土壤環境基線與土壤環境背景值的異同及應用研究

摘要：土壤環境基線與背景值均可代表未受污染前的環境狀態，在介紹二者于環境污染管理中異同的基礎上，通過10起土壤環境污染案例基線及背景值計算結果比對，分析二者在數據與應用意義上的差異。結果表明：基線與背景值在小尺度區域調查內容上與應用方向相似；基線數值往往高于背景值且二者有明顯統計趨勢，常規對照數據組基線均高于背景值，涉及部分未檢出或剔除異常值對照數據組的基線數值則均低于背景值；與2020年前超背景值20%的損害確定條件相比，新基線核實存在環境損害所需的污染物濃度普遍降低，打擊環境污染行為的力度有所增強。

關鍵詞：土壤；環境基線；環境背景值；生態環境損害

中圖分類號：X825 文獻標志碼．A

前言

土壤污染具有累積性、不可逆性以及難以治理的特點，是生態環境損害中重要的環境介質，也是受污染場地修復中的主要對象。對于土壤環境污染事件，確定評估區域未受污染前的土壤環境狀態以核實受污染程度是損害確定和損害量化的關鍵。對于未受污染前的土壤環境狀態，存在環境基線、環境背景值、環境基準值、環境質量標準、污染風險管控標準等多個有關概念，應用最廣的為環境基線與環境背景值。

2020年以前，生態環境損害評估未規定土壤環境基線的統計方式，也未確定數據所需樣品數量，往往參考背景值確定基線，并以污染物濃度超過基線20%以上作為確認環境損害的條件。而2020年發布的GB/T39791.1規定了基線的計算方式及其最低樣品數量，明確了區別于背景值的基線計算方式，同一個受污染區域的基線與背景值數據往往存在差異并有各自的應用方向，環境損害確認的寬容度也有所調整。

結合土壤環境基線與背景值的定義和應用方向的異同，利用廣東省2020年以來的其中10起涉重金屬環境污染事件對照區域的土壤狀態，以較小的受污染區域尺度分別量化各類重金屬的土壤環境基線與背景值，分析二者數據差異規律及其應用意義，判斷2020年后確定造成環境損害條件的寬容度變化情況。

1土壤環境基線與背景值

1.1土壤環境基線定義

土壤環境基線的定義，最早于“環發[2011]60號”文解釋為污染物泄漏或有害物質向環境排放沒有發生時，評估區域的生態環境狀態。現階段土壤基線可分為土壤生態基線與土壤環境基線兩個部分，土壤生態基線的調查內容主要為破壞生態發生前土壤服務功能的狀態，主要包括林分固土、減少肥力流失能力等；而土壤環境基線的調查內容主要為污染環境發生前評估區土壤的環境質量狀態，即利用歷史數據、對照數據、標準基準，專項研究等方式確定評估區域未受污染前的污染物濃度水平。土壤環境基線優先利用評估區污染環境行為發生前的歷史數據確定，但常規監測、專項調查、學術研究等歷史數據未能遍布每一個區域，污染環境案往往發生于人跡罕至的未開發區域，且不同區域、不同土質、不同用地類型的土壤基線往往有較大差異，當缺乏歷史數據或不滿足要求時，則利用未受污染的“對照區域”現狀數據確定基線，此方法為生態環境損害評估過程中最常用的確定基線方式。

1.2土壤環境背景值定義

土壤環境背景值定義為“在自然過程和擴散源共同作用下，某地區或區域某類型土壤中元素和物質特性的含量，可于土壤風險管理中解釋為“在一定時間條件下，僅受地球化學過程和非點源輸入影響的土壤中元素或化合物的含量”，對監測技術領域解釋為“很少受人類活動影響和不受或未明顯受現代工業污染與破壞的情況下，土壤原來固有的化學組成和元素含量水平”。雖存在不同術語解釋，但未受或少受人類活動影響下土壤本身化學元素的背景值是共同認知的。而人類文明發展至今，絕對不受人類活動影響的區域已基本不復存在，土壤環境背景值更多被定義為具有統計學意義的數值，常以土壤環境背景含量的某一分位值表示。

1.3土壤環境基線與背景值的異同

土壤環境基線與背景值均可代表某一區域內土壤受污染前的污染物含量水平，但基線的區域尺度范圍較小，往往僅針對某起環境污染事件受污染區域，而背景值的區域尺度范圍可以是整個行政區域尺度，也可為某受污染小尺度區域的背景含量。廣東省珠三角、深圳、韶關均發布了轄區內的土壤環境背景值，東莞也完成土壤環境背景值的公開征求意見，廣州從化完成了區級尺度重金屬土壤背景值調查，建設用地土壤修復目標值的設置也需結合地塊所在區域土壤中目標污染物的背景含量。從都市圈、地級市、區縣再到受污染場地都有可適用的土壤環境背景值，背景值的統計空間范圍不受限制。

土壤環境基線的理化性質、利用類型有局限性，關注的污染類型也只考慮當次事件的污染源，可以是各類土壤標準規范列明的項目，也可以是其他具有環境風險的物質，獨立事件污染物類型及其含量無統一學術認可或參考標準。基線的此部分特點與小尺度區域的土壤環境背景值相似，而行政區域尺度范圍的背景值調查往往著重于規范列明的污染物類型，尤其是重金屬部分，同時也將部分理化性質作為調查項目。

基于應用方向的差異，土壤環境基線的應用有專門性，主要用于核實環境污染事件發生前，區域土壤的污染物濃度水平狀態，評估目的為確認及量化污染環境行為人對土壤環境造成的污染程度，應用于生態環境損害鑒定評估，以追溯污染環境行為人的相關賠償責任，為污染環境案的行政磋商、民事賠償、刑事判決提供生態環境損害物質量化與價值量化的依據。而土壤環境背景值的應用則較為廣泛，吳運金等人認為，土壤環境背景值可用于土壤環境標準制定、農用地土壤可持續管理、污染地塊判斷、地塊關注污染物篩選、地塊修復目標值確定、土壤資源化利用標準等方面。其中在小尺度范圍內針對污染地塊判斷、地塊關注污染物篩選、地塊修復目標值確定方面，基線與背景值的調查內容較為接近，區別在于應用方向，基線主要應用于對環境污染行為人造成污染的調查，而背景值主要應用于工業生產造成污染的調查，因此二者的計算統計方式有著各自的取舍。

2數據的來源與計算

2.1數據的來源

數據來源涉及52組合計260個重金屬含量的現狀，其來源于近兩年內廣東省發生的10起涉重金屬土壤環境污染案中對照區域的監測結果。10起案件涉及固體廢物非法傾倒、危險廢物非法處置、礦產資源非法盜采等環境污染行為，但受影響區域面積均維持在較小范圍，均在1 ha以內。

上述環境污染案土壤環境調查監測點位布設和樣品采集按生態環境損害鑒定評估相關技術規定要求執行，均勻布設于受影響區域外部的對照點數量均為5個，每個點位均采集表層土樣作為樣品。土壤監測項目均結合環境污染類型與污染源涉及的特征污染物、現場手持儀器快速檢測結果、實驗室快速檢測結果以及環境風險管理技術標準所列明的各項污染物項目清單而定，10環境污染案涉及的重金屬污染物包括As、Cd、Cr、Cr6+、Cu、Pb、Hg、Ni、Zn、Mn、Sb、Co、Be、V共14項，其中重金屬As、Cd、Cr6+、Cu、Pb、Hg、Ni、Sb、Co、Be、V污染物分析方法按GB 36600表3執行，Cr、Zn污染物分析方法按GB 15618表4執行，Mn分析方法按HJ 780-2015執行。

2.2基線與背景值的確定

2.2.1土壤環境基線計算

常規重金屬環境污染案均為環境污染導致評價指標升高的類型，首先利用SPSS軟件識別數據中是否出來異常值，核實是否剔除異常值后采用對照數據的90%參考值上限作為基線，若對照區污染物濃度檢測結果低于檢出限，以檢出限作為濃度值參與基線水平計算，基線的計算公式如下：

2.2.2土壤環境背景值統計

土壤環境背景值的統計方法包括AM（ATithmetic Mean，算數平均數）、GM（Geometric Mean，幾何平均數）、中位數（ Median Number）、95%分位值和95%置信上限，一般以土壤環境背景含量順序統計量的95%分位值作為土壤環境背景值，用于土壤環境背景狀況評價，在計算95%分位值時，不剔除任何異常值，并利用EXCEL 2016軟件Percentile.ine函數計算對照數據的95%分位值。

3結果與討論

3.1對照區域土壤重金屬含量分析

10起環境污染案50個對照點位樣本檢測結果如表l所示，箱線圖如圖1所示。表圖中可見As算數、幾何平均值差異較大，20個樣品含量范圍為2mg／kg-223 mg/kg，其中兩個樣品含量超過GB36600風險篩選值，也超過廣東省內各土壤環境背景值；Cd、Hg監測數值較低，算數、幾何平均值有明顯差異，但45組監測數據均遠低于GB 36600風險篩選值，也與廣東省內土壤環境背景值相當；各組數據Cr、Cu、Pb、Ni、Zn、Mn、Sb、Be、V的含量均遠低于GB 36600/GB 15618風險篩選值，也與廣東省內土壤環境背景值相當；其余35個組Cr6+數據、5組Co數據均低于檢出限，部分樣品Ni數據低于檢出限。

3.2基線與背景值數據分析

因受污染區域面積較小，同一案件中對照區域土壤理化性質與污染物含量差距較小，52組重金屬監測數據中僅涉及3組存在異常值，其中廣州從化某地4#號對照點As異常值與廣東省土壤背景值歷史調查數據有較大差異，基線確定的過程中不將其納入計算，其余2組異常值含量符合廣東省內土壤背景值歷史調查情況，均納入計算。各環境污染案土壤環境基線與背景值明細如表2所示。結合對照區域監測結果基線與背景值數據可分為4種類型，分別為常規數據組，全部樣品均低于檢出限的數據組，部分樣品低于檢出限的數據組，剔除異常值的數據組。

對于常規數據組，即監測數據均大于檢出限且無剔除異常值的數據，此類數據共涉及38組，土壤環境基線均高于背景值，二者比值范圍為1.03-1.34，其中兩組數據比值大干1.2；對于全部樣品監測結果均低于檢出限的數據組，此類數據共涉及10組，基線與背景值均為檢出限，二者數值相同；而部分監測結果低于檢出限的3組數據，由于監測結果數值含量較低，檢出與未檢出的數據比例差異較大，此類數據基線均低于背景值，比值范圍為0.77-0.89；一組數據存在異常值且基線計算過程中剔除了異常值，但由于95%分位值計算過程中不剔除異常值，因此基線與背景的數據差異較大，二者比值僅為0.14。

4結論

小尺度范圍基線與背景值在土壤調查上有較多共性，二者對環境污染的核實條件及其修復目標有相似作用，但由于調查目的與應用方向不同，基線重點關注受污染區域的特征污染物，而背景值則有明確的地域范圍與污染物類型，二者的計算與統計方式也有所區別。小尺度區域土壤基線與背景值數值有顯著性統計趨勢：在所有監測數據均檢出的情況下基線數值均大于背景值；部分樣品數據未檢出的情況下基線均小于背景值；剔除異常值的情況下基線則遠低于背景值。案例數據中，96.15%基線數值較1.2倍背景值低，確定存在生態環境損害的污染物濃度有所下降，對環境違法行為是否造成環境損害的寬容程度有所降低，環境污染行為的打擊范圍更廣。