生態環境損害鑒定評估基線確定方法研究

董 浩， 宋文斌， 吳麗娟， 殷祥勇， 王小平， 章正勇， 鄒 敏

（1.江蘇省環境工程技術有限公司，江蘇 南京 210019；2.江蘇省環境科學研究院，江蘇 南京 210036）

0 引言

改革開放40 多年來，我國經濟步入了快車道，工業化、城鎮化加速發展，社會生產力大幅提升。 然而，經濟高速發展也帶來了生態環境污染問題。 目前我國正處于生態環境污染問題的高發期，由此引發的生態環境損害案件日益增多。 據相關數據統計[1]，我國生態環境污染損害案件每年增長超過20%，2005年以后，增長已高達30%。 以江蘇省為例[2]，截至2020年11月， 江蘇省已啟動生態環境損害賠償案件計666 件、賠償金總額超過13 億元，共處置、修復土壤8.84 萬m3和2.54 萬m2（含綠植覆蓋面積14.15 萬m2）、地表水9.16 萬m2、地下水6.45 萬m3、清理固體廢物約30 萬t。

生態環境損害鑒定評估是通過綜合運用經濟、法律、技術等手段，對環境污染或生態破壞導致的損害范圍、程度等進行合理評估、測算，判定環境污染或生態破壞行為與環境損害結果間的因果關系，確定生態環境復原基線并補償期間損害的恢復措施，最終量化生態環境損害數額，從而為環境管理、環境司法等提供服務的活動[3]。

2020年12月30日生態環境部印發了GB/T 39791.1—2020《生態環境損害鑒定評估技術指南總綱和關鍵環節 第1 部分： 總綱》，GB/T 39791.2—2020《生態環境損害鑒定評估技術指南 總綱和關鍵環節 第2 部分：損害調查》，GB/T 39792.1—2020《生態環境損害鑒定評估技術指南環境要素第1 部分：土壤和地下水》，GB/T 39792.2—2020 《生態環境損害鑒定評估技術指南環境要素第2 部分：地表水和沉積物》等6 項國家標準，該標準是目前生態環境損害鑒定評估工作開展的規范性文件。 與之前的生態環境損害鑒定評估規范性文件相比， 該標準內容更加豐富， 特別是在關于背景基線數據分析上提出了新的方法和要求。

基線是指污染環境或破壞生態行為未發生時，評估區域生態環境及其服務功能的狀態， 是判定損害是否發生以及損害程度的依據[4]，是生態環境損害鑒定評估的關鍵環節和重要前提，如何科學、客觀地確定基線水平是生態環境損害鑒定評估工作的重要內容。

目前，確定基線水平通常采用歷史數據法、對照數據法、標準基準法和專項研究法[5]，其中基于對照數據確認基線水平的方法是較為常用的一種方法。該方法涉及較多的數據樣本， 如何有效地判別數據并合理地計算出基線數值至關重要[6]。 GB/T 39791.1—2020《生態環境損害鑒定評估技術指南 總綱和關鍵環節 第1 部分：總綱》中要求，在使用對照數據確認基線水平時， 應對數據的變異性進行統計描述，識別出數據中的極值或異常值并剔除，判別數據是否服從正態分布， 對于服從正態分布的數據按照算數平均數的±1.65 倍標準差作為基線，對于不服從正態分布的采用數據的第90 或第10 百分位數作為基線。

根據新標準中關于基線數據分析判定提出的要求， 以某地污泥填埋事件生態環境損害鑒定評估案例為切入點， 具體解讀如何開展基線數據分析和損害確定， 以期為涉及基于對照數據確認基線水平的生態環境損害鑒定評估工作提供借鑒和指導。

1 具體案例

1.1 案例簡介

某企業非法將產生的污泥填埋至某地， 給當地生態環境造成了較為嚴重的污染， 根據GB/T 39792.1—2020《生態環境損害鑒定評估技術指南 環境要素第1 部分：土壤和地下水》，由于缺乏評估區域土壤中硫酸鹽、銅、鋅和鉬含量的歷史數據，因此采用未受污染環境或破壞生態行為影響的“對照區域”的現狀監測數據確定土壤基線。通過對對照區域的布點采樣分析[7]，將硫酸鹽、銅、鋅、鉬作為目標污染物進行統計分析，詳細數據見表1。

表1 土壤對照點數據mg·kg-1

1.2 數據變異性分析

常用檢驗可疑數據的準則包括拉依達準則、格拉布斯準則和狄克遜準則。 其中拉依達準則在檢驗可靠性和精準度上不如格拉布斯準則和狄克遜準則，因此，在一些國際標準中，常推薦格拉布斯準則和狄克遜準則用來檢驗可疑數據[8]，因狄克遜準則計算較為繁瑣，不便于實際應用，故采用格拉布斯準則對可疑數據進行檢驗。

設n 個測定數據x1…xn， 對應的概率函數為S1…Sn，假設xn是需要檢驗判斷的數據，對應的概率密度公式如下：

式中：P 為概率密度；S 為概率函數；α 代表顯著性水平。所以:

式中：λ 為格拉布斯準則系數；n 為測量次數；σ 為樣本標準差。

根據檢驗數據xn與平均值的殘差是否大于λ（α，n）與樣本標準差σ 來判斷檢驗數據是否應當剔除[9]。

依據格拉布斯準則對表1 中土壤對照點數據進行檢驗，對照區域20 份樣品硫酸鹽含量的平均值xˉ=62.02，標準差S=71.661，偏離值X1=37.32（最小值與平均值之差），X20= 262.98 （最大值與平均值之差），為此G20=（X20-X）/S=3.669，對照格拉布斯表可知臨界G0.95（20）=2.557（取P = 0.95 即置信概率為95%），G20大于G0.95（20），為此可判斷TB19 樣品硫酸鹽的檢出濃度為異常數據，應予以剔除；在剔除TB19 點位相關樣品數據后繼續根據格拉布斯（Grubbs）檢驗法進行計算，最終得出G19=1.311，小于G0.95（19），可判斷無異常值。 剔除異常值后的對照點檢測數據見表2。

表2 剔除異常值后土壤對照點數據mg·kg-1

1.3 正態分布判定

柯爾莫可洛夫-斯米洛夫檢驗（K-S 檢驗）方法是統計學中應用最為廣泛的一種分布優度擬合檢驗方法， 其目的是通過樣本對未知總體分布或參數作出合理的判斷[8]。 其基本原理為：針對未知的總體分布或參數， 首先根據樣本或經驗提供的有關分布或參數信息，對分布或參數提出假設，再根據樣本建立適當的統計量， 在一定的置信度下， 判斷提出的假設是否為真，如果為真則接受該假設，否則就拒絕該假設[10]。

假設存在2 個獨立隨機樣本X1= （x11,…，x1n）和X2= （x21,…，x2n），其連續分布函數分別為F1（x）和F2（x）。 進行如下檢驗假設[11]：

公式（3）中的H0代表接受“2 個隨機樣本來自于同一總體分布”的假設，即假設成立；公式（4）中的H0代表不接受“2 個隨機樣本來自于同一總體分布”的假設，即假設不成立。

判斷公式（3）和（4）是否成立，計算過程如下：

式中：Zm,n為統計量；Dm,n為檢驗統計量；m 為樣本數據X1的數目；n 為樣本數據X2的數目。

式中：F1,m（x）和F2,n（x）分別為2 個隨機樣本X1和X2的經驗累計概率函數。

式中：I1D（-）為一維指示函數。

根據Kolmogorov 的推導結果[12]，公式（5）所示的統計量Zm，n小于等于某一數值Z 的概率公式如下：

根據上述概率分布函數， 在給定的顯著水平α（通常取0.05 或0.1）條件下，量臨界值Zα計算統計計算公式如下：

當Zm，n≤Zα時，接受假設H0，認為2 個隨機樣本服從同一總體分布； 當Zm，n＞Zα時， 拒絕接受假設H0，不能認為2 個隨機樣本服從同一總體分布。

根據K-S 檢驗方法的基本原理， 通過SPSS Statistics 軟件對土壤樣品的檢測數據進行單一樣本K-S 檢驗，將剔除異常值后土壤對照點數據用K-S單一樣本檢驗結果繪制頻數分布圖，具體分布見圖1。

圖1 土壤各檢測因子頻數分布示意

通過單一樣本K-S 檢驗，具體計算結果見表3。

表3 單一樣本K-S 檢驗結果mg·kg-1

由表3 可知， 除硫酸鹽含量數據不符合正態分布外（P 值小于0.05），銅、鋅、鉬含量的數據均符合正態分布（P 值大于0.05）。

2 結果與分析

2.1 基線水平確定

參照GB/T 39792.1—2020 《生態環境損害鑒定評估技術指南環境要素第1 部分： 土壤和地下水》標準中關于基線水平確定的方法和要求， 對于服從正態分布的數據， 當污染或破壞導致評價指標升高時，采用數據的90%參考值上限（算術平均數+1.65標準差）作為基線；當污染或破壞導致評價指標降低時，采用數據的90%參考值下限（算術平均數-1.65標準差）作為基線。 對于不服從正態分布的數據，當污染或破壞導致評價指標升高時，采用數據的第90百分位數作為基線； 當污染或破壞導致評價指標降低時，采用數據的第10 百分位數作為基線。

本案例中因污泥填埋污染了周邊土壤， 故導致土壤中評價因子硫酸鹽、銅、鋅和鉬含量升高。 依據K-S 檢驗結果，銅、鋅、鉬含量的數據均符合正態分布， 其背景基線值應采用數據的90%參考值上限（算術平均數+1.65 標準差）作為基線；硫酸鹽含量數據不符合正態分布， 其背景基線值應采用數據的第90 百分位數作為基線。 最終確定評估區域土壤環境基線見表4 和表5。

表4 計算統計數據mg·kg-1

表5 評估區域土壤環境基線值mg·kg-1

2.2 環境損害確認

為確認該事件造成了評估區域土壤環境損害，參考評估區域土壤背景基線值數據開展土壤環境損害確定分析，分析結果詳見圖2。由圖2（a）可知，評估區域送檢土壤樣品中硫酸鹽質量分數均超出基線值（136.0 mg/kg）；由圖2（b）可知，評估區域T3-1，T5-1，T6-1，T9-1，T10-1，T11-1，T12-1，T17-1，T18-1 土壤樣品中銅質量分數超出基線值（47.85 mg/kg）；由圖2（c）可知，評估區域送檢土壤樣品中鋅質量分數均未超出基線值（148.85 mg/kg）；由圖2（d）可知，評估區域T1-1，T2-1，T3-1，T4-1，T5-1，T6-1，T6-2，T6-3，T7-1，T7-2，T9-1，T9-2，T10-1，T10-2，T11-1，T11-2，T12-1，T12-2，T13-1，T17-1，T18-1，T18-2 土壤樣品中鉬質量分數超出基線值（1.13 mg/kg）。 參照GB/T 39792.1—2020 《生態環境損害鑒定評估技術指南 環境要素第1 部分：土壤和地下水》中損害確定的幾種情形， 評估區域內所有調查點位土壤中硫酸鹽濃度和部分調查點位中銅和鉬濃度均超過基線水平，符合情形“（a）調查點位土壤和地下水中特征污染物的濃度或相關理化指標（包含pH 值、電導率等）超過基線水平”，因此，可以確認造成了土壤環境損害。

圖2 土壤各檢測因子環境損害確認分析

3 結論

科學、 客觀地確定評估區域的基線水平是生態環境損害鑒定評估工作的重要內容， 也是生態環境損害鑒定評估的關鍵環節和重要前提。 根據實際案例系統介紹了在新標準（GB/T 39791）頒布并實施的背景下如何開展基線數據分析和損害確定工作，對基線數據的變異性分析采用的格拉布斯檢驗法和正態分布判定采用的K-S 檢驗法進行了較為詳盡的原理分析和解讀。該工作方法和程序貼合實際，符合現狀需求， 可為生態環境損害鑒定評估工作的實踐提供方法指引和科學指導，具有重要的應用價值。