上海清宁环境规划设计有限公司 200052
摘要：随着生态环境损害赔偿制度的不断推行以及环境损害鉴定的逐渐广泛化和规范化，土壤和地下水环境损害鉴定的需求日益增多。污染源解析是土壤和地下水环境损害因果关系判定的重要环节，在土壤和地下水环境损害鉴定实践中，污染源解析的方法与技术并不成熟，为了更好地进行土壤和地下水环境损害鉴定以及更好地辅助生态环境损害赔偿制度的实行，污染源解析方法的研究非常必要。本文详细介绍了如何利用稳定同位素技术解析土壤和地下水环境损害中的污染源，以期为从事土壤和地下水环境损害鉴定的技术人员提供参考。
关键词：污染源解析；稳定同位素；环境损害鉴定；土壤和地下水
1、引言
环境损害鉴定是指鉴定机构按照规定的程序和方法，综合运用科学技术和专业知识，评估污染环境或破坏生态行为所致环境损害的范围和程度，判定污染环境或破坏生态行为与环境损害间的因果关系，确定生态环境恢复至基线状态并补偿期间损害的恢复措施，量化环境损害数额的过程。
污染源解析是环境损害鉴定因果关系分析中的一个重要环节。污染源解析通常包括两种，一种是定性地判断主要污染源，称为源识别（source identification），另一种是不仅判断出主要污染源，还要定量计算各污染源对污染的贡献比例，称为源解析（source apportionment）[1]。环境损害鉴定中涉及的污染源解析侧重于源识别，目的是为识别出并验证造成生态环境损害（相较于环境基线而言）的污染源是什么，以更准确更有说服力地分析生态环境损害与污染环境行为之间的因果关系。
土壤和地下水环境损害是目前比较常见的环境损害类型，也是目前环境损害鉴定体系研究的重点。土壤和地下水环境损害鉴定涉及的污染源解析通常是针对污染情况已知、潜在污染源已知的情形，主要工作是验证受体端与污染源具有同源性[2]。在实践中，能够应用于污染源解析的方法有指纹图谱法、同位素技术、多元统计分析方法等，本文针对土壤和地下水环境损害鉴定实际情况，介绍了稳定同位素技术在污染源解析中的应用原理及其适用的情形，为从事土壤和地下水环境损害鉴定的技术人员提供参考。
2、稳定同位素技术
2.1稳定同位素技术原理
具有相同质子数不同中子数的核素互为同位素，例如12C和13C，同位素分为放射性同位素和稳定同位素，稳定同位素在正常的地球变化过程中不会转变为另一种核素[3]。稳定同位素因其具有稳定的特点，可以应用于污染源解析。大多数污染源由特定的稳定同位素组成，其稳定同位素的组成、含量不随污染物的迁移和转化而改变，不同来源的物质稳定同位素组成特征存在差异[3]。利用同位素分析技术，测定受体端和潜在污染源的稳定同位素组成特征并加以分析比对，可以判断出受体端与潜在污染源是否具有同源性，从而识别出污染源。
2.2稳定同位素技术应用场景
在土壤和地下水环境损害鉴定实际应用中，鉴定的开展经常是不及时的，环境损害鉴定与土壤和地下水损害发生往往间隔时间较久，污染物特别是有机物容易发生分解与转化，该种情况下难以通过指纹法验证受体端和污染源的同源性。由于污染源和受体端含有的稳定同位素组成特征不会随时间改变，在污染物发生转化后，利用同位素技术来进行同源性验证是一种可行的方法。或当存在多个含有相似污染物的潜在污染源，指纹法无法识别出污染源时，同位素技术因其超越分子层面从而能够更准确地识别污染源。同位素因其稳定性还可以被用作示踪剂追踪污染物的迁移路径[2]。
目前常用的稳定同位素有碳、氢、氧、硫、氯、铅、镉、锌等，其中碳、氢、氧、氯等同位素可以被应用于有机物污染源解析，包括卤代烃污染源解析、多环芳烃污染源解析、甲基叔丁基醚污染源解析等；铅、镉、锌等同位素可以被应用于重金属污染源解析[4-5]。
综上所述，在土壤和地下水环境损害实践中，当环境损害持续的时间较长，且特征污染物为含碳、氢、氯等元素的有机物或含铅、镉、锌等元素的重金属时，适用于通过同位素技术进行污染源解析[3]。
2.3稳定同位素技术使用方法
不同来源的物质同位素组成特征不同，一般采用重同位素丰度与轻同位素丰度的比值来衡量稳定同位素的组成特征，例如13C /12C，该比值为R。当R值难以准确测定时，一般采用相对测量法，即测量待测样品R值相对于标准物质R值的千分差，该结果用δ表示[9]，δ的计算公式见（1）。
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（1）
式（1）中，R1为样品的同位素比值；R0为标准物质的同位素比值。
对于土壤和地下水环境损害污染源解析，需分别采集受体端（受污染土壤和地下水）样品、潜在污染源样品以及环境基线样品，并分别测量三者含有的具有代表性的稳定同位素组成特征（R值或δ值），当潜在污染源工艺特征明确时，其同位素组成特征也可通过查阅文献和资料获知，当环境基线中污染物浓度较低，其影响可忽略不计。之后将受体端、潜在污染源以及环境基线样品中含有的稳定同位素组成特征进行分析比较，若受体端同位素组成特征与污染源较为接近，或者介于环境基线和潜在污染源之间，且符合环境基线与受体端的污染物浓度规律，则可说明受体端污染物与潜在污染源具有同源性，否则不具有同源性。
为更精确地判断污染源对受体端的污染作用，可通过公式计算对污染源进行定量解析，计算出污染源对受体端污染的贡献比例。污染源定量解析常用的分析方法和公式包括三角图法、多元混合模型、SIAR模型等[6]。
2.4案例分析
赵多勇等人[7]以为陕西某工业区为研究区域，利用铅的三种稳定同位素（206Pb、207Pb、208Pb）解析耕层土壤中重金属铅的污染源。该案例中，研究区域的潜在污染源有铅锌冶炼活动、焦化厂燃煤以及热电厂燃煤，该三种污染源对于耕层土壤的作用主要通过大气降尘实现。为方便污染源解析，赵多勇等人采集了大气降尘、耕层土壤（0-20cm）以及背景土壤样品并检测了三者的铅稳定同位素组成特征（206Pb/207Pb和206Pb/208Pb），采用二元混合模型计算出了大气降尘对耕层土壤铅污染的贡献比例为47.5%，背景土壤对耕层土壤铅污染的贡献比例为52.5%。之后，赵多勇等人利用相同的同位素分析技术，分析得出铅锌冶炼活动、焦化厂燃煤、热电厂燃煤对大气降尘铅污染分别的贡献比例，从而计算出该三种污染源对耕层土壤铅污染的贡献比例，分别为18.43%、9.36%、19.71%。
案例中使用的二元混合模型公式见（2）。
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（2）
式（2）中，fa、fb分别为污染源1和污染源2对受体端铅污染的贡献比例，Ra、Rb、Rs分别为污染源1、污染源2以及受体端样品206Pb/207Pb（或206Pb/208Pb）的比值。
3 结论
污染源解析是土壤和地下水环境损害鉴定评估中必要的组成部分，是分析环境损害与污染环境行为之间因果关系的重要环节。稳定同位素技术具有稳定性和可追踪性，在适用的场景中能够较为科学严谨地识别出并验证造成土壤和地下水环境损害的污染源，符合环境损害鉴定公平、公正、客观、科学的工作原则。稳定同位素技术适用的场景为土壤和地下水损害持续的时间较长，且特征污染物为含碳、氢、氯等元素的有机物或含铅、镉、锌等元素的重金属。稳定同位素技术的使用方法是测量环境损害事件中特征污染物稳定同位素的组成特征，并通过公式计算各污染源对受污染环境介质的贡献率。
参考文献：
[1]Simeonov V，Einax J，Tsakovski S，Kraft J.Multivariate statistical assessment of polluted soils[J].Central European Science Journals，2005，3（1）：1-9.
[2]赵丹，徐伟攀，朱文英，张衍燊，於方.土壤地下水环境损害因果关系判定方法及应用[J].环境科学研究（7期）：1059-1066.
[3]白志鹏，张利文，彭林，朱坦，冯银厂.稳定同位素在污染物溯源与示踪中的应用[J].城市环境与城市生态，2006（04）：33-36.
[4]马红枣，潘立刚，李安，et al.单体稳定同位素分析技术在有机污染物溯源中的应用研究进展[J].农药学学报，2017（03）：15-22.
[5]杨皓，范明毅，黄先飞，et al.铅同位素在示踪土壤重金属污染研究中的应用[J].环境工程，2015，v.33；No.210（12）：143-146+159.
[6]CHENG H F，HU Y A.Lead（Pb）isotopic fingerprinting and its appli-cations in lead pollution studies in China：a review[J].Environmental Pollution，2010，158（5）：1134-1146.
[7]赵多勇，魏益民，魏帅，et al.基于同位素解析技术的大气降尘铅污染来源研究[J].安全与环境学报，2013（04）：111-114.
作者简介：邓玥（1994.5-） 女 江苏扬州 硕士研究生 研发工程师 上海清宁环境规划设计有限公司 研究方向：环境损害司法鉴定
作者简介：邓玥（1994.05）女 江苏扬州 汉族 硕士研究生 研发工程师 上海清宁环境规划设计有限公司 研究方向：环境损害司法鉴定