第一节
环境侵害的科学机理与复杂特性

一、环境侵害过程之“四阶构造”

（一）静态描述

污染物质流布于环境进而造成损害的过程，从科学面观察，大致是在污染源与受体之间确定基本的关联。其中污染源（sources）是指产生污染物质的源头，受体（receptors）是指受污染物质影响的人类健康或生态系统。这一过程可以分为两个阶段：一是污染源排放污染物质导致环境介质（大气、水、土壤）污染的过程，此时的损害为“对环境的损害”；二是受体暴露于受污染的环境中引发的不利后果，从而产生“对人的损害”。 以人类作为最终的受体来看，这一作用过程可以抽象为“污染源排放—环境介质污染—人群暴露—健康危害”四个环节（如图2-1所示），其中污染源排放污染物质流布于环境介质的过程，称为传播途径；受体暴露于受污染环境的过程，即暴露路径。

欲厘清环境污染致人健康危害的作用机理，首先需对上述各阶段的特征进行分解，发现可能影响上述致害过程的相关因素。以对公众健康危害较为突出的重金属污染为例：

1．污染源

重金属是地壳岩石中的天然成分，如果没有人为排放，也可能通过森林大火、火山喷发、风吹日晒等自然现象释放到环境中，经过日积月累，成为该地区的重金属本底值，即便没有人为排放，某些地方亦有可能因本底值较高而导致地方病的发生。但引发环境与健康危害的重金属主要源于人类活动，在矿山开采、冶炼、加工、使用、处理的过程中均可能以废水、废气、废渣的方式将重金属元素及其化合物排放入环境，造成环境污染和健康危害。

2．环境介质污染

在重金属开采、冶炼和加工的每一环节，都可能通过有组织排放或/和无组织排放含重扬尘、废水和固体废物从而造成空气、水体和土壤的污染。更为显著的是，由于重金属在环境介质中的迁移转化，空气、水体和土壤之间又会造成交叉污染和二次污染。

以环境铅（Pb）污染为例。大气环境中的铅污染现象已经非常普遍，大气中铅的主要来源有两种：一是人为排放，二是自然源，其中自然源排放量约为人为排放量的1/10。在汽油无铅化前，汽油铅是城市大气铅的主要来源；我国自2000年汽油无铅化后，工业源是大气铅的主要排放源，但道路扬尘中的铅也是重要来源。工业污染来源主要为工业燃煤、工业粉尘以及汽车尾气等排放的含铅污染物，其中工业燃煤尤其突出。含铅污染物一进入大气，就会稀释扩散，风越大，大气湍流越强，大气越不稳定，含铅污染物的稀释扩散就越快。在后一种情况下，特别是在出现逆温层时，含铅污染物往往可积聚到很高浓度，造成严重的大气污染事件。降水虽可对大气起净化作用，但因含铅污染物随雨雪降落，大气污染会转变为水体污染和土壤污染，并最终富集在土壤中，引发累积性和潜伏性损害。

3．人群暴露

人群对环境污染物的暴露是产生其相应健康影响的主要原因。环境介质受到重金属污染之后，并不当然对人类造成影响，必须经历人群暴露于受污染的环境中的过程。显然，暴露/接触（exposure）不是瞬时的，它关注的是目标人群在以何种形式、何种速率、多大吸收量暴露于受污染的环境中会发生生物学反应。

人体暴露于重金属污染风险中，主要有三种途径：一是大气中的废气、粉尘等通过呼吸系统进入人体；二是以饮用水、动植物等食物链形式通过消化道进入人体；三是皮肤接触等其他途径进入人体。其中消化道最多，呼吸道次之，皮肤接触最少。 其基本路径，如图2-2所示。

4．健康危害

一般言之，污染物质通过不同途径和方式与人体接触后，污染物被人体吸收进入血液，并通过血液循环分布全身各组织器官，在组织细胞体内发生化学结构和性质的变化，形成代谢物，污染物质及代谢物或贮存在体内或通过不同途径从体内排泄，这就是生物转运和生物/代谢转化的过程。 尽管重金属物质通常是低浓度、低含量侵入人体，但由于人体固有的金属贮存库（如骨骼）和金属蓄积机制（如金属巯蛋白可与金属结合而沉积在某些细胞内），经由长期接触，重金属在体会就会逐渐蓄积起来，当超过人体的生理负荷时，就会引起生理功能改变，从而导致急、慢性或远期危害。

（二）动态模拟

通过上述对重金属污染影响人体健康的危害特征进行总结，不难看出上述“四阶构造”的每一环节均十分复杂，更为关键的是，各环节之间并非孤立的关系，而是彼此之间会不断地发生迁移转化。正是基于重金属污染致人健康危害的过程非常复杂，欲检视其法律规制之利弊得失进而“窥斑见豹”，必须厘清其科学机理。为使分析过程更为明晰，以下通过系统动力学软件Vensim建立模型来对这一过程进行考察。根据前述“污染源排放—环境介质污染—人群暴露—健康危害”的分析，重金属污染致人健康危害的因果关系可用Vensim模型表示如下：

很明显，以重金属污染为代表的环境侵害呈现出多源头排放（multi-sources）、多介质污染（multi-environmental media）、多途径暴露（multi-expo-sure routes）以及多受体危害（multi-receptors）的复杂面貌。如果不针对这些特性进行分析，就难以完整梳理环境侵害的高度复杂与不确定性，相应的也就难以提出有针对性的法律应对方案。由此，环境规制的制度建构，必须对上述过程进行整体考虑，厘清所有环节中因污染物排放、迁移、转化所可能产生的社会关系，发现各个环节可能存在的法律需求，并以科学机理为基础，设定法律规则、建立规制体系。

二、环境侵害之复杂与不确定性

由图2-3可以看出，重金属污染造成人体健康危害并非线性和单一的“排放行为—损害后果”思维，而是动态的、需要整体考量的复杂系统。通过对上述模型系统进行分解，可以分析出环境污染危害人群健康法律制度建构必须考虑的一些特殊问题。

（一）侵害行为的整体与交互性

污染行为的整体与交互特性源于一般环境的整体性与多个介质环境的迁移性。由于多介质环境的存在，污染物并不总是待在它最初排放出来的地方，而是通过各种物理、化学和生物过程进行跨环境介质边界的迁移。这一迁移过程主要有以下三种形式：（1）单一污染物从污染源同时排入不同的环境介质单元，然后在这些不同的环境介质单元之间进行迁移，并发生转化；（2）单一污染物首先排入某一环境介质单元，然后再由该介质单元转移到其他的介质单元。在此情况下，前一个环境介质单元便成为后一个介质单元的污染源；（3）多种污染物从污染源同时排入不同的环境介质单元，然后在各介质间进行迁移，并发生转化。 实践中大量存在的是第三种现象，显现出污染物在多介质环境中迁移转化的复杂性。

就重金属污染而言，交互性首先体现为单一污染源均可以独立造成大气、水、土壤等环境介质的污染（图2-4），而单一介质的污染也有可能来源于不同的污染源（图2-5）。如含铅矿物的开采、冶炼过程中会产生含铅粉尘、废水及废渣，从而污染大气、水体和土壤；而土壤铅污染则可能是从采矿、加工、消费等环节的排放物的综合作用。

交互性其次体现为单一环境介质污染之后，可能通过迁移转化作用导致其他环境介质的污染。以土壤为例，如图2-6所示，其既可能因为下游产品如废旧电池的废弃、冶炼加工过程中产生的工业固体废物以及矿产开采中的尾矿等固体废物所污染，也可能因为大气沉降造成，还可能因为水体灌溉、渗漏等因素造成；反之，如图2-7所示，土壤重金属污染又会通过风力作用产生大气扬尘，通过水土流失、渗漏等造成地表水和地下水污染，并可能造成吸收、接触等造成生物资源的污染，最终危害人群健康。

（二）侵害过程的风险与不确定性

对于人体健康危害来说，除了人体暴露于重金属污染的环境中可能导致健康损害之外，遗传性疾病、不健康的生活方式、营养不良、落后的医疗条件等内外在因素均可能造成健康风险，很难确定个体的健康危害后果究竟是何种因素所致（如图2-8所示）。

即便能够确定损害确系环境污染所致，由于环境污染的迁移转化特征，也很难证明究竟是哪一环节造成了环境污染。原因在于，污染物质在多介质环境的迁移转化过程中呈现明显的非线性关系，相对于其在原先介质中的转输会加快或变慢，并可能发生复杂的协同效应。此外，由于环境污染致病具有长期性和潜伏性特征，损害后果往往几年、十几年甚至几十年方能显现，待损害显露之时不仅健康危害已难逆转，因果关系的认定更是难上加难。

更为关键的是，每天都有数百种化学物质通过我们呼吸的空气、喝的水、吃的食物、接触的物品进入我们体内。这些物质有些是良性的，有些是有害的，但绝大多数对环境和人体健康的影响仍是未知和不确定的。由于人类认知的局限和科技发展的阶段性，许多化学物质的毒性效应尚缺乏科学上的定论，很大程度上仍是缺乏确定证据证明的“风险”。据统计，目前世界上大约有700万种化学物质，其中常用化学物质超过7万种，并且每年还有千余种新化学物质问世；我国已生产和上市销售的现有化学物质大约有45,000种，每年申报新化学物质约100种。 这些化学物质的毒性效应在短期内很难显现，由于缺乏科学证据表明这些物质属于毒性物质或污染物质，很难通过传统的命令与控制模式来设立标准进行规制，从而使得大量对环境或人体健康有潜在危害的化学物质游离于现行环境规制体系之外；当这些物质的危害后果显现之时，则很可能已经造成严重或不可逆损害，采取任何措施都难以恢复或者不再具有意义。

（三）侵害后果的时空大尺度性

环境污染的多元与交互性使得致害范围和损害后果具有典型的时空大尺度（large-scale）性。例如，采矿、冶炼、电镀、电池等行业的镉废水排放到水体，由于河水流动，镉在河床中沉降，造成下游镉的含量比上游高、河床底泥中含量比河水高，并通过灌溉使灌区和下游地区的植物、农作物受到污染；再如，依据《铅锌行业准入条件》，铅锌冶炼企业卫生防护距离为1000米，但实践中千米之外的土壤仍然存在超标现象。近年来在我国中东部地区频发的PM2.5污染以及在国际社会引起关注的气候变化议题，更是表明环境侵害不限于一时一地，会造成区域性乃至国际性的影响。

更为复杂的是时间效应。由于人本身有一定的代谢能力，这些致病因素并不必然导致人体健康损害，但当体内富集的污染物质超过人类自身的代谢能力时，则可引起人体生理、生化功能的改变，甚至产生病理性反应，这一“潜伏期—病状期—显露期—危险期”的发展过程实际上就是有毒物质的“量变”引起人体生理机能“质变”的过程。因而，除在少数情形下大量环境毒物短时间内进入机体所导致的急性危害外，绝大部分环境健康危害往往是徐徐缓缓、经年累积并经多重孕育始告形成。这种长期潜伏性不仅导致因果关系具有高度复杂性，也使得证据收集变得尤为困难，由于受害者大多无法意识到其首次受到污染的时间，在危害发生时，受害人很难证明污染的事实、时间与范围。此外，很多污染不能通过自然降解的方式修复，也没有什么特别有效的治理方法，它们对于环境介质和人体造成的损害几乎是不可逆的，或者因为经济、技术不可行而事实上具有不可逆性。例如，镉的半衰期长达10年到30年，可蓄积50年之久，如此长的半衰期，一旦进入体内就难以排出，对人体而言就是不可逆的。

环境侵害行为上的整体与交互性、过程上的风险与不确定性、后果上的时空大尺度性，决定了若套用传统的法律规范模式，将难以实现对环境与健康的周延保护；要实现环境规制模式的重塑，必须重新发现契合环境侵害特质的认识论基础。 PSvr7kHZ0iA79cnWFbCqYiK81MVBT+ezLvlwjwOzl6keQ8t3euOVZYKPbm+pidYe