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千差万别的土壤准则背后考量

发布时间:2018-09-29 09:59:34  来源:互联网   阅读:0

千差万别的土壤准则背后考量

少年山里牧牛,不小心脚趾踢伤,最常见的做法是拿块土坷垃捻碎或用湿泥盖在伤口上止血,今天,全世界为土壤的污染构筑了庞大的土壤环境标准。2000年,为了强调今天的人类在地质和生态中的核心作用,诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑提出了人类世的概念。土壤污染和土壤环境标准的制订无疑是人类进入人类世并强烈影响着我们赖以生存和发展的土壤的最好注脚。

世界性范围内的土壤标准概况

表土污染已经是个世界性问题,世界上第一个土壤环境标准是由前苏联建立,到2013年,据美国科学家AA Jennings整理,全世界至少有72个联合国会员国对土壤中57个元素颁布了高达5949个规制标准。单是美国,至少有6联邦机构,46个州和行政区域、市、县、地区以及美国本土司法管辖自治区颁布了土壤环境质量标准,其重金属标准值高达1143个。除了重金属,有44个成员和四个地区对被认为会致癌和致突变的8个多环芳烃[苯并蒽,苯并(a)芘,苯并(二)荧蒽,苯并(k)荧蒽,二苯并(A,H)蒽,屈和茚并(1,2,3-C,D)芘]这类有机毒物在住宅地中的含量建立了1991个数值的标准,39个国家对其中被认为不致癌的8个多环芳烃[苊,苊,蒽,苯并(G,H,I)苝,荧蒽,芴,菲,芘]在住宅地中的含量建立了高达1791值的标准。

农药也是土壤标准制定的重要对象,有54个成员国颁布了19400个农药指导值,其中最常用的农药的指导值都在100个以上,DDT的超过300个。人类活动污染了土壤,为了保护自身,人类不得不对土壤中这些毒物制订庞大的环境质量标准体系。

无疑,标准值设置太高会让人们难以避开其可能带来的健康风险,而设置太低则会导致土壤污染修复时过度修复和招致不必要的、昂贵的费用。

不同国家的土壤标准和修复标准千差万别

在AA Jennings统计的57个元素的5949个重金属监管指导值(Regulatory Guidance Values,简称RGV)中,最受关注的8个重金属即:铅,镉,砷

千差万别的土壤准则背后考量

,镍,铬,汞,铜,锌,每个元素至少有300个监管指导值,最多的是铅高达409个,其次是镉400个、砷387个、镍374个、铬(VI)373个、汞362个、铜354个、铬(III)354个,最少的锌为351个。美国对这8个重金属的土壤标准数值总数达1191个。很有趣的是这些值的重金属监管指导值差别很大,如铅的指导值从0.78到3600mg/kg,跨度达3.6个数量级即4615倍,砷的指导值从0.0016到12900 mg/kg,相差达到6.9个数量级、镉的指导值范围从0.08到83000 mg/kg,跨度有6.0个数量级即倍,镍的指导值变化幅度在3.0到47000 mg/kg,跨度4.2个数量级、铬(VI)指导值范围从0.05到110000mg/kg,跨度有6.3个数量级、铬(III)的指导值变幅为0.4到960000mg/kg,跨度6.4个数量级、汞指导值变幅为0.0005到1200mg/kg,跨度6.4个数量级、铜指导值变幅为3.0到60000 mg/kg,跨度4.3个数量级、锌指导值变幅在8.0到190000mg/kg,跨度有4.4个数量级。

以镉为例,看全世界的土壤标准

在全球所有的土壤标准中,镉的标准值有400个,最低的是2005年拉脱维亚制定的0.08 mg/kg,最高值为美国俄亥俄州环保局规定的83000 mg/kg,相差6.0个数量级(百万倍),当然,这些标准值的90%的数值都在100mg/kg以内。将400个标准值从小到大进行作图,分析其数值分布曲线,可以发现数个数值族,即很多标准都落在同一数值上,如70mg/kg这一数值的标准有18个, 20 mg/kg的有21个,10 mg/kg的有29个, 2 mg/kg的有24个,1 mg/kg的有29个。以上这些数值共有121个,占400个镉标准值的30%。

目前美国EPA的监管指导值为70mg/kg,18个指导值的其他机构主要是美国各州或机构(NASA/ DOE,亚利桑那州,阿肯色州,科罗拉多州,爱荷华州,缅因州,蒙大拿州,新墨西哥州,俄亥俄州,田纳西州,佛蒙特州和怀俄明州)颁布的土壤值,此外两个值来自西班牙和马来西亚。

澳大利亚,保加利亚,克罗地亚,芬兰,法国,格鲁吉亚,德国,新西兰,俄罗斯,瑞士和中国台湾,美国土著部落(印第安人斯波坎部落)等21个国家和地区将土壤镉的监管指导值定位在20 mg/kg。

奥地利,保加利亚,加拿大,克罗地亚,芬兰,法国,德国,匈牙利,以色列,韩国,拉脱维亚,马其顿,挪威,俄罗斯,西班牙和英国以及美国加州等国家和地区所定的土壤镉监管指导值为10 mg/kg。

将土壤镉监管指导值定为1 mg/kg的国家和地区共有29个,包括白俄罗斯,波斯尼亚和黑塞哥维那,保加利亚、中国(2007)、克罗地亚、丹麦、芬兰、德国、匈牙利、爱尔兰、马耳他、墨西哥、新西兰、波兰、俄罗斯、斯洛文尼亚、西班牙、坦桑尼亚、土耳其、英国、东非共同体和欧盟。

我国1995年制定的土壤环境质量标准(GB)将pH

在土壤污染修复方面,修复的标准值同样相差极大。比利时法兰德斯技术研究院(VITO)的Provoost和Cornelis与荷兰公共卫生与环境国家研究院(RIVM)的Swartjes共同著文“Comparison of Soil Clean-up Standards for Trace Elements Between Countries: Why do they differ?”仔细对比和分析了法国,德国,英国,荷兰,挪威,瑞典,瑞士,加拿大和美国以及比利时弗拉芒地区10个国家的土壤修复标准。这10个国家和地区工业用地的土壤修复标准相差高达三个数量级(1000倍),在这8个重金属元素中,工业区的差别倍数最大的是镉,范围从1~1400毫克/千克,相差1400倍,其次是铬(III),范围从87~100000毫克/千克,相差1149倍,最小的是铅,范围从300~2500毫克/千克,差8倍。

标准背后的考量

Provoost等对比10个先进国家的土壤修复标准后指出,修复标准的差别是基于以下五个因素的考量:

1.法律框架下的保护对象不同。所有国家的土壤标准值都旨在保护公众健康,而一些国家如荷兰、瑞典、挪威、加拿大还保护土壤生态系统本身,挪威、瑞典和加拿大还进一步地扩大到地下水和地表水,避免污染物向地下水的淋溶和向地表水的迁移。

2.土地利用类型划分不同。大多数国家以土壤的利用类型(农田、居住、休闲、商业、工业或其他功能地块)来分级。不同类型的土壤的重金属标准值相差非常大。

3.标准推导的模型、参数、人群毒理(toxicological)和生态毒理(ecotoxicological)标准不同、模型边界条件(如土壤-植物间的转移系数不同,土壤对人体的暴露途径设置不同。

如美国居住用地考虑的土壤对人体的暴露途径包括1)直接土壤摄入,2)呼吸摄入含挥发性污染物的降尘,3)摄入土壤污染物迁移污染的地下饮用水,4)皮肤吸收,5)摄入受污染土壤污染的自种农产品(000061,股吧),6)挥发性污染物迁移进入地下室。

而澳大利亚标准居住用地考虑的曝露途径则是1)直接口腔摄入土壤颗粒和降尘,2)直接呼吸摄入土壤颗粒,3)直接土壤皮肤接触,4)消耗自种水果和蔬菜。

在模型开发和应用上,比利时用的模型为Vlier-Humaan模型,荷兰为CSOIL模型,而英国为CLEA模型,多个国家根据本国的情况开发和应用了各种的模型。

4.标准的名称和含义不同,众多的土壤监管指导值有各种各样的名称,例如土壤筛选值、清洁值、触发值、目标值、干预值和指示值等等。荷兰和瑞典施用土壤监管指导值来确定是否需要修复行动,而在比利时,其修复行动是否启动取决于在1995年10月29日制定的土壤法令之后土壤是否遭受新的污染,对于这之前发生的污染,土壤监管指导值用来启动详细的土壤调查。德国土壤修复框架包含两个层次,评价值和行动值.当土壤超过评价值,就启动附加的土壤调查,而超过行动值土壤就需要修复了。

5.政治因素。美国对土壤的人体暴露带来的致癌风险设置非常严格,其所用的个体终身曝露的致癌风险为百万分之一,即100万人有一个人致癌的风险,而比利时设置的致癌风险为十万分之一,荷兰设置的是万分之一,相差达100倍,这类设置纯粹是人为的,带有较强的政治因素。

从各个国家的标准比较来看,我们对土壤污染及其超标倍数需要客观地理解,大可不必为超标倍数所吓倒(如2014年湖南底泥砷超标735倍引发的事件)。

各个国家的生活、生产、地理地质特征、污染特征等等千差万别,因此标准千差万别很容易理解。当然,土壤环境质量标准的制订的最基本目的是保护本国人的人体健康,因此土壤环境质量标准和土壤修复标准都需要根据各国的实际情况量身定制。

我国的土壤环境质量标准1995年颁布,2008年征求意见稿胎死腹中,而今年新的《土壤环境质量标准》(农田、场地)的修订草案正在进行第二次征求意见。新的标准能否确实有效地保护国民健康,我们拭目以待。

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