土壤環(huán)境基準(zhǔn)的制修訂是一項(xiàng)緊迫而艱巨的任務(wù)，它是土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)修訂的基礎(chǔ)及科學(xué)依據(jù)。文章闡述了土壤環(huán)境基準(zhǔn)的內(nèi)涵及分類，綜述了發(fā)達(dá)國(guó)家土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究進(jìn)展，對(duì)我國(guó)土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述。我國(guó)現(xiàn)有的關(guān)于土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究主要是基于土壤環(huán)境污染物的背景調(diào)查和通過土壤動(dòng)物及植物的毒性實(shí)驗(yàn)而獲得的生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)有研究的不足，提出了在研究土壤環(huán)境基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)將土壤與各個(gè)介質(zhì)關(guān)聯(lián)起來(lái)，除了關(guān)注土壤生物安全、保障土壤生態(tài)安全外，還應(yīng)綜合考慮土壤污染對(duì)大氣環(huán)境、地表徑流及地下水的影響。在此基礎(chǔ)上，對(duì)我國(guó)土壤環(huán)境基準(zhǔn)今后的研究方向進(jìn)行了展望，以制定滿足我國(guó)實(shí)際需要、適用于我國(guó)各地區(qū)的使用的科學(xué)合理的土壤環(huán)境基準(zhǔn)值，更好地指導(dǎo)我國(guó)土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的制定及管理和決策。
背景
近年來(lái)，隨著環(huán)境問題的日益加劇，環(huán)境保護(hù)工作已經(jīng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視。但我國(guó)的環(huán)境保護(hù)工作效果并不理想，究其原因是環(huán)境基準(zhǔn)相關(guān)研究沒有形成體系且已經(jīng)制定的環(huán)境基準(zhǔn)不能夠準(zhǔn)確反映我國(guó)環(huán)境的實(shí)際情況及客觀規(guī)律。環(huán)境基準(zhǔn)是環(huán)境科學(xué)、毒理學(xué)、生物學(xué)和地球化學(xué)等多學(xué)科最新科研成果的集成，為環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的制定及環(huán)境污染的評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)和控制提供科學(xué)依據(jù)，是一個(gè)國(guó)家環(huán)境保護(hù)科研水平、國(guó)際地位和綜合實(shí)力的象征，是國(guó)家整個(gè)環(huán)境保護(hù)和管理體系的基石。與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)環(huán)境基準(zhǔn)研究一直較為滯后，遠(yuǎn)不能滿足我國(guó)環(huán)保事業(yè)發(fā)展的需要。土壤環(huán)境污染的影響因其間接性和潛在性，更容易被忽視，致使我國(guó)土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于大氣、水環(huán)境基準(zhǔn)的研究。因此，加強(qiáng)我國(guó)土壤環(huán)境基準(zhǔn)基礎(chǔ)理論的系統(tǒng)研究勢(shì)在必行。
看點(diǎn)01：土壤環(huán)境基準(zhǔn)的內(nèi)涵
土壤環(huán)境基準(zhǔn)是指土壤中污染物對(duì)特定對(duì)象不產(chǎn)生不良或有害影響的最大劑量或濃度，或者超過這個(gè)劑量或濃度就對(duì)特定對(duì)象產(chǎn)生不良或有害的效應(yīng)，是土壤標(biāo)準(zhǔn)制修訂、土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和控制的重要科學(xué)依據(jù)。依據(jù)上述定義，土壤環(huán)境基準(zhǔn)應(yīng)該包含土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)和污染土壤修復(fù)基準(zhǔn)兩個(gè)方面的內(nèi)涵。土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)，反映污染物長(zhǎng)期脅迫和慢性影響或作用，一般指當(dāng)土壤環(huán)境中污染物含量為一閾值范圍時(shí)對(duì)長(zhǎng)期生活在其中的人或生物不會(huì)發(fā)生不良或有害影響；而污染土壤修復(fù)基準(zhǔn)，反映土壤環(huán)境系統(tǒng)受到嚴(yán)重污染或突發(fā)事件污染后恢復(fù)其自然生態(tài)功能的過程中，污染物急性、亞急性毒性的危害與作用，一般指當(dāng)污染物含量超過一定閾值范圍導(dǎo)致人或生物產(chǎn)生不良或有害的效應(yīng)。因此，土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)值一般要通過大量的土壤環(huán)境污染物背景調(diào)查，系統(tǒng)的敏感生物致毒濃度研究和低水平、長(zhǎng)期或慢性暴露實(shí)驗(yàn)而獲得；而污染土壤修復(fù)基準(zhǔn)值則是通過系統(tǒng)的急性、亞急性毒性實(shí)驗(yàn)及大量?jī)?yōu)勢(shì)種群致毒濃度的研究，并適當(dāng)參照高背景地區(qū)的背景水平而獲得。
土壤環(huán)境基準(zhǔn)是土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)修訂的基礎(chǔ)及科學(xué)依據(jù)。土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)為土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定提供基礎(chǔ)依據(jù)，它是為了防止土壤污染，保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)，維護(hù)人體健康。污染土壤修復(fù)基準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的是污染土壤修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，是指被技術(shù)和法規(guī)所確立、確定的土壤清潔水平，通過土壤修復(fù)或利用各種清潔技術(shù)手段，使土壤環(huán)境中污染物的濃度降低到不足以導(dǎo)致較大的或不可接受的生態(tài)損害和健康危害的程度，是在綜合考慮土壤本身組成、環(huán)境背景水平、技術(shù)清潔水平、污染物的選擇、分析檢測(cè)方法、修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)的分類、對(duì)地下水的保護(hù)以及生態(tài)毒理學(xué)評(píng)價(jià)等因素而得到的。
土壤環(huán)境基準(zhǔn)按照土地利用類型不同可以分為城鎮(zhèn)土壤環(huán)境基準(zhǔn)（包括工商業(yè)用地土壤環(huán)境基準(zhǔn)和居住與公園土壤環(huán)境基準(zhǔn)）、農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境基準(zhǔn)和污染場(chǎng)地土壤環(huán)境基準(zhǔn)。按照保護(hù)對(duì)象不同可以分為3類：保護(hù)人類健康土壤環(huán)境基準(zhǔn)（旨在保護(hù)暴露于污染土壤的臨界人群不產(chǎn)生顯著的健康風(fēng)險(xiǎn)）、保護(hù)生態(tài)受體土壤環(huán)境基準(zhǔn)（旨在保護(hù)土壤環(huán)境中的生態(tài)受體，如植物、土壤無(wú)脊椎動(dòng)物、土壤微生物、野生動(dòng)物等不會(huì)因暴露于污染土壤而產(chǎn)生生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)）以及保護(hù)地下水土壤環(huán)境基準(zhǔn)（旨在保證通過淋溶作用進(jìn)入地下水的污染物不會(huì)對(duì)土壤下方飲用水源造成危害）。土壤環(huán)境管理應(yīng)綜合考慮土壤性質(zhì)、土壤的利用方式、污染物的行為、受體等多種因素，評(píng)估確定土壤中污染物的危害風(fēng)險(xiǎn)和濃度限值。因此，在土壤基準(zhǔn)的研究方面，也應(yīng)該根據(jù)區(qū)域土壤環(huán)境的差異性特征，按照不同的土地利用類型和不同的保護(hù)對(duì)象，分別開展土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究。
看點(diǎn)02：發(fā)達(dá)國(guó)家土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究進(jìn)展
發(fā)達(dá)國(guó)家在土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究方面已有一定的經(jīng)驗(yàn)，例如美國(guó)、加拿大、英國(guó)、荷蘭、丹麥、法國(guó)、瑞士、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)制定有立足本國(guó)國(guó)情、基于污染風(fēng)險(xiǎn)的土壤環(huán)境基準(zhǔn)值（表1）。各國(guó)制定土壤環(huán)境基準(zhǔn)值時(shí)的依據(jù)基本相同，都是以土壤污染物對(duì)人類的健康風(fēng)險(xiǎn)和土壤環(huán)境的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為基礎(chǔ)。由于各國(guó)土壤類型、土地利用方式及土壤管理政策不同，在制定土壤環(huán)境基準(zhǔn)時(shí)所考慮的通用場(chǎng)地參數(shù)、污染物暴露途徑及遷移模型、臨界人群的健康暴露風(fēng)險(xiǎn)也不同，導(dǎo)致各國(guó)土壤環(huán)境基準(zhǔn)的名稱、基準(zhǔn)值、保護(hù)對(duì)象等也存在較大差異。
美國(guó)制定的土壤環(huán)境基準(zhǔn)中所考慮的污染物種類最為豐富，達(dá)到了百余種。美國(guó)國(guó)家環(huán)保局（US EPA）采用土壤篩選值的概念，分別于1996年和2003年頒布了基于風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的土壤篩選導(dǎo)則以用于土壤篩選值的推導(dǎo)，前者致力于保護(hù)人體健康而后者致力于保護(hù)生態(tài)受體安全，當(dāng)某一場(chǎng)地土壤的污染物濃度超出篩選值時(shí)，就應(yīng)該對(duì)該場(chǎng)地進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查和研究以確定是否需要采取修復(fù)措施。土壤篩選值在推導(dǎo)過程中考慮的是常見的暴露途徑包括直接土壤攝入、皮膚吸收、飲用污染區(qū)地下水等。加拿大環(huán)境部長(zhǎng)理事會(huì)在制定的土壤環(huán)境基準(zhǔn)時(shí)同時(shí)考慮了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和人體健康風(fēng)險(xiǎn)兩種受體，分別基于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和人體健康風(fēng)險(xiǎn)制定了土壤質(zhì)量指導(dǎo)值，而最終的綜合性土壤質(zhì)量指導(dǎo)值是取兩者中的最低值。與美國(guó)相比，加拿大制定的土壤環(huán)境基準(zhǔn)新增了農(nóng)業(yè)用地的土地利用類型。歐盟委員會(huì)制訂了TGD（Technical guidance document on risk assessment），提出土壤環(huán)境無(wú)效應(yīng)濃度，可根據(jù)相平衡分配法、利用評(píng)估因子法以及統(tǒng)計(jì)外推法等計(jì)算得到。歐盟很多成員國(guó)使用TGD作為推導(dǎo)土壤基準(zhǔn)的方法。英國(guó)在土壤環(huán)境基準(zhǔn)制定時(shí)考慮了污染物對(duì)人體健康和植物的影響，制訂了土壤污染“起始濃度”，但是未給出土壤修復(fù)所需的“行動(dòng)值”。荷蘭住房、空間規(guī)劃和環(huán)境部應(yīng)用基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法確立了污染物的基準(zhǔn)值、干預(yù)值及部分污染物造成土壤嚴(yán)重污染的指示值。
看點(diǎn)03：我國(guó)土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究現(xiàn)狀
我國(guó)土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究起步較晚，主要是參考和借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，研究區(qū)域較為分散，缺乏系統(tǒng)性，難以滿足我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作的需求。目前關(guān)于我國(guó)土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究，主要是基于土壤環(huán)境污染物的背景調(diào)查和通過土壤動(dòng)物及植物的毒性實(shí)驗(yàn)而獲得的生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù)。
早在20世紀(jì)80年代末和90年代初，周啟星就利用土壤環(huán)境背景值調(diào)查研究開展土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)的研究。此后，Wu etal在土壤環(huán)境背景值研究的基礎(chǔ)上，考慮作物生態(tài)效應(yīng)，提出了我國(guó)土壤污染物Cd、Hg、Pb及As的土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)值。國(guó)內(nèi)一些研究者還根據(jù)污染物的土壤背景值確定了我國(guó)河套地區(qū)、冀東地區(qū)、江淮流域、山東省東部地區(qū)、成都市等地區(qū)的土壤中以重金屬為主的環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)值。成杭新等對(duì)中國(guó)31個(gè)省會(huì)城市4810件土壤樣品中52種化學(xué)元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，得到它們的基準(zhǔn)值。通過全國(guó)范圍內(nèi)的研究，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)值存在很大差異，因而需要建立適用于我國(guó)各地區(qū)使用的土壤基準(zhǔn)值。
目前，大多數(shù)的生物毒性實(shí)驗(yàn)都是在實(shí)驗(yàn)室中利用有限的物種進(jìn)行的。常見的用于生物毒性研究的土壤生物包括土壤無(wú)脊椎動(dòng)物（如蚯蚓、蝸牛、線蟲等）以及土壤植物（小麥、玉米、白菜、大豆等）。例如，研究者以土壤動(dòng)物（赤子愛勝蚓）及土壤植物（小麥、青菜）為受試生物，研究了土壤中甲苯、乙苯和二甲苯等苯系物、多環(huán)芳烴熒蒽以及四環(huán)素和金霉素的生物毒性。周娟等以四種不同類型的土壤為測(cè)試介質(zhì)，研究了銅對(duì)赤子愛勝蚓的急性和慢性毒性，發(fā)現(xiàn)不同類型土壤中銅對(duì)赤子愛勝蚓的毒性效應(yīng)存在較大差異。然而，建立土壤環(huán)境基準(zhǔn)應(yīng)考慮土壤污染物對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的影響。因此，研究者們利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法將有限的毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及預(yù)測(cè)模型外推到實(shí)際生態(tài)系統(tǒng)中。王曉南等以保定市農(nóng)田潮土為研究對(duì)象，進(jìn)行重金屬Cr（Ⅵ）和Pb對(duì)土壤植物（小麥、玉米、萵苣、黃瓜、白菜、大豆、韭菜、番茄）和土壤動(dòng)物（蝸牛）的慢性生態(tài)毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合搜集的本土生物毒性數(shù)據(jù)，利用物種敏感度分布法計(jì)算出Cr（Ⅵ）和Pb的土壤環(huán)境基準(zhǔn)值。至今仍沒有對(duì)我國(guó)的土壤類型開展過系統(tǒng)的土壤生態(tài)毒理學(xué)研究，致使基于我國(guó)本土物種特性和土壤類型的保護(hù)生態(tài)受體的土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)數(shù)據(jù)十分匱乏。
縱觀目前已有的關(guān)于土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取方面大多都只針對(duì)土壤本身。美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)（NRC）于2001年提出了地球關(guān)鍵帶的概念并認(rèn)為關(guān)鍵帶科學(xué)是21世紀(jì)亟需研究的重點(diǎn)科學(xué)領(lǐng)域，關(guān)鍵帶包括植物冠層、土壤層、包氣帶及含水層等，巖石、土壤、水、空氣和生物在其中發(fā)生著復(fù)雜的相互作用。土壤圈作為地球關(guān)鍵帶的核心要素，是地球表層系統(tǒng)最為活躍的圈層，土壤過程控制著地球關(guān)鍵帶中物質(zhì)、能量和信息流動(dòng)與轉(zhuǎn)化，在糧食生產(chǎn)、水分保持、過濾污染物、減緩氣候變化和保護(hù)生物多樣性等方面發(fā)揮重要功能。目前，我國(guó)在研究土壤環(huán)境基準(zhǔn)時(shí)，很少將土壤與各個(gè)介質(zhì)關(guān)聯(lián)起來(lái)，除了關(guān)注土壤生物安全、保障土壤生態(tài)安全外，還應(yīng)考慮土壤污染對(duì)大氣環(huán)境、地表徑流及地下水的影響。污染物在土壤中的歸趨主要是氣態(tài)損耗、植物根際及植物體內(nèi)運(yùn)移轉(zhuǎn)化、土壤顆粒上的吸附與轉(zhuǎn)化、匯入地表徑流以及膠體作用下縱向運(yùn)移至地下水等。污染物進(jìn)入土壤后除了可以通過被植物吸收并通過食物鏈傳遞而威脅到人類健康外，通過揮發(fā)作用進(jìn)入大氣環(huán)境以及通過縱向運(yùn)移進(jìn)入地下水的污染物也是威脅人類健康的重要途徑。因此，綜合考慮土壤污染物對(duì)大氣、地表水及地下水的影響對(duì)土壤環(huán)境基準(zhǔn)研究是十分必要的。杜文超等采用原位野外Lysimeter模擬系統(tǒng)研究了耕作條件下多環(huán)芳烴、多溴聯(lián)苯醚、納米材料等污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。該系統(tǒng)通過對(duì)建立的未擾動(dòng)的土壤中宇宙系統(tǒng)的綜合觀測(cè)，可全面評(píng)估外源污染物在土壤系統(tǒng)中的環(huán)境歸趨和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)今后開展土壤環(huán)境基準(zhǔn)研究具有重要的參考價(jià)值。
雖然我國(guó)已經(jīng)開展了一些土壤環(huán)境基準(zhǔn)的相關(guān)研究，但依然存在具有很大的局限性，難以支撐我國(guó)土壤環(huán)境保護(hù)的迫切需求。
一方面，目前已開展的研究數(shù)據(jù)量仍然較少，且數(shù)據(jù)采集、樣品處理、測(cè)定條件及方法等不一致，導(dǎo)致數(shù)據(jù)沒有可比性。因此，有必要將樣品采集、預(yù)處理及測(cè)定進(jìn)行系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。
另一方面，我國(guó)土壤環(huán)境基準(zhǔn)研究中所涉及的土壤污染物種類較少，尤其是有機(jī)污染物，應(yīng)根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況增加有機(jī)污染物及一些新型污染物，如抗生素、雌激素、納米材料、微塑料等。
在國(guó)家層面，我國(guó)環(huán)境基準(zhǔn)尚未有效地納入環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系及環(huán)境管理工作，且目前還沒有國(guó)家授權(quán)的環(huán)境基準(zhǔn)研究組織和機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致我國(guó)的環(huán)境基準(zhǔn)制訂缺乏規(guī)范性和權(quán)威性。土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究是一項(xiàng)系統(tǒng)性強(qiáng)、任務(wù)量大的工程，在土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究過程中還應(yīng)該調(diào)節(jié)好國(guó)家和地區(qū)層面相關(guān)環(huán)保部門的關(guān)系，以利于高效率和高質(zhì)量的完成土壤環(huán)境基準(zhǔn)的制訂。此外，提高公眾參與度，公開土壤環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)信息，并向公眾提供多種參與基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)修訂的渠道也是十分必要的。
看點(diǎn)04：我國(guó)土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究展望
今后我國(guó)土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究應(yīng)在以下方面進(jìn)行完善：
（1）進(jìn)一步提升對(duì)土壤環(huán)境基準(zhǔn)重要性的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)國(guó)家層面的重視、設(shè)立基準(zhǔn)專項(xiàng)等；
（2）推進(jìn)國(guó)家層面土壤環(huán)境基準(zhǔn)研究的頂層設(shè)計(jì)，進(jìn)行分區(qū)、分級(jí)、分類研究；
（3）進(jìn)行土壤基準(zhǔn)研究國(guó)家級(jí)平臺(tái)與隊(duì)伍建設(shè)，提升我國(guó)開展土壤環(huán)境基準(zhǔn)研究的整體能力；
（4）加強(qiáng)對(duì)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的借鑒及國(guó)內(nèi)資料的總結(jié)，并結(jié)合我國(guó)土壤環(huán)境保護(hù)的需求進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展。
我國(guó)土壤環(huán)境基準(zhǔn)的制修訂是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，在研究過程中應(yīng)結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家已有的經(jīng)驗(yàn)并發(fā)展創(chuàng)新，由國(guó)家及地區(qū)各相關(guān)部門、多學(xué)科研究人員共同努力完成，并需要在實(shí)踐中不斷地檢驗(yàn)，以制定滿足我國(guó)實(shí)際需要、適用于我國(guó)各地區(qū)使用的科學(xué)合理的土壤環(huán)境基準(zhǔn)值，從而更好地指導(dǎo)我國(guó)土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的制定及管理和決策。
來(lái)源：南京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)）2017年第2期
作者單位：南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
中國(guó)鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)自：微信號(hào) 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)
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