工业地块土壤与地下水污染风险分级方法国际比较研究*

董林明 宋景辉 曹嘉萌 李香兰 董璟琦,4# 张红振,4 周 来

(1.中国矿业大学环境与测绘学院,江苏 徐州 221116;2.生态环境部环境规划院,北京 100012;3.北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院,北京 100875;4.污染场地安全修复技术国家工程实验室,北京 100015)

随着《土壤污染防治法》的颁布实施,我国土壤环境管理制度日趋完善[1]。“十三五”时期,已开展2万多个地块调查,900余个地块纳入建设用地土壤污染风险管控和修复名录,初步掌握了重点行业企业用地潜在土壤环境风险情况[2]。进入“十四五”时期,我国土壤环境保护形势仍然严峻,各地面临着不同程度的建设用地土壤污染风险管控修复与土地开发进度之间的矛盾。《“十四五”土壤、地下水和农村生态环境保护规划》指出要“优化土地开发和使用时序”,对于地块风险分级、优先管理提出了明确要求。然而当前我国工业企业用地土壤环境管理体系尚不健全,迫切需要构建切实可行的工业地块土壤和地下水污染风险分级管理技术方法。

工业地块风险分级是开展污染地块分级分类管理的重要基础,在有限信息条件下对污染地块进行风险排序,是提升建设用地土地安全利用率、实现社会资源合理配置、支撑土壤污染精准高效治理、推动污染地块可持续风险管控的重要方法支撑。发达国家已经形成了较为完善的污染地块风险管理体系,并具有丰富的实践经验。其中,具有代表性的包括美国危害排序系统(HRS)、加拿大国家污染地块分类系统(NCSCS)、瑞典污染地块清单方法(MICS)、法国简化风险评估(SRA)和新西兰风险筛查系统(RSS)等。我国研究起步较晚,且缺少土壤和地下水系统风险分级方法。2017年,为有效推动重点行业企业用地土壤污染状况调查(以下简称“详查”),原环境保护部出台了《关闭搬迁企业地块风险筛查与风险分级技术规定(试行)》和《在产企业地块风险筛查与风险分级技术规定(试行)》,初步建立起我国工业地块风险分级方法。

在已有基础上,充分借鉴国际成熟经验,适度提前开展土壤环境调查、合理确定地块风险等级、优化治理修复与开发时序,构建精确分级的地块风险管理制度体系,是当前阶段健全我国土壤环境风险管理体系、提升土壤环境管理现代化水平、落实精准治污的迫切需求[3]。

1 工业地块环境风险分级国际经验

1.1 美 国

1980年起,美国通过《超级基金法案》逐渐建立起一套严格的污染地块管理制度[4]。为了将有限的资源优先应用于高风险、修复需求迫切的地块,美国环境保护署(USEPA)在《超级基金法案》授权下建立了“国家优先地块名录”(NPL)[5],并通过初步评估(PA)、地块调查(SI)和HRS评分等程序,建立了超级基金地块分级管理和名录管理机制[6]。其中,PA基于资料调阅、现场勘察等途径获取的地块基本信息初步评价污染地块潜在风险,对于PA评分超过28.5的地块需要进行SI[7];HRS则利用SI获得的详细数据(含采样数据)对地块进行更为全面的风险评价,最终得分超过28.5的地块经公示和确认后纳入NPL[8]。USEPA广泛汲取公众意见[9-10],对HRS不断完善,并开发了“HRS Quick Score”快速评分软件以协助评估人员开展工作。截止到2022年3月,NPL中共有1 333个地块,绝大多数都进行了HRS评分[11]。

1.2 加拿大

1989年,加拿大《国家污染地块修复纲要》明确要求优先治理风险级别高的地块。在此背景下,加拿大环境部长理事会(CCME)于1992年开发了NCSCS,对污染地块进行调查和修复优先度评价[12],并于2008年进行了更新,开发了辅助评分的电子表格。1995年,加拿大污染地块管理工作组(CSMWG)制定了10步的污染地块管理流程[13],应用NCSCS对污染地块进行综合评分与分类,评分高的地块在综合考虑其他因素后,优先采取下一步调查、修复或风险管控行动。基于NCSCS,加拿大财政委员会于2002年发布了联邦污染地块清单(FCSI)。截止目前,FCSI中共包含23 663个地块,其中4 980个需要采取下一步行动(包括2 496个优先修复地块)[14]。

1.3 法 国

法国没有污染地块专门法律,早期对污染地块的管理主要依据《基于环境保护的工业地块分类环境许可法》。20世纪90年代,法国环保署(BRGM)初步确定了以“初步场地调查(PSI)—SRA—深入场地调查(DSI)—详细风险评估(DRA)”为基本流程的污染土地分类管理方法,逐步建立了国家登记册、废弃工业地块清单、活跃工业地块清单和事故登记等制度[15]13-24。SRA方法于1997年发布后,对约200个地块进行了测试,并于2000年更新[15]19。2001年,BRGM发布《污染土地管理方法》，正式确定上述四步骤污染土地分类管理程序。

1.4 瑞 典

数百年的工业活动给瑞典造成了大量的污染地块。为查明瑞典境内的污染地块数量和分布情况,1999年起,在瑞典环保署的支持下,各县对涉及化学工业、干洗店、矿山和锯木厂等可能造成土壤和地下水污染的地块开展了广泛调查。2002年,瑞典环保署开发了MICS,用于对污染地块风险水平进行评价,以确定进一步调查和修复的优先级[16]。截止2015年,瑞典共确定了约85 000个潜在污染地块,其中约26 000个进行了潜在风险等级分类,包括1 200个极高风险地块和约8 000个高风险地块[17]。

1.5 其他典型风险分级方法

其他国家或地区的地块风险分级方法还有新西兰的RSS[18]、荷兰的Sanscrit系统[19]、美国印第安纳州评分模型[20]、欧盟的初步风险评估模型[21]等,国外的大量学者基于其国家或地区的需求提出了一些方法并辅以案例论证[22-26],为当地的地块分级管理提供了重要支撑与参考。

2 我国企业用地环境风险分级方法

2.1 重点行业企业用地土壤污染状况调查

2017年,我国启动了“详查”工作,并发布相关技术规定,初步建立了我国工业地块环境风险分级方法。“详查”包括风险筛查和风险分级两个阶段。其中,风险筛查阶段依据现场踏勘、信息采集、污染识别开展关注地块等级划分,确定关注地块分类清单[27];风险分级阶段对部分中高关注地块开展初步采样调查,依据调查结果对地块清单进行更新,并进行风险等级划分[28]。“详查”成果为“十四五”土壤污染源头管控提供了重要支撑。

2.2 其他研究基础

我国环境风险分级方法主要以重点行业企业及突发环境事件为对象。针对工业地块土壤和地下水环境风险分级基本停留在理论研究层面,且以地下水风险分级方法研究为主[29-33],但发布了相应团体标准，而对于工业地块综合风险分级方法的研究较少。早期,余勤飞等[34-35]、单艳红等[36-37]、张俊丽等[38]通过分析发达国家风险分级方法,建立了风险分类框架或流程,但未形成完整的方法体系;嵇囡囡[39]、吕星辰[40]利用模糊综合评价法建立了污染地块风险分级评价体系,但缺少案例应用与实践检验。近年来,已有研究者开始探索污染地块可持续风险管理的评价方法[41-43]。

3 风险分级方法比较与差异性分析

上述风险分级方法具有不同的政策管理背景,在数据基础、评价方法、适用阶段等方面具有各自的特点和差异。比较国际上成熟的工业地块土壤和地下水风险分级方法,分析其适用性、差异性和优缺点,对于完善我国工业地块土壤及地下水污染风险分级管理与技术体系具有重要借鉴意义。

3.1 管理目标与评价阶段

在不同的政策背景和管理需求下,各风险分级方法具有不同的管理目标与评价阶段,如图1所示。

风险分级方法的管理目标主要分为3类。一是在法律法规要求下,用于支撑国家污染地块优控名录的建立和动态更新,为下一步采取修复管控行动提供管理依据,例如美国和加拿大;二是通过对工业地块或潜在污染地块开展信息采集和普查,筛选高风险地块并支撑下一步地块管理,例如瑞典和中国;三是借助风险分级系统,对特定地块进行等级划分,以判断该地块下一步是否开展详细调查,例如新西兰和法国。

图1 部分国家工业地块污染风险分级方法与管理流程Fig.1 The risk ranking methods and classification management processes of contaminated industrial land in some countries

分级评价方法大体上可以分成两个阶段。第一阶段是基于地块基本信息的初步筛查,如美国PA、新西兰RSS和我国的风险筛查,由于早期地块信息量与准确性有限,该阶段指标丰富度和定量化程度相对较低。第二阶段是通过采样调查开展风险分级,如HRS、NCSCS、SRA和我国的风险分级阶段,包含了采样调查的详细信息,指标量化程度相对较高。

3.2 评价要素与分级方法

各风险分级系统在评价要素与分级方法上基本一致,都对污染源、暴露途径和风险受体3个要素开展评价,且分级方法主要基于迭置指数法[44-45],但在具体计算方式上存在差异(见表1)。HRS和RSS通过各要素指标得分相乘来计算总分,而NCSCS和我国的风险分级方法则通过加和计算风险得分。HANESS等[46]认为乘法运算削弱了每个独立因素对最终结果的贡献。THIESSEN[47]认为指标得分加和的方式与风险的定义相悖：即不存在受体,或没有迁移暴露途径时,风险应该为零。因此,简单加和会导致评分系统存在漏洞。通过对受体类指标进行空值处理可以发现,NCSCS最高评分可达66分(中度优先级),而我国“详查”风险分级计算可高达70分(高风险地块)。MICS方法较为特殊,通过将不同指标分级结果叠加到函数图像中来识别最终的风险等级,这种方法不需要确定指标权重,但主观性较大[48]。

3.3 评价指标与数据类型

各方法均包含污染源、暴露途径和风险受体3大类指标,但所涵盖的指标全面性和数据准确性存在差异(见表2)。NCSCS和HRS指标数量最多,其次为MICS、“详查”风险分级、“详查”风险筛查和RSS。HRS涵盖定量或半定量指标最多,其次为NCSCS和“详查”风险分级,RSS量化指标数量最少。这与各方法所应用的评价阶段密切相关,量化指标,特别是“直接观察或检测结果”必须依靠采样调查获得。

具体来说,污染源类指标包括有毒有害物质量、浓度、毒性、迁移性、挥发性、持久性和生物累积性等二级指标,HRS和NCSCS涵盖范围最全,而MICS、RSS和“详查”风险分级方法则在污染物浓度、迁移性、挥发性和持久性等方面存在不同程度的欠缺。暴露途径类指标包含地表水、地下水、沉积物、土壤和蒸汽5类二级指标,全面程度为HRS>NCSCS>MICS>“详查”风险分级>“详查”风险筛查和RSS;其中,HRS、NCSCS和MICS对5类指标均做了考虑,而“详查”和RSS未包含沉积物,且对蒸汽只有定性评估,存在一定不确定性。风险受体类指标包括人体健康、生态环境和其他影响,所有的方法都考虑了人体健康影响,但其中仅有HRS与“详查”方法考虑了本地及周边受影响的人群数量;除RSS以外其他方法都对生态环境予以考虑;而HRS和NCSCS更全面地考虑了其他影响,包括NCSCS冻土等明显地域因素。

表1 各主要风险分级方法基本情况对比Table 1 Comparison of evaluation methods in different risk ranking methods

表2 各风险分级方法主要评价指标对比Table 2 Comparison of main evaluation indicators in different risk ranking methods

此外,我国“详查”风险分级评价指标体系还对在产企业和关闭搬迁地块进行了区分,在产企业增加了企业环境风险管理水平方面的指标,如泄漏物、三废排放以及环境违法次数等。可见,与其他分级方法相比,我国“详查”风险分级方法所涵盖的量化指标并不少,但仅集中于当前管理较为关注的方面,例如土壤和地下水污染健康风险;对于管理或现实关注较少的要素,例如沉积物和蒸汽,则未作考虑或仅作简单的定性判断。这符合我国当前管理需求,但可能在一定程度上降低了风险分级结果的全面性。

3.4 不确定性与优缺点

SHA等[49]采用PA、MICS、RSS和NCSCS方法对20个地块开展评估比较,结果显示PA、MICS和NCSCS评价结果总体趋势一致,而RSS仅对极高或极低风险地块具有区分度,各方法之间具有可接受的相关性。李天魁等[50]认为“详查”风险筛查指标对大部分较灵敏或重要性指标给予了较大权重,但对于中高风险地块的区分能力相对较弱。总体而言,应用于前期信息采集阶段的筛查方法相对不确定性较大,比如RSS和“详查”风险筛查,而基于采样调查结果的风险分级方法不确定性相对较低。

各方法的不确定性主要源于以下3个方面：(1)计算方法不确定性。基于乘积或加和的风险分值计算方法存在自身的系统误差,给方法本身带来不确定性[51];(2)评价指标与信息模糊性。各分级方法中都存在较多定性评价指标,由于定量化数据的缺失和信息模糊,导致部分指标赋值具有不确定性[52]。(3)评价指标与权重分配不确定性。由于各国国情差异,不同方法考虑的暴露途径、环境介质、指标类型存在差异,对关键因素的识别和权重分配各有侧重,使得方法应用于不同类型地块时存在不确定性。

受发布时间、适用范围、应用条件等方面限制,各方法存在其优缺点(见表3)。总体上HRS和NCSCS在适用范围、指标丰富度和定量化、可靠性方面具有明显的优势,但也同时加重了信息收集和评分过程的投入;PA、RSS、MICS等方法指标相对较少、且以定性为主,便于早期开展风险分级工作,但同时也存在不确定性高的问题;“详查”风险筛查和风险分级方法分别适用于采样前和采样后,在指标丰富度、权重赋值、运算方法等方面仍有一定的优化空间。

4 对我国工业地块环境风险分级管理的启示

4.1 完善风险分级评价方法,探索建立国家分类管理制度

国际上普遍建立起了成熟的地块分级管理机制和风险分级方法,以支持名录构建或下一步管理,为落实土壤污染防治法律法规要求,最大程度优化社会资本投入产出效率,降低地块及周边区域人居健康和生态环境风险提供了科学依据。当前我国缺少切实可行的污染地块风险分级评价管理体系和技术方法。在已开展“详查”工作基础上,“十四五”迫切需要紧密衔接当前土壤环境管理要求,构建精准风险分级管理制度框架(见图2),分类完善在产企业和关闭工业地块土壤及地下水污染风险分级评价方法,出台相关技术指南规范,以支撑优化地块修复开发时序,有效指导地方政府将土壤污染风险防范纳入区域社会经济发展整体布局当中,为缓解土壤污染风险防范和土地再开发安全利用需求之间的矛盾、提升土壤环境管理全过程精准化现代化治理水平、在有限的修复资源内实现可持续综合效益最大化提供制度保障。

表3 不同风险分级方法的优缺点分析Table 3 Strengths and weaknesses among different risk ranking methods

图2 我国工业地块土壤和地下水污染风险分级技术建议框架Fig.2 Suggested framework of soil and groundwater pollution risk screening and classification technique for Chinese industrial lands

4.2 构建省级风险分级技术,支撑地块分区分类管理体系

当前我国省级污染地块名录主要通过属地已开展调查评估且需进行管控修复的地块汇总更新,名录的建立被动依靠各地土壤治理修复活动,信息建设和公开程度并不一致[53-54]。省级生态环境管理部门缺少污染地块主动发现和入库机制,尚未形成地块风险分级分类管理技术体系,无法提前识别和介入高风险地块的防控预警和监督管理,与“保护优先、预防为主”的要求仍有一定差距。

发达国家已建立起的风险分级方法直接支撑污染地块优控名录的动态更新和地块后续管理。建议在国家风险分级分类管理制度框架下,结合各省(市、自治区)主导产业、主要污染类型、水文地质特征、饮用水源地等分布情况,衔接城市规划、生态环境区划、社会经济发展等区划规划,动态更新已知的环境污染损害或调查状况,积极鼓励构建省级工业地块风险分级技术,完善和扩充本地化在产企业和关闭工业地块风险分级评价指标和参数,探索建立省级污染地块发现和入库机制,建立省级层面生态环境、规划与自然资源、工业和信息化、发展和改革委员会等多部门联动机制,逐步形成工业地块分区分类管理体系,有助于省级层面主动介入和预警防范潜在污染地块管理,亦可为推动省级土壤污染防治基金的规范使用提供依据。

4.3 研发评估决策支撑工具,强化污染地块动态清单管理

为支撑各风险分级方法应用和清单管理,国际上均开发了相应的评估决策支撑工具,以帮助管理者和技术人员便捷快速地开展风险分级评价工作。我国污染地块清单动态管理机制尚不完善,缺少可操作性强、较为完善的风险分级评价技术工具,对地块分类分级管理的技术支撑性不强。为加强污染地块土壤环境风险预防和统筹管理能力,缓解土壤污染管控修复与土地开发进度之间的矛盾,迫切需要在国家分类管理制度和省级分区分级技术框架下,完善污染地块清单动态管理技术,开发风险分级辅助分析决策支持工具,并探索区域尺度工业地块风险分级管理空间信息平台,逐步建立起规范化的区域污染地块清单管理、修复管控与安全再利用优先排序制度、方法和工具。