城市生態環境損害鑒定評估監測體系研究

李歡歡,張雪琦,張永霖,董仁才

1 中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室, 北京 100085 2 中國科學院大學, 北京 100049

我國生態環境損害賠償案件數量以年均25%的速度遞增[1],生態環境損害鑒定評估的業務量隨之與日俱增,對鑒定評估調查和監測的技術與規范需求十分迫切。雖然相關部門正加速開展生態環境損害調查技術的基礎性研究[2],但由于起步較晚,在鑒定評估理論和實踐中還存在諸多難點和業務化流程不通暢等問題。2016年6月,環境保護部印發的《生態環境損害鑒定評估技術指南 總綱》(以下簡稱《總綱》),規定了生態環境損害鑒定評估的一般性原則、程序、內容和方法,明確了生態環境損害鑒定評估的術語定義、評估工作程序、評估內容與范圍以及評估工作應遵循的原則[1],為我國生態環境損害鑒定評估工作奠定了堅實的基礎。然而,具體到森林生態系統、草地生態系統、淡水生態系統、農田生態系統以及城市生態系統的環境損害案件的具體鑒定評估工作時,需要針對其自身損害特點進行詳細分析。尤其是在基線確定、因果關系分析、損害程度和范圍確認等方面,需要不斷進行細化,形成可操作性較強的業務化流程。

縱覽生態環境損害鑒定評估過程,在基線確認、污染物溯源、損害程度和范圍認定等多個環節均需要開展生態環境監測工作。即使到了生態恢復階段,仍需監測來確認是否恢復到了基線水平。這些監測工作不但以獲取關鍵數據為目的,而且能為訴訟過程提供重要證據,是支撐鑒定評估的核心內容。因此,生態環境監測的科學性直接影響到環境損害鑒定評估結果的準確性[3]。以城市生態系統研究為目的的監測工作已經開展了很多年,如美國巴爾的摩城市生態監測站、鳳凰城城市生態監測站和北京城市生態系統研究站的工作尤為突出。在研究方法上,巴爾的摩監測站主要以流域研究為核心建立監測點,研究城市生態系統中社會經濟、生態和自然特性的空間結構是如何相互關聯,并隨時間變化的[4- 5]；鳳凰城城市生態監測站主要圍繞土地利用和土地覆蓋等多方面,探討社會、經濟和自然因素對城市環境變化的驅動作用及響應機制,在研究方法上突出城市整體布點和建立社區監測樣方[5- 6]；北京城市生態系統研究站重點研究城市水文、土壤、大氣、植物和動物的特征,在研究方法上強調城市整體特征,采用遙感觀測、長期樣地和社會調查等監測方法及生態系統整體演變研究方法[5]。這些傳統意義上的城市生態觀測與環境監測工作逐步明確了城市生態系統格局、過程和功能及其作用機理,對制定和改善城市環境質量、促進城市可持續發展發揮了重要作用。同時,這也與生態環境損害鑒定評估工作中關注生態系統服務功能是否退化具有相同的焦點。

城市生態系統的長期監測和研究,對城市生態系統服務功能的物質量、價值量的量化起到了重要作用。如石春娜等[7]對四川溫江城市生態系統服務功能研究的結論表明：當地居民對于城市生態系統服務功能偏好由高到低分別為：城市小氣候、水環境、空氣質量、城市噪聲污染和休閑娛樂文化。唐榮莉等[8]通過對北京市道路灰塵中污染物含量沿城鄉梯度、道路密度梯度的變化特征研究表明,街塵在道路和污染物主要呈現變化趨勢,如Cu、Cr和Pb沿城鄉梯度降低等。這些研究成果顯然有助于讓鑒定評估人員明確某種環境損害給城市生態系統帶來的損害類型和范圍,但也體現出城市生態環境損害鑒定評估具有潛在的難度,需要特有的監測方法才能提高鑒定評估水平。

隨著我國生態文明制度體系不斷完善,自然資源資產產權制度、自然資源資產負債表、領導干部自然資源資產離任審計制度、生態環境損害責任終身追究制度等的制定、執行、完善,都有賴于健全的生態環境監測體系[9]。想要全面貫徹“誰污染、誰治理；誰破壞、誰恢復”的原則,依法追究責任人的賠償責任,治理修復受損生態環境,就必須對生態環境損害過程建立全面、客觀、公正的監測技術與手段。本文重點探討城市生態環境損害鑒定評估過程中生態環境監測特點、目標和具體框架,同時全面梳理了城市生態系統長期觀測、定位監測對城市生態環境損害鑒定評估過程中的借鑒和支撐作用,試圖建立一套能夠將多種目標、長短周期相結合，實現數據共享的城市生態環境損害監測體系。

1 城市生態環境損害的特征及其監測需求

1.1 城市生態環境損害的認定

《總綱》中對生態環境損害作如下定義：“指因污染環境、破壞生態造成大氣、地表水、地下水、土壤等環境要素和植物、動物、微生物等生物要素的不利改變,及上述要素構成的生態系統功能的退化”。要明確這種變化是否屬于“不利改變”和“退化”,首先需要一個衡量生態環境損害未發生前的生態環境基線做標尺。因此,生態環境基線(eco-environmental baseline)的確定就是一個至關重要的環節,它直接關系到是否損害、損害程度、損害實物量和價值量大小,以及恢復是否到位等多個環節的判定。對《總綱》的生態環境損害定義拓展理解看,城市生態系統服務是一種長期和相對穩定的狀態,而目前長期城市生態觀測恰好能夠有效描述這種狀態。

目前,我國主要采用歷史數據法、參考點位法、環境標準法和模型推算法4種方法開展生態環境損害基線的確認[1,10]。歷史數據法需要利用污染環境或者破壞生態行為發生前,評估區域近三年內的歷史數據來確定基線。而能夠提供“近三年內的歷史數據”的城市,必須具備有效的城市生態長期監測體系。參考點位法需要“對照區域”的監測數據,利用未受污染或破壞生態行為影響的相似現場數據來確定基線,并要求“對照區域”應與評估區域的生態環境特征、生態系統服務等具有可比性[11]。采用歷史數據和“對照區域”數據不能確定基線時,可以采用模型推導法或參考環境基準或質量標準。由于城市生態系統本身就是受人為因素支配和干擾最大的生態系統,正常排污和消費行為與環境污染、生態破壞行為交織在一起,使得城市生態系統環境損害的鑒定認定難度更大,其監測技術和體系就相當重要。

常規城市生態環境監測的內容主要包括系統觀測城市生態系統的水、土、氣、生要素及其生態過程的變化,為城市生態系統和區域環境演變研究提供了長期數據積累[5],這樣的過程能夠準確記錄污染和破壞行為發生前長期生態環境狀態。城市生態系統樣方調查法能夠全面解析城市生態系統服務功能的特點、空間格局和功能,也將構成城市生態環境損害調查和監測的關鍵區域。

1.2 城市生態環境損害的特征

我國城市生態系統受到各種環境污染和生態破壞行為的困擾。例如,在局地很小空間范圍內,豎向通過暗管、滲井、滲坑、裂隙、溶洞、灌注等逃避監管的方式排放、傾倒和處置污染物,所造成地下水和土壤污染的行為非常隱蔽,但危害相當大；也有通過盲目和過度硬化地表,擠占公園綠地、城市濕地等造成生態功能降低的行為,雖然易于觀察,但損害認定有一定難度。這些環境污染和破壞生態的行為因發生地點不同對城市生態系統的危害也不相同。以偷倒垃圾這種典型污染和破壞行為為例,隨著其傾倒位置和環境介質不同,所造成的危害程度也不同。如果倒入城市水體所造成的直接和二次污染要遠大于倒入相對干燥的城市林地或草地。同一程度的污染物或破壞生態行為,作用在不同城市功能區而導致生態系統功能損害不同。因此,生態環境損害鑒定評估調查過程中制定的現場踏勘路線、采樣點位布置,以及評估區域土地利用狀況等都應綜合考慮在監測體系之內[12]。

城市生態系統具有非線性、結構反饋性、不確定性、不可預測性、自組織性、涌現性以及等級層次性等幾乎所有的典型復雜性特征[13]。城市生態環境損害結果也較為復雜,其物質量、價值量評判也比較特殊。與自然生態系統相比,受到環境損害后的特征均表現為植被、水體、大氣、土壤子系統的功能受到干擾或污染,但由于城市生態系統服務功能的受益者主要是城市區域的人群,其許多服務價值具有主觀色彩,強調美學價值的損失。因此,城市生態環境損害基線確認、范圍調查、實物量核算和價值量分析等均需要特殊監測方法和鑒定評估體系。

1.3 認定損害程度與范圍的監測

《總綱》要求“評估污染環境或破壞生態行為所致生態環境損害的范圍和程度”,可以說,認定具有一定損害程度的空間范圍也是生態環境損害鑒定評估的關鍵任務。依據《總綱》“生態環境損害鑒定評估工作空間范圍的確定可以綜合利用現場調查、環境監測、遙感分析和模型預測等方法,依據污染物的遷移擴散范圍或破壞生態行為的影響范圍確定。”鑒定評估單位要確認待評估區域的生態環境狀態與基線狀態相比有明顯差異的范圍和面積,需要開展大量的生態環境監測工作。對待評估區域開展遙感監測,分析待評估區域與周邊樣區的生態環境指標的差異性是一種比較快速的方法。

遙感監測是開展生態環境調查的較為普遍的手段,目前全球用于環境監測的衛星已達上百顆,生態環境遙感監測業務正向高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率方向發展,我國衛星環境監測事業蓬勃發展,已在大氣、水環境、生物多樣性監測等方面開展了諸多應用[14]。通過衛星遙感進行高時空分辨率的生態環境損害鑒定評估,在與歷史監測數據或周邊生態環境背景值對比的基礎上,能夠得到較大尺度上的生態環境損害空間范圍。

為從主要勘察范圍逐步聚焦到損害到一定程度的鑒定評估范圍。開展損害鑒定評估實踐中,可以調用損害發生地附近的已有生態環境監測站點及傳感網絡進行更精細尺度的損害程度和范圍的認定；對于一些特定的生態環境損害事件,無法通過空天地監測網絡進行有效量化評估,需要專業人員及設備在損害發生地進行現場調查鑒定,該階段分為污染識別階段和污染證實階段,而在污染證實階段又分為初步采樣分析和詳細采樣分析兩步,得以最終確定場地環境污染的程度和范圍[15]。

1.4 掌握生態系統功能變化方向和幅度

生態環境損害后果除表現在環境要素、生物要素的不利改變外,還表現出生態系統功能退化現象,這包括供給、調節、文化和支持四類生態系統功能的退化。城市生態系統的基本結構和功能破壞或喪失、服務功能減弱或喪失、生物多樣性降低、生產力下降等都是生態環境損害后的表征。但很多城市環境污染和生態環境破壞行為具有較強的隱蔽性,待評估區域生態系統功能是否退化,需要經過一個較長的周期才能表現出來,需要特定的監測手段才能甄別出來。城市具有地理區位、規模、管理等不同方面的先天差異,其城市生態系統功能也因內部環境、社會及經濟子系統作用的差異而有所不同[16]。必須讓生態系統監測具備足夠的覆蓋面才能對不同區域的生態功能退化與否進行評判。

此外,想要跟蹤生態環境損害基本恢復和補償性恢復的實施情況,也必須開展必要的調查和監測,評估生態環境恢復措施的效果是否達到預期目標,決定是否需要開展補充性恢復。

2 城市生態環境損害鑒定評估監測體系

2.1 構建從市域范圍整體把握城市生態系統功能特征的樣方體系

城市生態系統不但受到自然因素的影響和控制,也受到社會經濟因素的影響和控制,人類對城市結構和布局的規劃決定了城市發展的基本空間格局[5]。在某市發生環境污染和生態破壞行為后。調查人員應在資料搜集、現場勘察與分析階段對該城市生態環境常態有一個“全景式”的認知,具備從市域范圍整體把握具體案發地損害性質的能力。鑒定評估單位應對待評估區域的生態環境要素特點、生態功能特征具備一定的整體認識,才能提高初步調查效率和系統調查質量,抓住關鍵取證時機。

因此,城市生態環境損害鑒定評估的樣方體系要緊扣《總綱》的要求：“說明生態環境損害發生地的社會經濟背景、環境敏感點、造成潛在生態環境損害的污染源、污染物等基本情況”。例如,依法追究生態環境損害賠償責任的情形之一包括“在國家和省級主體功能區規劃中劃定的重點生態功能區、禁止開發區發生環境污染、生態破壞事件的”,而主體功能區、生態功能區、禁止開發區的基礎數據應該是事先全面掌握的基礎信息。

如何形成待評估城市生態環境損害的“全景式”輪廓呢？研究表明,必須對不同城市功能區域,如行政區、高新技術區、商業區、住宅區、工業區、文教區、風景名勝區或者城鄉結合部等進行有效分類和甄別,通過相互依存的空間樣方體系形成樣方群加以實現。只有在對城市生態環境質量、服務功能整體認知的基礎上,才能對生態環境損害因果關系具有明確的判斷,對評估區域的大氣、地表水、沉積物、土壤、地下水和生物等關系有清晰的判斷[17]。

以一個典型城市日照市為例加以說明。日照市位于山東省東南部,瀕臨黃海,下轄東港、五蓮等4區(縣)。日照市城鎮化進程處于穩定快速增長期,2015年,全市城鎮化率達到了54.81%[18]。作為濱海城市,日照市一直以優質的城市環境質量、聯合國人居獲獎者著稱,有著良好的生態本底條件。隨著城鎮化進程的深入,日照市近幾年城市環境惡化迅速,城市發展中出現的社會生態問題日益突出[19]。日照市具備自然保護區、風景名勝區、歷史古跡、城鄉居住區、公園和城市商業區等重要節點[20],我國城市、農村和海洋生態環境問題在日照具有較為集中的表現,以日照市為例建立城市生態環境損害樣方體系具有必要性和一定的代表性。此外,本文研究人員在執行“十二五”國家科技支撐計劃“城市可持續發展能力評估及信息管理關鍵技術研究與示范”課題研究工作中,已經對日照市生態系統進行過3年的長期生態環境監測,對該區域城市生態系統具有深刻的認識[21]。

根據城市地理空間特征和生態環境特征,選取24個具有代表性的樣方形成監測樣方群。其中步驟包括：(1)城市基礎地理與生態環境分析；(2)本地和專業生態環境專家篩選；(3)城市土地利用功能與指標分析等。圖1是按照上述原則構建的市域范圍內生態環境損害常態化的監測體系中的樣方布局。這些監測樣方規格為500 m×500 m,形成了代表城市不同發展水平、功能特點的樣區空間,可作為城市生態環境基線的“參照區域”。并通過對這些城市不同功能區進行長期監測得到的生態狀況指標[22],作為被破壞區域周邊的城市生態環境基線狀態。

從圖1可以看出,用于案例城市生態環境損害鑒定評估的監測樣方體系顧及各種城市功能、生態功能類型,基本形成對城市系統的“全景式”輪廓,便于對不同區域的城市生態系統服務功能進行分析和預判。表1給出了這些生態環境損害鑒定評估樣方的具體信息。

這些信息為執行鑒定評估過程中,順利開展與待評估區域匹配“對照區域”候選對象、按照生態環境特征、生態系統服務相似性選擇與案發地最鄰近樣方等工作提供了依據。例如,某一環境污染事件發生在城市中心的生活區內,可以在就近、相似可比等原則前提下,選擇序號為6、10、17等樣方進行鑒定評估的基線確認,相關程度和賠償額度等評估工作。

2.2 形成逐步鎖定受害區域并確定損害范圍的監測策略

《總綱》中明確要求生態環境損害確認需要滿足一定的條件,例如“評估區域空氣、地表水、沉積物、土壤、地下水等環境介質中特征污染物濃度超過基線20%以上”等。如何通過監測樣方空間布局來逐步鎖定環境污染和生態破壞區域也成為監測的一個核心問題。參照《場地環境調查技術導則》要求,確定場地是否被污染及污染程度和范圍需要采用系統的調查方法,尤其是對污染物分布不明確或污染分布范圍大的情況需要采用系統布點法。

結合《場地環境調查技術導則》和實際案例經驗,這里提出首先通過待評估區域的生態環境要素周邊關系圖、城市生態長期監測樣地、固定監測站點來確定受損影響最大可能范圍的措施,形成對“可疑地區”的范圍圈定；進一步結合損害調查確認、采樣數據分析、臨時監測站點,以及與“生態環境基線”或“對照區域”比較等形成受損的“焦點地區”。這樣逐步鎖定受害區域并確定損害范圍的監測策略能夠有效防范“漏報”、“漏評”等現象,保障公平公正開展生態環境損害鑒定評估工作。

具體生態環境損害案件中,需采取多站點聯動、耦合監測數據的排查機制,以生態環境基線數據為準繩,識別生態環境損害可疑區域,繼而采用GIS模型,逐步縮小并最終確定損害范圍(圖2)。

圖2 多站點聯動鎖定暴露區域與確定損害范圍示意圖Fig.2 Schematic diagram of multi-site linkage locking of damaged area and determination of damage scope

2.3 促進生態環境損害鑒定評估效率提高的監測機制

鑒于部分城市生態環境損害案例存在著持續時間長、危害范圍廣、因果關系復雜等特點,建議鑒定評估單位構筑全方位多層次監測體系并形成長效監測機制。一方面,儲備長期城市生態環境監測數據源和知識庫,另一方面也應采用長期定位觀測與日常監測相結合、綜合監測與應急監測相結合的技術路線,構建多層監測體系耦合機制,保障損害鑒定評估結果的客觀性、公正性。圖3探索性的描述了以城市長期生態觀測體系、城市環境監測站點網絡、公眾參與式生態環境監測為輔助,以生態環境損害鑒定評估專項監測為主體的監測機制。這些監測工作相互具有深刻的內在聯系,例如取樣點位相互支撐、監測數據統一共享,這些內在聯系對結果交叉驗證、精度評估等尤其重要。

我國主要通過對生態環境要素中相關因子的濃度、數量、分布以及污染排放狀況進行分析測試,用以說清生態環境的特征與現狀、污染來源、生態環境質量的變化趨勢和潛在的環境風險[23]。因此,生態環境主管部門的城市生態環境監測數據是城市生態環境損害鑒定評估依據的主體。環境保護部辦公廳《關于自動在線監控數據應用于環境行政執法有關問題的復函》(環辦環監函〔2016〕1506號)中明確：“污染源自動在線監控數據與其他有關證據共同構成證據鏈,可以應用于環境行政執法”。

圖3 多層次共享共建城市生態環境損害鑒定評估監測體系Fig.3 Multi-level sharing and eco-construction for urban eco-environmental damage appraisal monitoring system

綜上,該監測體系不但能夠準確提出基線,也能判定生態環境損害程度和范圍,并能為將來是否達到生態修復效果提供可靠依據。在環境污染或生態破壞發生后盡早介入,盡早開展生態環境監測工作,獲得鑒定評估所需的數據資料[12],形成一個高效的監測體系勢在必行。未來我國將建立獨立權威高效的生態環境監測體系,構建天地一體化的生態環境監測網絡,這也為生態環境損害鑒定評估業務化提供長期支撐。

3 結論

科學認知我國城市生態系統歷史成因、當前狀態與未來趨勢,對建立健全城市生態系統環境損害鑒定評估技術標準與規范、完善環境損害賠償制度、推動生態文明建設和環境損害賠償司法實踐具有重要支撐作用。生態環境損害鑒定評估中的調查與監測提倡綜合考慮科學、經濟和社會發展水平,保證評估工作的科學性和可操作性。因此,在開展城市生態環境損害鑒定評估工作中,要注重生態系統整體性功能和局部性損害的關系,努力探索一套對鑒定評估針對性、公信力強的監測體系。尤其是對于監測體系對基線判定、因果關系確認、損害范圍確定的影響給予足夠的重視。一方面要求鑒定評估人員有一個長期的經驗積累過程；另一方面,也需要對我國城市生態環境污染和損害行為的共性特點有所掌握,尤其是對環境污染和生態破壞行為發生的時間和地點對生態功能損害程度的差異性。

本研究認為,要從市域范圍整體把握城市生態系統完整性功能,注重環境污染和生態破壞行為對生態系統格局、過程和功能的系統性損害,不能簡單針對損害現場自身、損害時段內的生態功能進行分析。同時,提倡生態環境監測數據共享,充分利用城市生態系統長期監測數據、環境監測站點數據、社會公眾參與式監督數據等構建城市生態環境損害鑒定評估監測體系,力爭鑒定評估成本低、效率高、公信力強。從長遠來看,我國生態環境損害鑒定評估單位應該具備全面掌握生態環境受害區域事前狀態的能力,儲備快速鑒定損害程度和范圍的系統性策略。