā)生受限于環(huán)境管理、監(jiān)督、懲治力度不足和環(huán)境技術(shù)手段滯后于社會經(jīng)濟發(fā)展[2-4].我國生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估起步較慢，從2008年開啟前沿性的技術(shù)研究、制度化形成、生態(tài)環(huán)境損害賠償制度改革試點，到現(xiàn)在生態(tài)環(huán)境部已頒發(fā)了一系列技術(shù)準則和技術(shù)規(guī)范[5-7].國家在不斷加大對環(huán)境污染的懲治力度，伴隨著相應(yīng)的環(huán)境訴訟案件不斷增加，土壤與地下水的環(huán)境因果關(guān)系判定技術(shù)已成為一項必要研究.

因果關(guān)系的判定是進行生態(tài)環(huán)境損害鑒定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，污染受體與污染源的因果關(guān)系分析是完成生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估的前提.生態(tài)環(huán)境損害具有如下特殊性：1)發(fā)生原因的復(fù)雜性；2)調(diào)查取證的艱巨性；3)損害結(jié)果的長期性、反復(fù)性，從而導(dǎo)致因果關(guān)系分析成為難點問題.《生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估技術(shù)指南總綱和關(guān)鍵環(huán)節(jié)第 1 部分：總綱》規(guī)定了污染行為與環(huán)境損害之間因果關(guān)系判定的主要內(nèi)容.因果關(guān)系判定具有未知性和不確定性，如果借以傳統(tǒng)的科學(xué)技術(shù)進行論證，可能判定結(jié)果仍具有爭論，有時也無法做到真正的客觀真實，進而導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境保護工作的責(zé)任落空.本文以大連市兩起某公司廢水非法傾倒污染環(huán)境案件為例，研究油墨廢水非法傾倒行為與生態(tài)環(huán)境損害之間的因果關(guān)系的判定過程.

1 因果關(guān)系分析流程

環(huán)境損害因果關(guān)系判定主要是研究污染源與污染受體端的相關(guān)性，進一步確定污染行為與環(huán)境損害之間的因果關(guān)系.我國針對土壤與地下水環(huán)境損害鑒定評估過程的因果關(guān)系判定出臺了相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和指導(dǎo)方法[8-9]，因果關(guān)系判定流程包括3個方面：污染物的同源性分析、污染物遷移路徑的調(diào)查與合理性分析、因果關(guān)系的驗證.

結(jié)合案件鑒定評估準備以及損害調(diào)查確認階段獲取的損害事件特征、評估區(qū)域環(huán)境條件、土壤污染狀況等信息，對污染源進行解析，分析污染物的同源性；開展污染介質(zhì)、載體調(diào)查，提出特征污染物從污染源到受體的暴露和遷移評估，通過污染行為與環(huán)境損害在時間上和空間上關(guān)聯(lián)的合理性分析，對污染物暴露和遷移路徑進行驗證；基于污染源同源性和污染物暴露遷移在時間和空間的關(guān)聯(lián)性，分析污染源與土壤、地下水環(huán)境質(zhì)量損害之間是否存在因果關(guān)系.因果關(guān)系分析的流程如圖1所示.

圖1 因果關(guān)系分析的流程

針對涉及的油墨廢水非法傾倒的案例因果關(guān)系分析，本文主要通過專家咨詢、現(xiàn)場采樣監(jiān)測等方法，通過對污染土壤和油墨廢水進行取樣監(jiān)測，進行污染物的同源性分析，分析污染行為導(dǎo)致土壤環(huán)境損害的可能性，判斷污染行為與土壤環(huán)境損害在時間上和空間上的關(guān)聯(lián)性，若特征污染物具有同源性，污染行為與環(huán)境損害在時間上和空間上具有相關(guān)性，則油墨廢水污染土壤行為和生態(tài)環(huán)境損害存在因果關(guān)系，反之，則不存在.

1.1 同源性分析

本文根據(jù)《生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估技術(shù)指南總綱》(環(huán)辦政法〔2016〕67號)、《生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估技術(shù)指南損害調(diào)查》(環(huán)辦政法〔2016〕67號)的因果關(guān)系分析要求，結(jié)合鑒定評估準備以及損害調(diào)查確認階段獲取的信息，進行污染源解析，提出從污染源到受體的時間上的關(guān)聯(lián)性和空間遷移路徑假設(shè)，并對其進行驗證.本文基于污染源解析和遷移路徑驗證結(jié)果，分析確定污染源與土壤損害之間存在因果關(guān)系.

根據(jù)土壤與地下水環(huán)境損害間的因果關(guān)系，本文主要通過文獻查閱、專家咨詢、現(xiàn)場采樣監(jiān)測等方法，闡明污染環(huán)境行為導(dǎo)致土壤環(huán)境損害的事實與作用機制，分析污染環(huán)境行為導(dǎo)致土壤環(huán)境損害的可能性.針對本文涉及的某油墨廢水非法傾倒的典型案例，我們采用多元統(tǒng)計分析法[10-11]進行同源性分析，即追溯油墨廢水污染源，采集污染場地地下水與土壤樣品，分析污染物類型、濃度等情況，采用相關(guān)性分析、主成分分析、因子分析等統(tǒng)計分析方法分析污染物或樣品的相關(guān)性，判斷受體端和污染源的同源性.

1.2 污染物遷移路徑的調(diào)查與合理性分析

兩起案件主要是將油墨廢水污染物傾倒在土壤表面，污染物在重力下滲、降雨淋濾等作用下，由土壤遷移至含水層，污染土壤層和地下水.本文通過分析向下遷移過程中污染物的濃度變化，判斷污染物遷移路徑的合理性.

1.3 環(huán)境污染行為與環(huán)境損害間的因果關(guān)系判定原則

環(huán)境污染行為與環(huán)境損害間的因果關(guān)系判定應(yīng)符合以下一般原則：

1)環(huán)境污染行為與環(huán)境損害間存在時間上的關(guān)聯(lián)性，即污染行為發(fā)生在前，環(huán)境損害發(fā)生在后；

2)環(huán)境污染行為與環(huán)境損害間具有空間上的關(guān)聯(lián)性，即土壤污染物的遷移路徑與污染源排放路徑一致；

3)污染源與污染受體的特征污染物具有同源性.

2 應(yīng)用案例

2.1 基本案情

遼寧省某包裝制品有限公司(案件一)和某紙箱廠(案件二)均從事包裝箱印刷業(yè)務(wù)，即在印刷過程，由于更換油墨顏色，需要清洗印刷機輥刷，從而產(chǎn)生含油墨廢水.兩公司一直將清洗紙箱印刷機的含油墨廢水傾倒至廠區(qū)內(nèi)或外的土地，含油墨廢水直接滲入地下，造成環(huán)境污染.本文為了明確企業(yè)非法排放油墨廢水和土壤與地下水生態(tài)環(huán)境損害的因果關(guān)系，進行兩起案例的研究.圖2為案件一企業(yè)產(chǎn)生的油墨廢水臨時儲存情況和案件二廠區(qū)的廢水排放口.

圖2 案件一企業(yè)產(chǎn)生的油墨廢水臨時儲存情況和案件二廠區(qū)的廢水排放口

2.2 油墨廢水

兩起典型案例的污染物來自于水性油墨的原輔料，根據(jù)油墨供貨方提供的安全說明書分析判斷，水性油墨廢水中主要污染物為丙烯酸系列的水溶性樹脂(載色劑)、帶色基團的環(huán)狀有機物(色料)和大分子量的醇基或苯基分散劑，顏料種類較多，其中無機顏料有鹽類、氧化物類和炭類3大類.所用顏料的主要成分為酞青藍、酞青綠、13號橙、27號紫，分子結(jié)構(gòu)如圖3所示.本文依據(jù)油墨廢水的特性和酞青藍、酞青綠的分子結(jié)構(gòu)中含有銅，確定監(jiān)測因子為重金屬銅，此外，根據(jù)油墨廢水中有無機顏料作為監(jiān)測項，確定重金屬鉻(總鉻)、鎘、汞、鉛為監(jiān)測因子；根據(jù)顏料酞青藍、酞青綠、13號橙、27號紫主要成分及結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)有機物與重金屬配位，使顏料顯色，因此確定土壤揮發(fā)性有機化合物(VOC或VOCs)為監(jiān)測因子.

圖3 顏料酞青藍、酞青綠、27號紫、13號橙的分子結(jié)構(gòu)

根據(jù)水性油墨的原輔料分析，水性油墨是由色料(顏料和染料)、載色劑和分散劑組成，是一種粗分散體系.因此水性油墨廢水具有以下特征：1)VOCs含量高，化學(xué)需氧量(COD)大部分來自色料和連接料；2)可生物降解性能差；3)含有重金屬，主要有銅、鉻、鎘、汞、鉛等；4)色度高；5)水質(zhì)差異較大且組成復(fù)雜.因此，油墨廢水未經(jīng)處理的排放，重金屬及高濃度CODCr會嚴重地污染土壤和水體，其中特別是芳香類污染物，還具有三致作用，也會對人體造成潛在的影響[12-13].

2.3 環(huán)境基準線

基線水平指污染環(huán)境或破壞生態(tài)行為未發(fā)生時，受影響區(qū)域內(nèi)人體健康、財產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的狀態(tài).環(huán)境基線水平在環(huán)境損害評估中起著貫穿全程的重要作用，是開展環(huán)境損害評估和修復(fù)工作的重要前提.為此，對于污染型案件，選擇未被污染的對照點確定基線水平至關(guān)重要.本次案件檢測與評估土壤選取污染區(qū)域上游方向且未受含油墨廢水污染影響的點位污染物濃度值作為基線水平，地下水選取污染區(qū)域附近且未受油墨廢水污染影響的地下水井污染物濃度值作為基線水平，以此說明污染物對照基線水平的污染程度.

3 案件的因果關(guān)系判定

3.1 污染物同源性分析

在損害鑒定評估過程中，已掌握兩企業(yè)的基本情況，了解其生產(chǎn)規(guī)模、流程、原輔料的使用情況和油墨廢水的特點等等.在充分收集資料后，根據(jù)原輔料的成分分析出特征污染物為重金屬和VOCs，提取企業(yè)的油墨廢水和受體端土壤的樣品進行檢測分析.

本文采用多元統(tǒng)計分析法進行同源性分析：油墨廢水溯源分析，采集污染場地土壤與地下水的土壤樣品，分析污染物的類型、濃度情況，采用相關(guān)性分析、主成分分析、因子分析等統(tǒng)計分析方法分析污染物的相關(guān)性，判斷土壤受體端和污染源中特征污染物的同源性.

本文運用電感耦合等離子體發(fā)射光譜、原子熒光法、火焰原子吸收分光光度計法、氣相色譜-質(zhì)譜法等方法對油墨廢水和受體端土壤樣品進行檢測分析，對比污染物組成、濃度，進行同源性分析，結(jié)果見表1和圖4.由表1可以看出，案件一中廢水1#銅超標率為1 180%，廢水3#銅超標率為30%；案件二中藍色廢水銅超標率為437%，黑色廢水銅超標率為1 590%.可見油墨廢水重金屬超標，如不經(jīng)處理直接排放，會對土壤造成重金屬污染.

表1 油墨廢水的檢測結(jié)果一覽表

根據(jù)環(huán)境基準線土壤樣品檢測得出，案件一污染土壤的重金屬銅、總鉻、鎘、鉛、汞標準值分別為21、32、0.12、12、0.198 mg/kg，VOC中氯仿、甲苯標準值為1.5、2.9 μg/kg；案件二污染土壤的重金屬銅、總鉻、鎘、鉛、汞標準值分別為21、30、0.12、6、0.166 mg/kg，VOC中氯仿、甲苯標準值為1.1、1.4 μg/kg.

圖4中(a)、(c)分別表示案件一和案件二污染受體土壤的檢測點剖面層的重金屬濃度變化曲線.結(jié)果表明，鉛從土壤表層向深層遷移過程中，0～0.5 m時，濃度緩慢增加，都是從22 mg/kg增加到24 mg/kg，再向深層遷移時，濃度逐漸降低，達到17 mg/kg和16 mg/kg，但仍超過土壤環(huán)境的標準值12 mg/kg和 6 mg/kg；銅、總鉻、鎘、汞的濃度在遷移過程逐漸降低，濃度分別為27、40、0.14、0.206 mg/kg(案件一)和32、56、0.13、0.341 mg/kg(案件二)，但是都超過了環(huán)境基準線的標準值21、32、0.12、0.198 mg/kg(案件一)和21、30、0.12、0.166 mg/kg(案件二).

圖4中(b)、(d)分別表示案件一和案件二污染受體土壤的檢測點剖面層的VOCs濃度變化曲線.結(jié)果表明，氯仿、甲苯的濃度隨著遷移過程先呈降低趨勢再趨于平緩.案件一中甲苯在0.2～0.5 m 遷移過程中，濃度由225.8 μg/kg下降到11.8 μg/kg，濃度變化較大，繼續(xù)向下遷移到0.75 m時達到1.6 μg/kg，低于環(huán)境標準值2.9 μg/kg；案件二中甲苯從0.2 m遷移到0.75 m時，濃度由21.3 μg/kg下降到1.3 μg/kg，0.75 m到1 m的濃度保持不變，低于標準值1.4 μg/kg；在0.2～0.75 m時，氯仿的濃度從41.7、2.6 μg/kg下降到1.1 μg/kg，0.75～1 m時，濃度不再變化，等于或低于環(huán)境標準值1.5、1.1 μg/kg.

圖4 案件一、案件二土壤樣品檢測結(jié)果

土壤樣品的檢測結(jié)果表明，土壤樣品中重金屬和VOCs的濃度整體上超過了環(huán)境標準值，僅在0.75～1 m時，甲苯和氯仿滿足環(huán)境標準值，土壤環(huán)境受到重金屬和VOCs的環(huán)境損害污染.同時油墨廢水中銅、總鉻、鎘、鉛、汞與本案件受污染的土壤樣品中監(jiān)測出的重金屬污染物一致，因此油墨廢水作為污染源，與土壤污染受體中的污染物具有同源性.

3.2 污染物遷移路徑的合理性分析

根據(jù)圖4可知，油墨廢水污染物通過非法傾倒進入土壤環(huán)境后，重金屬和VOCs污染物在0.2～1 m土壤層時，濃度呈現(xiàn)降低的趨勢，銅從39、74 mg/kg下降到27、32 mg/kg，總鉻從69、64 mg/kg下降到40、56 mg/kg，鎘從0.19 mg/kg下降到0.14、0.13 mg/kg，鉛從22 mg/kg下降到17、16 mg/kg，汞從0.53、0.526 mg/kg下降到0.206、0.341 mg/kg，氯仿從41.7、2.6 μg/kg下降到1.1 μg/kg，甲苯從225.8、21.3 μg/kg下降到1.6、1.3 μg/kg，且在土壤表層和1 m深的濃度存在明顯的差值，說明在重力下滲、降雨淋濾等作用下，污染物是沿著土壤層向下遷移，重金屬和VOCs的濃度在不同深度均存在超標現(xiàn)象，即兩種污染物對土壤環(huán)境造成污染，存在合理的遷移途徑.

3.3 因果關(guān)系判定

3.3.1 時間上的關(guān)聯(lián)性

時間上的關(guān)聯(lián)性要求土壤污染的行為與環(huán)境損害之間存在時間上的先后發(fā)生順序，即土壤污染行為發(fā)生在前，環(huán)境損害發(fā)生在后.未受油墨廢水污染的土壤污染物濃度作為基準水平，重金屬和VOCs的濃度較低，以案件二為例，重金屬銅、總鉻、鎘、鉛、汞標準值分別為21、30、0.12、6、0.166 mg/kg，VOCs中氯仿、甲苯標準值1.1、1.4 μg/kg.企業(yè)將油墨廢水排放到土壤后，在向下遷移時，銅、總鉻、鎘、鉛、汞分別達到32、56、0.13、16、0.341 mg/kg，只有在0.7 m以下土壤層中甲苯和氯仿的濃度為1.1、1.3 μg/kg，低于環(huán)境標準值1.1、1.4 μg/kg，即污染物遷移過程中土壤中的重金屬和VOCs整體上高于標準值，說明油墨廢水的傾倒造成土壤環(huán)境污染，企業(yè)的土壤污染行為發(fā)生在環(huán)境損害之前，所以土壤污染行為與環(huán)境損害存在時間上的關(guān)聯(lián)性，具有因果關(guān)系.

3.3.2 空間上的關(guān)聯(lián)性

空間上的關(guān)聯(lián)性要求根據(jù)廠區(qū)附近氣候條件、地形地貌等自然條件，判斷土壤污染物從污染源遷移到評估區(qū)域的可能，土壤污染物的遷移路徑與污染源的排放途徑一致.以案件二為例，油墨廢水通過暗管排放到土壤中，污染物會進行水平和垂直方向上的遷移.在水平方向上，污染物通過物理擴散、化學(xué)轉(zhuǎn)化、微生物等作用進行水平遷移，擴大污染區(qū)域，圖5為案件二廠區(qū)北側(cè)空地土壤污染范圍.在垂直方向上，以污染物中重金屬銅為例，在土壤表面銅的濃度較高，其濃度為74 mg/kg，在重力滲透和降雨等作用，向土壤深層遷移，在到達土壤層1m時，濃度為32mg/kg，超過土壤環(huán)境的標準值21mg/kg.在評估區(qū)域范圍內(nèi)，污染物在水平方向以暗管排放口向周圍擴散，在垂直方向上濃度逐漸降低，所以土壤污染物的遷移路徑與污染源排放途徑一致，土壤污染行為與生態(tài)環(huán)境損害具有空間上的相關(guān)性.

圖5 案件二廠區(qū)北側(cè)空地受損土壤分布示意圖

本文通過對特征污染物的檢測與分析，確定兩者之間存在污染物、時間和空間上的相關(guān)性，因此，可以判定兩起案件排放油墨廢水污染行為與土壤生態(tài)環(huán)境損害之間存在因果關(guān)系.

4 結(jié)論

在生態(tài)環(huán)境損害鑒定評估過程中，其損害原因的復(fù)雜性、損害結(jié)果周期長和鑒定過程的艱巨性，使得環(huán)境損害因果關(guān)系判定已經(jīng)成為環(huán)境損害鑒定評估過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié).環(huán)境損害的因果關(guān)系的判定主要通過構(gòu)建污染源到污染受體的傳播途徑.本文基于多元統(tǒng)計分析法研究油墨廢水案件，首先通過對比分析重金屬和揮發(fā)性有機物等油墨廢水中的特征污染物，對污染物的關(guān)聯(lián)性進行同源性分析，進而判斷土壤污染行為與環(huán)境損害間存在時間和空間上關(guān)聯(lián)性，完成環(huán)境損害的因果關(guān)系的判定.