第四章-土壤污染调查与风险评价

第四章土壤污染调查与风险评价目录第一节土壤污染调查第二节土壤污染的风险评价有关技术标准污染地块风险管控与土壤修复效果评估技术导则污染场地风险评估技术导则污染场地土壤修复技术标准污染场地土壤修复技术导则污染场地风险评估技术导则场地环境监测技术导则场地环境调查技术导则土壤环境质量-建设用地土壤污染风险管控标准土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准食用农产品产地环境质量评价标准第一节土壤污染调查•概念：是指采用系统的调查方法，确定土壤是否被污染以及污染的程度和范围的过程。•目的：是为了更清楚地了解污染的来源、特点、性质、范围和危害，为治理提供线索、指明目标。一、土壤调查•1.调查的原则•1）针对性原则•2）规范性原则•3）可操作性原则•2.调查的内容•1）对土壤资料的收集•A.收集主要包括：场地利用变迁资料、场地环境资料、场地相关记录、有关政府文件以及场地所在区域的自然和社会信息。•B.收集的目的：确定污染范围、目标污染物。•2）初步采样分析•A.核查已有信息•B.判断污染物的可能分布•C.制订采样方案•D.制订健康和安全防护计划•E.制订样品分析方案•F.质量保证和质量控制•3）结果分析3.土壤污染调查与风险评估工作程序二、土壤环境监测•1.监测原则•针对性原则•规范性原则•可行性原则•2.监测对象•土壤•地下水•地表水•环境空气•残余废弃物•3.土壤样品的采集与制备•4.土壤样品的提取、净化与测定化学诊断法4/18/20201)化学方法难以对土壤中各种物质进行全面测定，不能签定其潜在毒性效应，复合污染效应；2)化学法难以区别和提取不同暴漏途径中的污染物质；3)化学法无法以量化方式对产物的毒性做出准确评价；4)化学法无法对污染物的代谢毒性进行追踪，检测上存在困难；5)无法反映污染物的老化效应对污染物所产生的有效毒性进行准确评估；不能科学表征土壤的整体健康质量水平。三、土壤污染生态毒理诊断1.土壤污染化学诊断的局限性4/18/20202.土壤污染生态毒理诊断•利用生态系统中不同物种的有机组合定性或定量地判断哪些主要由外来污染物所造成的生态系统不良反应，对保护和预警生态系统的安全性提供重要信息。也即在试验研究的基础上，发现和确定具有代性的生物指示物，快速、准确、有效地使生态系统受害的现状得到充分的表达。•尺度划分：实验室诊断和田间诊断•时间划分：快速诊断和长期诊断4/18/2020第二节土壤污染风险评价一、风险评价概述1.概念：土壤污染风险评价是在研究土壤环境质量变化规律基础上，按一定的原则、标准和方法对土壤污染程度进行评定，或是关于土壤对人类健康的适宜程度进行评定，目的是提高和改善土壤环境质量，并提出控制和减缓土壤环境质量不利变化的对策和措施。4/18/2020•2.研究进展国外进展（1）1980年国际卫生组织成立国际化学品安全规划署（PICS），建立土壤风险评估体系。（2）美国20世纪80年代完成了法律、风险评价指南和技术细则的制定，并对场地污染进行评价和治理。（3）欧盟16国于1996年完成污染场地风险评价协商行动指南，并于1999年颁布环境风险评估的技术性文件。4/18/2020国内进展（1）确立了评估方法、评估基准和具体的评估工作，如《场地环境调查技术导则》（HJ25.1-2014）；《场地环境监测技术导则》（HJ25.2-2014）；《污染场地风险评估技术导则》（HJ25.3-2014）。对重金属和POPs污染的土壤开展了相关的风险评估研究。4/18/20203.土壤污染风险评价类型与方法土壤污染健康风险评价土壤污染风险评价土壤污染生态风险评价在收集和整理毒理学、流行病学、环境监测及暴露情况等资料的基础上，通过一定的方法或使用模型来估计某一暴露剂量的化学或物理因子对人体健康造成损害的可能性及损害的性质和程度大小。以土壤生态系统为对象，评价土壤中的一个种群、生态系统和整个景观的正常功能受到外界胁迫，从而在目前和将来该系统内部某些要素或其本身的健康、生产能力、遗传结构、经济价值和美学价值的可能性。•逆境也常称为胁迫,通常定义为对植物施加有害影响的环境因子。植物逆境生理是研究植物在逆境条件下的生理生化变化及其机制。在多数情况下逆境强度用植物的生存能力、作物的产量、生长量、发育情况、光合速率或矿质元素吸收速率等度量。抗逆性是指植物抵抗不利环境的能力。对植物产生重要影响的逆境主要有水分亏缺、低温、高温、盐碱、环境污染等理化逆境，和病虫杂草等生物逆境。4/18/2020污染物释放及使用方式环境行为及转化土壤大气水叶片植物鱼类无脊椎动物脊椎动物土壤微生物植物食叶昆虫土壤动物食草动物捕食动物高级捕食动物二、土壤污染生态风险评价实线表示直接关系，虚线表示间接关系土壤污染生态风险评价概念模型•生态风险评价的方法之一是根据环境要素和受体的相互关系建立一个整体的概念模型，每种受体可以同时通过几种途径暴露于污染物，每一种暴露途径之间的相关性与污染物在环境中的释放及环境行为有关，而污染物的环境行为与其内在性质有关。4/18/2020(1)不良生态效应识别(2)剂量-效应分析(3)生态暴露评估(4)风险表征(5)生态风险管理生态风险评价步骤•风险评价的基本形式是：风险=危害×暴露•危害指的是污染物潜在危害性•暴露指的是生物体所面临的可能会导致危害发生的水平及一些内在的特性4/18/2020(1)不良生态效应识别生态效应的识别是污染土壤生态风险评价的第一步，是对人类活动产生的生态效应提出假设及进行评估的过程，是生态风险评价的基础。主要目的是结合所有理论上的可能性对污染土壤确定潜在的暴露终点及关键暴露途径。4/18/2020对象关键信息污染的第一环境要素污染源是否存在，以及污染方式污染的第二环境要素有关环境迁移行为及形态转化的内在性质识别相关的生态终点对不同物种的毒性以及地下水污染的潜在威胁污染土壤不良生态效应识别的对象*生态终点ecologicalendpoint指人类不希望发生的生态事件。通常指的是珍稀濒危物种种群数量的下降或灭绝，或者特定生境、特殊景观的退化或消失，导致生态系统结构的改变和功能的丧失。4/18/2020识别的主要内容包括评价终点的选择：评价终点的选择基于对土壤中潜在污染物的生态相关性和生态敏感性的了解，并且与生态风险的管理目标有关。相关的生态风险评价终点能够反映该污染土壤生态系统的重要特征，与其它终点在功能上具有相关性，并且这些终点可以在任何生态系统水平上得以明确。概念性模型的建立：概念性模型是有关生态实体与污染物之间相关性的书面描述和报告，所描述的内容包括暴露途径及其生态效应与受体。分析计划的制定：根据所得到的数据对不良生态效应进行评估，以确定该如何对生态风险进行评价。4/18/2020(2)剂量-效应分析污染物对生物体及整个生态系统的影响（即生态毒理学评价），习惯上以剂量-效应关系来表达。剂量的概念可以是强度、时间和空间等。实验室分析剂量-效应关系内容试验方案设计：即根据确定的指标体系设计试验方案，内容可能是剂量-效应、效应-时间的关系等，也可能是非生物的其他影响等。试验方案的实施结果分析外推分析4/18/2020直线型反应强度与剂量呈直线关系，即随着剂量的增加，反应的强度也随着增强，并成正比例关系。但在生物体内，此种关系较少出现，仅在某些体外实验中，在一定的剂量范围内存在。S形曲线此曲线较为常见。它的特点是在低剂量范围内，随着剂量增加，反应强度增高较为缓慢，剂量较高时，反应强度也随之急速增加，但当剂量继续增加时，反应强度增高又趋于缓慢，成为“S”形状，S形曲线可分为对称和非对称两种。抛物线型剂量与反应呈非线性关系，即随着剂量的增加，反应的强度也增高，且最初增高急速，随后变得缓慢，以致曲线先陡峭后平缓，而成抛物线形。如将此剂量换算成对数值则成一直线。将剂量与反应关系曲线换算成直线，可便于在低剂量与高剂量之间进行互相推算。剂量-效应反应曲线4/18/2020指数曲线在剂量反应关系的曲线中，当剂量越大，反应率就随之增高得越快，这就是指数曲线形式的剂量反应关系曲线。若将剂量或反应率两者之一变换为对数值，则指数曲线即可直线化。双曲线随剂量增加而反应率的增高类似指数曲线，但为双曲线。此时如将剂量与反应率均变换为对数值，即可将曲线化直。受干扰的曲线有时由于毒物的致死作用或对细胞生长的抑制作用等各种原因，可使曲线受干扰，在中途改变其形态甚至中断。虽然，在某些毒性试验中，可见到“全或无”的剂量反应关系的现象，即仅在一个狭窄的剂量范围内才观察到效应出现，而且是坡度极陡的线性剂量反应关系。产生这种情况的原因当依据具体情况作出解释。4/18/2020图2-4指数曲线图2-5双曲线图2-6受干扰的曲线4/18/2020污染土壤中污染物与生物的剂量-效应分析资料调研根据模型计算：由于缺乏数据，通常使用的模型有多阶段模型（multistage）、多击模型（multi-hit）和威尔布（weibull）模型等，其中单击模型（one-hit）由于比较简单而在生态风险评价中广泛被使用，模型的表达式为P(c)=1-eβc其中P(c)为土壤中c水平对生物产生的效应；β是模型参数。外推分析：根据同类有害物质已有的试验资料和已经建立的外推关系进行分析，不再进行分析试验，或根据模型计算的结果直接得出结论。4/18/2020(3)生态暴露评估生态暴露评估是描述土壤中污染物与终点的潜在和实际的接触，以暴露方式、生态系统及终点特征为基础，分析污染源、污染物分布以及污染物与终点的接触模式。生态暴露评估包括两方面的内容分析土壤环境存在的有害化学物质的迁移、转化过程，以及污染源是否继续存在以及是否作为污染源对其他环境产生次生污染。污染土壤对受体的暴露途径、暴露方式和暴露量的计算。4/18/2020生态暴露评估的主要目标土壤污染源分析，污染源可以分为两类：产生污染物地点；当前受污染的土壤或地区。污染物在土壤环境中的时间和空间分布，通过分析污染源的污染途径以及二次污染的形成和分布来达到以上目标。化学污染物在土壤环境中的分布与其在不同介质中的分配有关，污染物的物理学分布与其颗粒大小有关，对于污染物的生物学效应，其存活及繁殖等因素也需要考虑。污染物与受体间的接触，对于土壤污染物，接触被定量为通过化学物质的取食摄入、呼吸吸入或皮肤直接接触的量，主要的内容为1）暴露途径分析，分析有害物质与受体接触和进入受体的途径，如土壤、地下水和食物等2）暴露方式分析，分析可能的暴露方式，如呼吸吸入、皮肤接触、经口摄入等3）暴露量计算，确定暴露量计算方法，计算暴露量。4/18/2020分析污染物在土壤环境中的分布通常使用监测技术、模型计算或两者的结合，模型在定量分析土壤污染源和污染物关系上十分重要。主要内容包括：1）分析污染物在土壤环境介质之间分配的机制，在土壤中迁移的路线与方式，伴随迁移发生的转化作用，了解化学物质在土壤环境中的迁移、转化和归宿的主要过程和机制。2）模型建立，即选择建立模拟土壤污染物环境转归过程的数学模型或其它物理模型。3）参数估算，即确定模型参数的种类，确定参数估算方法，包括经验公式法、野外现场试验法、实验室实验法和系统分析法等，进行参数估算。4）计算方法确定，即根据所确定的数学模型，研究模型方程的计算方法5）模型校验，即对模型进行调试，选择独立于模型参数估算使用过的资料和其他实例资料对模型进行验证，如计算结果与实测值相差甚远，则对模型进行修正，或对模型参数进行调整。6）转归分析，即利用计算机数学模型和有关资料，分析土壤污染物的环境转归过程和时空分布结果。4/18/2020(4)风险表征及一般方法概念：风险表征是指风险评价者利用剂量-效应分析及生态暴露分析的结果，对土壤有毒物质的生态效应包括生态评价终点的组成部分是否存在不利影响（危害），或某种不利影响出现可能性大小的判断和表达，并且指出风险评价中不确定因素及涉及的假设条件。目的是通过阐述土壤污染物与污染生态效应之间的关系得出结论，评估土壤污染物对