重金属废水污染农田土壤事件环境损害评估研究

毛金群 康俭成 黄婉玉 高庚申*

(1.贵州省环境科学研究设计院,贵阳 550081；2.贵州省煤田地质局一五九队，贵阳 550081)

目前，我国正处于工业化、城镇化加速发展时期，国内重大环境污染事件频繁发生，国家及公众环境安全面临严重威胁。2015年12月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《生态环境损害赔偿制度改革试点方案》。目前，生态环境部已出台相关环境损害评估技术规范文件：《突发环境事件应急处置阶段环境损害评估推荐方法》(第II版)；《生态环境损害鉴定评估技术指南 总纲》，《生态环境损害鉴定评估技术指南 损害调查》；《生态环境损害鉴定评估技术指南 土壤与地下水》。总体来说，现有环境污染损害鉴定评估技术规范和管理机制缺乏可操作性，环境监测、生态调查、环境标准、技术规范等存在不足，环境污染案件在审理时仍存在许多技术难题需要解决[1-3]。本文以某化工厂含重金属废水污染农田土壤事件为例，根据目前环境损害鉴定评估的相关规定，探索了环境污染损害评估的方法，讨论了在实际案例中遇到的问题，以期为科学合理地评估农田土壤污染事件的环境损害提供参考。

1 事件概况

2015年7月，有人举报贵州省某化工厂未经审批擅自将危险废物作为生产原料。当地环保局立即开展调查，又发现厂区雨污分流不彻底，生产原料堆棚存在漏雨情况，且设有露天临时堆渣场。雨水冲刷生产原料、废渣后从厂界边坡及循环冷却水池下方流出，排入厂区周边的农田及河流中。经地方环境监测站取样检测，生产原料淋溶水中锌的浓度超过《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)2330倍，严重超标，对环境造成巨大影响；废渣堆场淋溶水的pH值小于4，呈较强酸性，对周边环境及农作物存在严重污染风险；淋溶水流经区域土壤中的锌、铅、砷、镉、汞含量均呈现不同程度超标。

2 污染源调查及评估范围的确定

2.1 现场勘查

该厂位于贵州省某经济开发区规划范围内，周边土地现状主要为林地，零星分布有几家工业企业。厂区西侧的一号区域介于厂区污水处理站与某河之间，面积约3 600 m2，该区域为山体峡谷谷底，雨水从厂界向河流方向汇流。厂区东侧的二号区域为农田，约39 500 m2，主要种植水稻、玉米、油菜、小麦及蔬菜农作物。农田外侧距厂界约150m为某省道。污染场地不涉及自然保护区、饮用水源地保护区、生态红线等特殊环境敏感区。

根据现场初步调查，该厂造成的污染后果较为严重，厂区内露天堆放废渣，原料堆棚中存有生产原料约100吨，堆棚围墙周边存在裂缝，并有黄色、黑色流水痕迹，淋溶水流经区域内土壤存在黄褐色污染带，土壤上方出现农作物枯死、植株发育迟缓等现象。见图1a～f照片。

a.厂区污水排放渠矿渣沉积物及侵蚀痕迹

b.冷却池溢流口

c.原料堆棚内积水向外漫流

d.堆棚外底部侵蚀痕迹

e.原露天矿渣堆场地面墙壁侵蚀痕迹

f.厂区边坡雨水径流图1 厂区排污与农田土壤污染因果关系判定照片

2.2 环境损害确认

2.2.1 基线确认

根据《环境损害鉴定评估推荐方法》，基线的确认方法有: ①利用污染环境或破坏生态行为发生前评估区域的历史数据; ②利用未受污染环境或破坏生态行为影响的相似现场数据; ③利用模型计算。本次事故发生地点上游2km处农田土壤检测数据作为基线；淋溶水以《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)作为评价基准。

2.2.2 因果关系判定

现场核查发现，企业厂区雨污分流不彻底，矿渣临时露天堆存，原料堆棚挡墙低且漏雨，堆棚内地面积水形成径流，沿厂界边坡流入农田，企业污水经处理后采用管道方式由厂区西北侧的排污口经一号区域排入河流，雨季时冷却水池内的废水产生溢流，废水流经沿途的一号区域土壤受到重金属污染。厂区北侧的矿渣露天堆场以及原料堆棚内的雨水淋溶水，沿着厂界边坡向下流经厂区东北侧围墙下方雨水口后，流入二号农田区域，最终进入地势低洼的水田内，二号区域农田土壤出现重金属污染(图2)。此外，企业生产过程中产生的工业粉尘、工艺废气中也含有少量重金属，随大气沉降或降雨进入厂区周边的农田中，也是造成土壤重金属污染的原因之一。

图2 雨季淋溶水污染农田路径示意图

生产原料和废渣浸出毒性实验结果显示，镉、锌等重金属超标，原料堆棚渗漏水、农田水均出现锌超标，一号区域、二号区域土壤中锌、镉超标严重，农田土壤污染物与该公司的原料、废渣中的重金属成分具有同源性。

2.3 环境损害量化方法

2.3.1 损害评估范围识别

根据《环境损害鉴定评估推荐方法》(第 II 版)，环境损害鉴定评估的主要工作内容包括污染物属性鉴别、损害确认、因果关系判定和损害数额量化。损害量化主要包括人身损害，财产损害，生态环境损害，应急处置费用和事务性费用。由于在本次事件中未造成人员伤亡及财产损失，本次环境损害量化主要包括应急处置费用、生态环境损害以及事务性费用。

2.3.2 应急处置费用量化

应急处置费用鉴定评估内容包括污染清理、污染控制、应急监测、人员转移安置等费用合理性的判别与数额的计算。

2.3.3 事务性费用量化

事务性费用鉴定评估内容包括环境监测、信息公开、现场调查、执行监督等费用合理性的判别与数额的计算。

2.3.4 生态环境损害量化

生态环境损害鉴定评估内容包括生态环境基线的确定、生态环境损害的确认、污染环境或破坏生态行为与生态环境损害间的因果关系判定、生态环境损害修复或恢复目标的确定、生态环境损害评估方法的选择、环境修复或生态恢复方案的筛选、环境修复或生态恢复费用的评估等。

3 结果与分析

3.1 污染物属性鉴别

公司生产原料及废渣的浸出毒性鉴别结果显示：生产原料浸出毒性中镉浓度是《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)标准限值的5倍；废渣浸出毒性中锌浓度超出《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)标准限值近26倍，企业生产原料及废渣浸出实验中，存在镉、锌浓度超标情况，属于含重金属类危险废物。

3.2 水质监测结果

公司循环冷却水池排口、原料堆棚渗漏水、围墙外农田水的检测结果，按照《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)评价，冷却水溢流口锌超标13倍，汞超标约10倍；原料堆棚渗漏水中锌超标2330倍，原料堆棚围墙外的农田水中锌超出《农田灌溉水质标准》(GB 5084-2005)标准限值820倍，严重超标。

3.3 土壤监测结果

以背景值作为标准进行土壤污染程度分析，结果一号区域4个采样点位中，镉、锌100%超背景值，最大超标倍数分别为68.9、66.5倍。二号区域的32个旱地土壤样品中，锌、镉、汞分别超标93.8%、87.5%、71.9%，最大超标倍数为39.2倍、24.6倍、27.6倍。26个水田土壤样品中，锌超标100%，最大超标倍数为90.1倍，镉超标73.1%，最大超标倍数为43倍。

总体来说，周边土壤中汞、镉、锌超标较严重，远远大于对照点土壤中的含量，表明土壤已受到企业排污影响。

从农田土壤剖面样品检测结果来看，淋溶水流经区域的旱地土壤纵向污染较严重，采样深度为1.4 m的剖面仍呈现重度污染，说明重金属随着淋溶水向土壤深层迁移和累积；水田中的重金属污染主要集中在0～0.2 m的表层土壤，污染程度为重度污染，而0.2～0.4 m的土壤污染程度为无污染或轻微污染，受土质影响重金属向深层迁移的能力较弱，具体见图3。

图3 评估区域农田土壤纵向污染分布

3.4 农作物监测结果及人体健康分析

采用《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)进行评价，16个稻谷样品中，汞、铅、砷、铬含量100%超标，最大超标倍数分别为5.8、17.2、9.9、20.7倍，个别样品的镉、锌含量超标；11个玉米样品中的铅、铬超标较严重，超标率分别为72.7%、63.6%，最大超标倍数分别为0.7、1.1倍，其中1个样品中的汞含量超标；1个辣椒样品的汞、镉、铅、铬均超标，其他重金属含量达标。综上所述，厂区周边农作物受到排污影响，重金属污染较严重。

经口摄食农作物暴露剂量Intake(mg/kg·d)：

Intake=(CF×IR′×FI×EF″×ED)/(BW×AT)

非致癌风险HI：

HI=Intake/RfD/1000000

致癌风险R：

R= Intake×SF/1000000

式中，AT——接触时间，取一年365d

BW——体重，取成年人平均体重63kg

CF——粮食中重金属含量，mg/kg

EF"——暴露频率，每天三顿，1095顿饭/a

ED——暴露持续时间，取70a

IR'——农作物摄入率，根据贵州省统计年鉴，2001-2013年农村居民人均年消费粮食149.1～211.5 kg、蔬菜95.5～136.3 kg，随着经济条件改善，城乡居民饮食结构中蛋、奶、水产品、瓜果类食物消费量不断增加，粮食、蔬菜消费量逐年减少，取低值进行估算，则稻米0.08 kg/顿、玉米0.03 kg/顿、蔬菜0.08 kg/顿

FI——被摄入污染源范围(0～1.0)，取1

RfD——某种非致癌物经口摄入途径的参考剂量(mg/kg/d)

SF——致癌斜率因子

农民持续70年摄入受污染农作物的人群健康风险估算结果见表1，不同污染区的农作物摄入非致癌风险值为1.75E+03～3.83E+03，为不可接受风险水平；致癌风险值为1.21E+02～1.91E+02，超过10-4，属不可接受风险水平。污染农田的农作物摄入的人群健康风险远超过可接受水平，必须采取相应措施降低当地农民的健康风险。

从各种污染物对健康风险的贡献来看，非致癌风险中铬的贡献最大，不同污染区贡献率在39.4%～62.0%，其次为砷(12.3%～28.8%)和锰(14.0%～17.4%)；致癌风险几乎全部来自铬的贡献，不同污染区的铬贡献率均超过99%。

表1 不同土壤质量分区农作物摄入健康风险

4 环境损害量化结果

4.1 应急处置费用量化

本事件应急处置费用主要包括3个方面: 污染清理、污染控制与应急监测。事故并未造成周边居民的疏散、转移和安置，因而无人员转移内容。根据事故参与方调查结果信息反馈，应急处置费用共计75.55万元，汇总详见表2。

表2 应急处置费用汇总表

4.2 生态环境损害量化

4.2.1 土壤修复费用

鉴于目前国内农田土壤修复技术尚不成熟，且污染土地面积较小，污染程度较重，未来仍有可能受到企业大气污染物沉降、厂区初期雨水影响。同时污染地块位于经济开发区范围内，一号区域位于规划的公共绿地范围内，二号区域位于规划的工业用地范围内。因此，不建议二号污染地块实施修复后仍作为农田使用，可以考虑修复后先进行植被恢复。

一号地块场地狭窄，施工条件差，可选择植物恢复法进行修复；二号地块初步按照三种方案考虑：①客土法，对表层污染土壤进行剥离，置换为清洁的理化性质相近的土壤；②植被修复法，由企业按照铜仁市耕地征用补偿标准，对土地所有者实行经济补偿，并采用富集植物对场地进行修复，修复达到要求后恢复地表植被；③化学钝化+植物修复联合方法，污染农田土壤修复达到要求后恢复地表植被。

综合考虑经费、操作难易程度、修复效果等因素，二号地块推荐采取方案三，土壤修复后恢复生态植被，一号区域、二号区域土壤修复估算费用约为445万元，见表3。

表3 污染区域土壤修复方案比选

4.2.2 期间生态损失

污染地块现状为农田，主要种植粮食作物，因企业淋溶水排放导致土壤污染，产出的粮食作物无法食用，基本丧失农田生态服务功能。本次评估，未对区域地表水、地下水污染状况进行检测分析，因此期间生态损失仅考虑农田服务功能丧失的损失。

将污染土地调整为林地，根据刘宇等人的《土地利用变化对生态系统服务价值的影响—以贵州省为例》[4]，土地功能调整后林地生态系统较之前的农田生态系统的生态服务功能价值有明显增加，见表4。企业自2011年开始使用含重金属原料并逐步影响周边土壤环境，至今已有7年，土壤修复+植被基本恢复到区域其他林地的生物量大概需要4～6年，则污染地块期间生态损失约为3118.2元/(年·hm2)×59.3亩×(7+6)年≈16万元。

表4 贵州省各类土地生态价值系数

5 讨论

依据《环境损害鉴定评估推荐方法》(第 II 版)，事务性费用是指污染环境或破坏生态环境行为发生后，各级政府与相关单位为保护公众健康、公私财产和生态环境，减轻或消除危害，开展环境监测、信息公开、现场调查、执行监督等相关工作所支出的费用。应急处置费用是指突发环境事件应急处置期间，为减轻或消除对公众健康、公私财产和生态环境造成的危害，各级政府与相关单位针对可能或已经发生的突发环境事件而采取的行动和措施所发生的费用。事务性费用与应急处置费用存在部分类别重合现象。且事务性费用未细化，未说明是否包括公职人员的差旅、餐食、通讯、租车等费用，不利于实际案例中各类费用的归类与核算。建议对事务性费用进一步细化，进行更明确的定义，以便更快捷准确评估环境损害事件中的各类费用。

6 结论

(1)本文以重金属废水进入农田为例，对应急处置费用、生态环境损害费用进行了量化。

(2)采用基本恢复与补偿性恢复对受损农田采取环境修复措施。参考市场修复单价，筛选修复方案，选择可行的环境恢复至生态基线的修复方案。考虑农田的生态服务价值功能，在修复期间，估算土壤的期间生态功能损失。

(3)本次废水污染农田环境事件环境损害量化数额共计5 360 570元，其中应急处置费用750 570元、生态环境损害费用4 610 000元。