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土壤环境质量重金属标准的独立性与依存性是指其土壤环境标准赋值时的依据。依据土壤背景状况所建议之土壤自然质量保护基准值或目标值,视为赋值的独立性;而将土壤作为资源利用或健康与生态风险评估时所规定之元素的限量值,称为赋值的依存性。
文中讨论了土壤环境质量标准制定的原则与方法,论述了独立性、依存性和两者之间的关系。土壤环境质量标准赋值的独立性是主动保护土壤资源的需要,通常以背景值为依据获得土壤自然质量保护基准值,它不以土壤资源利用的差异而改变,是保护土壤自然环境质量的目标值;可以土类为单元制定全国标准,土壤重金属可用总量标示。
土壤环境质量标准赋值的依存性是土壤作为资源利用的需要,基准或标准受制于多种因素,因而具有依存性和相对性,很难给出一个全国的统一标准,可由产业部门和地方单位制定,以重金属总量或可提取态标示均可。
就农产品产地而言,可从食品污染物限量或其他火山的指标推导土壤临界值。在全面考虑土壤环境质量的独立性和依存性的基础上,建议土壤环境质量的保护应该从简单的依靠质量标准,过度到以污染物负载容量为依据的管理模式——一个新的土壤环境质量的管理思路,它强调了外源物质的动态平衡,以切实保障土壤资源的可持续利用、坚守18亿亩耕地红线和粮食安全。
近年来,国人对“重金属”这一术语几乎是家喻户晓,其原因通常与环境污染和食品安全有关。重金属通常是指相对密度大于5.0的金属元素,在自然界中大约存在45种。土壤中一些重金属是为人体必需的微量元素,其过量或不足都有可能引起生长与生育障碍。
1996年FAO(联合国粮农组织)/IAEA(国际原子能机构)/WHO(世界卫生组织)的营养专家基于1973年以来对微量元素的研究和进展,将微量元素分为三类:
第一类为人类必需的有I、Zn、Se、Cu、Mo、Cr、Co、Fe等8种;
第二类为人体可能需要的微量元素有Mn、Si、Ni、B、V等5种;
第三类为本身有潜在毒性,当在低剂量时可能具有必需功能的微量元素有F、Pb、Cd、Hg、As、Al、Li、Sn等8种。
其中Zn、Cu、Mo、Cr、Co、Fe、Mn、Ni、V、Pb、Cd、Hg、Sn均为重金属。As为类金属,但因其化学性质和环境行为与重金属有相似之处,通常也归属于重金属范畴进行讨论。
由于土壤中铁和锰含量较高,因而一般不太注意它们的污染问题,但在强还原条件下,铁和锰所引起的生物毒害亦应引起足够的重视。
在现实生活中,“重金属”虽然是环境领域论文中一个相当流行的术语,但亦有着诸多的误解。人们往往将这一类金属等同于“污染和毒害”,与“有毒有害”相联系,认为它们是“坏金属”,是“妖魔鬼怪”,但这在化学或者毒理学数据中并无根据。
因此,有些学者批评概念性术语“重金属”既没有意义又具有误导性,强烈地认为应该废除。然而,笔者认为在没有公认的、科学严谨的术语替代之前,以金属物理性质“密度”为依据划分的“重金属”一词,可能在相当长的时间内仍然是为公众所熟悉和最可接受的概念,但必须客观地评估其利弊。
重金属的环境问题是我国环境保护领域的重要课题,其中农产品产地重金属污染防治是农业部和财政部重金属污染综合防治“十二五”规划的主要内容,其重点之一是土壤环境质量重金属影响的评估。
土壤环境质量是指在一定的时间和空间范围内,土壤自身性状对其持续利用以及对其他环境要素,特别是对人类或其他生物的生存、繁衍以及社会经济发展的“适宜性”,是土壤环境“优劣”的一种概念,它与土壤遭受外源物质的侵袭、累积或污染的程度密切相关,是“特定需要之环境条件”的量度。
土壤环境质量依赖于土壤在自然成土过程中所形成之固有的环境条件、与环境质量有关的元素或化合物的组成与含量、土壤利用过程及其动态变化,同时应考虑土壤作为次生污染源对整体环境质量的影响。
土壤环境质量的研究和应用对于我国土壤资源保护、农业安全、食品安全、生态安全都具有极为重要的理论和现实意义。土壤环境质量的评估是由其质量标准为依据而进行的。
质量标准是土壤环境质量研究的重点内容之一。土壤环境质量标准是国家或地方政府为保护土壤资源、或在土壤资源利用中为保护特定对象的健康与安全、所规定之土壤中某种元素或化合物的限量值。
我国第一个“土壤环境质量标准”(GB15618-1995),于1995年由当时的国家环境保护局和国家技术监督局联合发布,并于1996年3月1日实施。应当认为,该标准对于我国土壤环境质量标准的制定与完善是一个良好的开端,通过实践的检验与总结,近年来很多学者从不同的角度提出了有关土壤环境质量标准的修订或重新制定的建议,一些学者强调了“现行标准修订的最终目的是要建立保护生态和人体健康的“土壤环境和健康质量指导值或标准”,服务于污染场地或土壤的识别及风险管理;同时还需制定保护土壤资源的“土壤自然质量指导值或标准”,类似的论述或建议此前亦曾有报道。
然而不幸的是,在实践中无论是政府部门还是科研机构对土壤自然质量的保护问题并未引起足够的重视,缺乏与土壤固有性质相关的、独立的保护标准,其标准赋值几乎全部与生态安全和农产品品质等有关,均将土壤作为资源利用时的质量要求而忽略了土壤自身的保护。
标准赋值的科学性、实用性和时代性是土壤环境质量的核心问题之一,它具有自然和社会影响的双重属性。在已有文献的讨论中,主要关注在土壤资源利用中的污染物限量问题,即标准赋值的依存性,它主要服务于污染场地或土壤的识别及风险管理;而对如何保护土壤本身这一不可再生的自然资源,即标准赋值的独立性考虑较少;同时,在土壤环境质量评价参比值的选择方面亦相当混乱。
本文就我国土壤环境质量重金属标准赋值的独立性和依存性及其相互之间的关系进行了讨论,以供制定和应用相关标准、土壤环境质量保护措施时参考。
1 土壤环境质量标准制定的原则与方法
土壤是一个十分复杂的多介质开放系统,具有固体、液体和气体的多相组成,含有纳米级到大质量的矿物颗粒和有机质,它涉及许多相互影响的非平衡化学过程。
环境标准的制定是以环境基准(临界值)为主要依据,而环境基准的获得主要是在实验室分析或可控条件下的试验结果,因而如将稳态条件下所获得的结果延伸到自然状态下,应该根据具体情况谨慎处理,它是一个复杂的系统工程。
从本质上来说,目前对中国土壤环境质量标准的建立原则和方法从早期探索到近期研究,在学者之间并无太大的分歧,大多认为:
1) 由于土壤是一个十分复杂的体系,土壤环境质量标准应该是包含多种标准的系列标准或标准系列,应该根据不同的需求制定不同的标准,无需求大求全。
2) 从土壤质量的本质考虑,在土壤环境质量标准的制定中应该考虑其性质的“固有”状态和“动态”变化,必须与土壤类型、利用与管理方式紧密相连。
3)从“固有”状态考虑,应该制订以保护土壤资源自身为目标的“土壤自然环境质量保护限量标准”,根据不同的土壤类型,以背景值为依据(地球化学法),可藉以中国土壤系统分类或分类系统中的土类为基本单元。这一标准应该有严格的要求,且具有惟一性,是保护土壤自身资源的目标值。
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