發達國家污染場地數據庫系統建設及其對我國的借鑒

許亞飛，余勤飛，畢如田，丁瓊，吳廣龍，李發生，侯紅*

1.環境基準與風險評估國家重點實驗室，中國環境科學研究院，北京 100012

2.山西農業大學資源與環境學院，山西 太谷 030801

3.環境保護部環境保護對外合作中心，北京 100035

發達國家污染場地數據庫系統建設及其對我國的借鑒

許亞飛1，2，余勤飛1，畢如田2，丁瓊3，吳廣龍3，李發生1，侯紅1*

1.環境基準與風險評估國家重點實驗室，中國環境科學研究院，北京 100012

2.山西農業大學資源與環境學院，山西 太谷 030801

3.環境保護部環境保護對外合作中心，北京 100035

污染場地數據庫系統建設是實現國家污染場地管理的重要內容。發達國家對污染場地的管理起步較早，已逐漸在污染場地分類機制的基礎上形成了各自的污染場地管理體系，并建立了污染場地數據庫與信息管理系統，使污染場地的管理逐步走向規范化、信息化。我國污染場地管理工作尚處于初級階段，污染場地數據庫與信息管理系統建設還有待深入探討和研究。詳細闡述了美國、加拿大污染場地數據庫系統構建思路，在分析國內污染場地信息管理系統現狀的基礎上，探討其對我國污染場地數據庫和環境管理信息系統建設的重要借鑒意義。

污染場地；數據庫系統；信息管理

近年來，隨著我國經濟的快速發展，工業化、城鎮化進程的加快，由于工業“三廢”的不恰當處置，礦區尾礦的不合理堆放，油氣開采以及大量的城市工業區污染企業關停或搬遷等造成的污染場地將成為城鎮建設用地被再次開發利用，環境隱患尤為突出[1-3]。隨著我國污染場地污染問題的日益凸顯，環境管理部門對土壤環境數據管理和信息共享的要求也不斷提升，利用數據庫系統對場地環境信息進行采集、存儲、統計分析、支持決策以及應急預警等已成為土壤環境管理工作的一項重要手段[4-5]。美國、加拿大對污染場地的管理起步較早，逐漸在污染場地分類機制的基礎上形成了各自的污染場地管理體系，并建立了污染場地數據庫與信息管理系統，使污染場地的管理逐步走向規范化、信息化[6]。

我國污染場地管理工作尚處于起步階段，底數嚴重不清，有關污染場地的政策法規、技術規范還不完善，也沒有形成完整的污染場地環境管理體系，污染場地數據庫與環境管理信息系統建設還有待深入探討和研究[7-9]。我國已將污染場地環境管理納入全國土壤環境保護“十二五”規劃，并建議環境保護部組織開展污染場地排查，進行污染場地環境風險評估，建立污染場地數據庫和環境管理信息系統[10]。筆者通過對美國、加拿大等污染場地數據庫系統的介紹及比較分析，以期為我國污染場地數據庫和信息系統構建提供方法和相關借鑒。

1 發達國家污染場地數據庫系統建設

1.1 美國

1.1.1 超級基金場地管理程序

1980年，美國通過了《環境應對、賠償和責任綜合法案》(Comprehensive Environmental Response, Compensation and Liability Act，CERCLA)，通常稱為超級基金法案。在該法案的指導下，美國建立了超級基金場地管理制度，從環境監測、風險評價到場地修復都制定了標準的管理體系，為美國污染場地的管理和土地再利用提供了有力支持[11]。超級基金制度授權美國國家環境保護局(US EPA)對全國污染場地進行管理，并責令責任者對污染特別嚴重的場地進行修復。US EPA在超級基金制度的指導下建立了超級基金數據庫系統(Comprehensive Environmental Response，Compensation and Liability Information System, CERCLIS)專門對污染場地修復進行監督和管理。美國政府或個人識別潛在污染場地，經預篩選程序將符合條件的污染場地登記到CERCLIS中，由專門機構對場地進行初步評估(preliminary assessment，PA)[12]和場地調查(site inspection，SI)[13]，經危害排序系統(hazard ranking system，HRS)評分后，根據其評分結果將可能對人體健康和生態環境造成重大損害的場地列入國家優先控制名錄(National Priority List, NPL)[14]。US EPA或委托機構對納入NPL名單的污染場地展開調查工作，并設計修復方案，采取相應的修復行動，修復達標后一般還需進行5年的跟蹤監測，確定穩定達標時，可將其從NPL中刪除(圖1)[15]。

圖1 美國超級基金場地管理程序Fig.1 The complete process of US EPA′s superfund sites management

1.1.2 污染場地危害排序系統

HRS是一個基于數值的初步篩選工具，是US EPA將不受控的污染場地列入NPL的重要機制。HRS依據PA和SI的調查結果，利用結構化的方法從地下水遷移(飲用水)、地表水遷移(飲用水、食物鏈、敏感環境)、土壤暴露(常駐人口、附近人口、敏感環境)和大氣遷移(人口、敏感環境)4個遷移途徑對污染場地進行評分，并使用均方根公式計算場地遷移途徑的總分值。HRS為每個污染場地賦予1～100間的數值，當其HRS評分結果大于28.5時，經US EPA審核后方可將其列入NPL[16]。NPL是US EPA決定污染場地是否需要更深層次調查的重要依據，其數據每年會定期更新2次。截至2013年3月1日，美國NPL的最終清單中共有超級基金污染場地1 312個，其中非聯邦污染場地1 156個，聯邦設施場地156個[17]。

1.1.3 超級基金數據庫系統

CERCLIS是由US EPA專門維護的官方污染場地數據庫系統，數據每90天更新一次。其記錄了美國政府從1983年至今的聯邦和非聯邦超級基金污染場地在評估與修復過程中的詳細數據描述，主要包括場地位置、潛在污染物、場地修復行動、場地報告及政府文件、參與機構等信息[18]。該數據庫系統為美國各級政府提供了一個超級基金污染場地信息規范化管理平臺，同時該系統與HRS工具箱、NPL污染場地網站相關聯，可實現對超級基金污染場地從場地識別、場地調查評估、危害等級評價、優先名錄建立到場地修復與監測等全過程的動態監管。

CERCLIS以一種標準化的場地修復進度的方式(包括清理行動開始，提議列入NPL，最終列入NPL，修復工作開始，修復工作結束，從NPL中刪除)來管理NPL污染場地信息。場地修復程序又可分為場地修復調查、修復技術篩選、修復工程的設計、修復工程的實施與維護、修復工程完成等關鍵節點。此外，還可將NPL中大而復雜的污染場地劃分為若干較小的操作單元(operable units)對其管理和修復，這使得CERCLIS對NPL中的污染場地修復管理更簡單且易操作。場地修復信息只需維護每個操作單元的修復關鍵節點的時間表、場地修復技術、場地修復現狀、處理固體液體廢物的數量、修復效果等信息[19]。

CERCLIS還提供了多種方便快捷的場地信息統計查詢，實現了依據場地位置、NPL場地狀態、修復類型、污染物種類、環境指標的多條件查詢和分類統計[20]。同時，CERCLIS集成了BingTMMaps、Google MapsTM以及Yahoo! Maps地圖服務，方便用戶查看NPL場地的空間地理位置，并通過空間位置搜索到場地基本信息，如HRS評分、場地清理進程等信息(圖2)。此外，CERCLIS還對超級基金污染場地在評估與清理過程中的文檔信息進行規范化編碼與管理，包括政府決策記錄(RODs)、5年在線審查報告、場地評估報告等，并能通過關鍵字方便用戶進行查詢[21]。

圖2 NPL污染場地空間地圖查詢Fig.2 Spatial map inquiry of NPL superfund sites

1.2 加拿大

1.2.1 污染場地管理程序

1989年，加拿大環境部長委員會(Canadian Council of Ministers of the Environment, CCME)起草了國家污染場地修復綱要(National Contaminated Sites Remediation Program，NCSRP)，以提供人力與資金來評估和修復聯邦管轄區域內的高危污染場地，并支持與場地修復技術、法律責任和修復標準相關的研究[22]。為實現聯邦污染場地的分類管理和優先排序，CCME于1992年在聯邦污染場地行動計劃(Federal Contaminated Sites Action Plan，FCSAP)指導下開發了污染場地國家分類系統(National Classification System for Contaminated Sites，NCSCS)，它利用系統合理的方法，依據已知和潛在的健康和環境影響因子對污染場地進行風險分級，篩選出需要采取進一步措施的污染場地[23]。2002年，CCME建立了聯邦污染場地清單數據庫(Federal Contaminated Sites Inventory, FCSI)，從而實現了污染場地管理的信息化和網絡化。2003年，加拿大政府通過了《聯邦污染場地加速行動計劃》，推進由聯邦政府負責的污染場地的修復行動，特別是那些對人體健康和環境造成巨大風險的場地。由于污染場地管理技術方法的不斷更新以及相關經驗的不斷積累，2008年又發布了重新修訂版本。CCME識別潛在的污染場地，通過場地申報程序將符合條件的污染場地登記到FSCI數據庫中，并委托專門的機構對污染場地進行場地歷史調查與初步采樣測試工作，利用NCSCS對污染場地進行初步分類，再經詳細采樣測試對污染場地進行重分類，對高風險的污染場地優先展開修復工作，修復達標后還需對場地進行長期的監測(圖3)[24-25]。

圖3 加拿大污染場地管理程序Fig.3 The complete process of Canadian federal contaminated sites management

1.2.2 國家分類系統

NCSCS是污染場地初步篩選工具，為進一步采取行動(場地表征、風險評價、修復等)提供幫助。它從污染源特征、暴露途徑(土壤、地下水、地表水、直接接觸或空氣)、污染受體(人類、動植物以及環境資源)3個方面對污染場地進行評價，根據對場地確知或潛在的危害或風險貢獻對場地各評價因子賦值，污染特征、暴露途徑和污染受體分別占33%、33%和34%，利用加和數值法計算污染場地總得分。根據NCSCS的總分值可將污染場地分為5類：優先采取行動的污染場地、次優先采取行動的污染場地、低優先采取行動的污染場地、非優先采取行動的污染場地、資料不足的污染場地，加拿大聯邦政府依據其風險級別實施不同的風險管控措施[26]。到目前為止，各級部門或機構用NCSCS已經對22 000個已知或疑似污染場地進行了識別和分類。

1.2.3 場地數據庫系統

FCSI是由FCSAP秘書處維護的聯邦污染場地數據庫系統，它記錄了加拿大聯邦政府在場地評估和修復過程中所有可疑的、活動的或已關閉的聯邦和非聯邦詳細的污染場地信息。加拿大財政委員會污染場地和固體廢物填埋清單政策要求各級管理部門及機構為其各自負責的污染場地建立一個數據庫，每年至少向FCSI提交一次污染場地數據。

FCSI中污染場地記錄是以一套標準的格式對污染場地進行管理，包含地理位置、污染范圍與程度、污染環境介質、污染物的性質、場地清理進程以及污染物處理數量、費用投入等信息。FCSI提供了多種查詢標準，如場地名稱、場地所在省或地區、所在人口普查區、所在聯邦選區、污染物或污染介質、FCSAP危害等級分類、場地修復進程、場地狀態、場地申報機構等，查詢結果以表格的形式顯示。2006年3月發布的FCSI的升級版本，增強了污染場地動態申報功能，從而使加拿大政府能及時發現并識別疑似的污染場地。此外，FCSI還提供了豐富的在線地圖查詢服務，用戶能夠根據污染場地的經緯度、所在地理位置、所在省份、所在經濟區、所在選區等信息直觀地查詢場地的具體位置(圖4)[27]。

1.3 美加兩國污染場地數據庫系統比較分析

美國和加拿大的污染場地數據庫及信息管理系統的構建存在一定的差異，從系統架構模式、數據庫性能、信息管理模式、組織協作能力、整體功能特點對其數據庫系統進行概述比較，結果如表1所示。

2 國內污染場地數據庫系統建設現狀

2.1 我國污染場地數據庫系統研究進展

我國對土壤環境信息系統建設研究起步較早，如中國土壤數據庫(SIS China)[28]、全國土壤污染狀況調查數據庫和樣品庫[29]，但對污染場地環境管理信息系統的設計與開發研究還處于初級階段，目前尚未建立專門的全國性的污染場地數據庫與環境管理信息系統。

圖4 NPL污染場地空間地圖查詢Fig.4 Spatial map inquiry of NPL superfund sites

表1 美國和加拿大污染場地數據庫系統的比較

北京市環境保護科學研究院[30]研發了北京市污染場地信息及修復管理決策系統。該系統主要依據《北京市污染場地開發利用環境保護暫行管理辦法》，以GIS和數據庫技術為平臺，實現了場地評價到開發利用過程中的信息采集與查詢，采用適用于北京市的污染場地評價模型和參數開發了健康風險評價體系，并運用專家打分和層次分析法實現了修復方案的排序優選。

山東科技大學[31]結合污染場地風險管理工作的實際需求，參照國家相關環境保護標準和規范，制定了相關的數據規范標準，設計并構建了基于GIS的土壤污染場地調查與評估信息系統，實現了污染場地信息的有效集成和管理，并能為用戶提供準確、及時的土壤污染場地風險評估結果和必要的決策支持。

中國科學院南京土壤研究所[32]依據美國ASTM RBCA E2081、英國CLEA導則和中國《污染場地風險評估技術導則(征求意見稿)》，運用Visual Studio C#技術開發了我國污染場地健康與環境風險評估(HERA)軟件。HERA軟件實現了多層次污染場地土壤與地下水風險評估，包括計算土壤及地下水中污染物的篩選值修復目標、風險值危害商、暴露途徑貢獻率、介質濃度。此外，張紅振等[33]提出了基于REC模型的污染場地修復決策支持系統的研究思路，從風險降低、環境效益和修復費用3個方面分析備選修復技術的綜合效益，評估備選修復技術的優劣性。

2.2 我國污染場地數據庫系統分析

我國污染場地數據庫系統與國外污染場地數據庫系統相比，具備以下特點：

(1)國內有關數據庫系統的構建并沒有參照統一的數據庫技術規范和數據標準，數據庫設計以區域性的特定應用需求為主，數據庫異構現象嚴重，使得污染場地數據采集與存儲不能實現標準化和規范化管理。此外，各省、市、自治區的污染場地管理部門整體聯動性及參與能力較差，難以達到污染場地信息在全國范圍內的數據交流與共享。

(2)國內有關數據庫系統主要針對污染場地治理過程中某些環節的場地信息進行管理，難以對污染場地動態申報、識別與篩選、場地環境調查、場地分類評價、優先名錄篩選、環境風險評估、修復治理以及修復后監測的全過程實施動態監測和實時管理，尤其是對污染場地申報制度、場地分類評價以及優先名錄篩選研究不足，使其應用范圍具有一定的局限性。

(3)國內有關數據庫信息系統場地信息多條件綜合查詢與統計分析、場地文檔報告管理、空間地圖查詢與分析功能欠缺。大多系統以管理信息為主，僅為用戶提供簡單數據錄入與編輯、單條件查詢功能，缺少對數據多條件查詢與綜合分類統計功能，且空間查詢分析能力不足。

3 對我國污染場地數據庫系統建設的借鑒與啟示

3.1 信息采集與數據庫編碼規范研究

我國污染場地資料類別多樣、內容繁雜，也無統一的格式，需借鑒國外發達國家污染場地數據庫構建的成功經驗，結合國內污染場地信息管理系統的優點，并參照相關法律法規和技術規范對污染場地管理過程中每個環節所需的各項信息進行科學的統一編碼與分類歸檔，制定我國污染場地數據采集與數據庫編碼規范，在統一的描述規范和數據標準的基礎上構建我國污染場地共享數據庫，實現污染場地數據在全國范圍內的信息共享。

3.2 污染場地數據動態申報機制研究

各級環保部門需設置專門管理污染場地的機構和專員，并明確其在污染場地管理過程中的職責，建立以環境主管部門為中心，各級污染場地管理部門協作的污染場地監測網絡。同時，構建我國污染場地數據動態申報機制，各級污染場地管理部門每年至少一次定期向環境主管部門申報各轄區內的污染場地信息，從而不斷更新我國污染場地基礎信息數據。因此，污染場地數據庫系統需要解決基于工作流的場地申報與管理功能，以實現污染場地信息的連續、動態更新。

3.3 分類管理機制與優先名錄框架研究

借鑒發達國家污染場地分類管理經驗，結合我國污染場地管理的實際情況，從污染場地對人體健康與環境的潛在風險出發，分析我國典型污染場地的特征，確立污染場地評價因子與計算方法，構建基于風險管理模式的污染場地分類管理機制與優先名錄框架，確立我國污染場地環境風險級別與優先控制名錄，使管理者能根據其風險級別制定不同的風險管控措施與修復計劃。因此，該數據庫系統需要集成污染場地分類管理功能，以實現污染場地危害等級排序以及優先名錄的篩選。

3.4 污染場地數據庫系統建設規程研究

4 結語

污染場地環境管理是一項復雜而綜合的系統工作，涉及到環境保護、土地規劃與城鄉建設等方面內容，在場地管理過程中應協調建立環保、國土、建設等部門聯合監管機制，對污染場地再開發利用過程中的企業搬遷、土地規劃、土地流轉等環節實行多部門聯合監管。因此，在構建我國污染場地數據庫和環境管理信息系統的同時，還應考慮加強與建設、城鄉規劃等部門的信息共享。

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OverviewofContaminatedSitesDatabaseSystemConstructioninDevelopedCountriesandtheRevelationtoChina

XU Ya-fei1,2, YU Qin-fei1, BI Ru-tian2, DING Qiong3, WU Guang-long3, LI Fa-sheng1, HOU Hong1

1.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China
2.School of Resources and Environment, Shanxi Agriculture University, Taigu 030801, China
3.Foreign Economic Cooperation Office, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100035, China

Construction of contaminated sites database system is an important content of contaminated sites management on the nationwide level. The research of contaminated sites management in developed countries started early, their respective management systems of contaminated sites based on classification mechanism had been gradually formed, and databases and information management systems of contaminated sites had been constructed, facilitating the normalized and digitized management of contaminated sites. In China, such work is still in initial stage, and there is a need to further study and explore the construction of corresponding databases and information management systems. The construction approaches of database systems of contaminated sites in USA and Canada were explained, and their revelation for construction database and information management system of contaminated sites in China investigated, on the basis of an analysis of current domestic research status.

contaminated sites; database system; information management

1674-991X(2013)05-0458-07

2013-03-29

收稿日期:國家科技基礎性工作專項(2007FY240200)；《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》履約行動與運行管理項目(2001400101)

許亞飛(1987—)，男，碩士研究生，主要從事3S技術及應用方面的研究，flyer_1987@126.com

*責任作者:侯紅(1963—)，女，研究員，博士，主要研究方向為土壤環境化學，houhong@creas.org.cn

X321

A

10.3969j.issn.1674-991X.2013.05.071