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《場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)制定技術(shù)指南》
編制說明
《場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)制定技術(shù)指南》編制組
二〇二二年七月
1.項目背景
1.1任務(wù)來源
我國于2014年首次發(fā)布了《污染場地風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ25.3-2014),根據(jù)該導(dǎo)則
我國于2018年發(fā)布了國家級的建設(shè)用地、農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值和管制值。《環(huán)境保護(hù)
法》和《土壤污染防治法》明確提出“國家鼓勵和支持開展環(huán)境基準(zhǔn)研究”。我國已發(fā)布的
關(guān)于建設(shè)用地土壤環(huán)境風(fēng)險評估的指導(dǎo)性文件中,均為基于保護(hù)人體健康而制定,僅有2018
年發(fā)布的農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值和管制值考慮了土壤生態(tài)環(huán)境。我國基于保護(hù)生態(tài)環(huán)境
的土壤污染風(fēng)險相關(guān)指導(dǎo)性文件仍是空白。目前我國相關(guān)土壤環(huán)境管理指導(dǎo)性文件中主要基
于國外模型和參數(shù)制定,缺乏本土生態(tài)物種毒性數(shù)據(jù),且沒有充分考慮我國國情和區(qū)域特征,
這就導(dǎo)致土壤環(huán)境保護(hù)出現(xiàn)“欠保護(hù)”和“過保護(hù)”,也成為制約我國場地土壤環(huán)境管理的
瓶頸。由此可見基于我國國情的本土模式生物的土壤生態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)技術(shù)框架及方法體系
研究已經(jīng)迫在眉睫。因此,為彌補基于生態(tài)安全的土壤污染風(fēng)險相關(guān)指導(dǎo)性文件的空缺,進(jìn)
一步規(guī)范基于生態(tài)風(fēng)險的土壤環(huán)境基準(zhǔn)推導(dǎo)工作,組織開展《場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)制
定技術(shù)指南》編制工作。
1.2工作過程
2010年,編制組成員承擔(dān)了環(huán)保公益重大項目《土壤環(huán)境基準(zhǔn)框架與案例預(yù)研究》,在
國內(nèi)首次嘗試性地構(gòu)建了我國農(nóng)田、場地和保護(hù)地下水土壤環(huán)境基準(zhǔn)方法學(xué),提出了系統(tǒng)開
展適合我國國情的土壤環(huán)境基準(zhǔn)研究的科學(xué)思路,填補了我國在土壤環(huán)境基準(zhǔn)研究方面的空
白,并獲得2015年環(huán)境保護(hù)技術(shù)獎二等獎。
2013年-2018年,編制組成員參與了《國家環(huán)境基準(zhǔn)管理辦法(試行)》、土壤環(huán)境質(zhì)量
風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-2018)(GB36600-2018)等4項國家標(biāo)準(zhǔn)的編制。
2020年1月,中國環(huán)境科學(xué)研究院承擔(dān)標(biāo)準(zhǔn)編制任務(wù),確定了編制組的成員、組織形
式、工作機制、工作計劃、時間安排以及工作任務(wù)分工。
2020年7-11月,編制組成員系統(tǒng)總結(jié)了世界主要發(fā)達(dá)國家土壤環(huán)境基準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)體系與
制定方法學(xué),進(jìn)一步加深了對國外土壤環(huán)境基準(zhǔn)的認(rèn)識,探討了土壤環(huán)境基準(zhǔn)項土壤環(huán)境標(biāo)
準(zhǔn)轉(zhuǎn)化的機制及其過程,對我國土壤環(huán)境基準(zhǔn)的發(fā)展具有重要的借鑒意義。
2021年1-4月,編制組多次召開內(nèi)部研討會,根據(jù)項目的總體規(guī)劃和已有研究成果,
充分借鑒國外已發(fā)布的土壤篩選值指南,組織編寫了《場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)制定技術(shù)
指南》(大綱)。
2021年4月13日,編制組組織召開《場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)制定技術(shù)指南》(初
稿)專家咨詢會,重點針對標(biāo)準(zhǔn)中的術(shù)語及定義、土壤環(huán)境基準(zhǔn)推導(dǎo)技術(shù)路線圖、土壤環(huán)境
基準(zhǔn)暴露情景、用地類型的劃分及保護(hù)水平設(shè)定、土壤環(huán)境基準(zhǔn)推導(dǎo)方法等多個問題進(jìn)行討
論。編制組根據(jù)會議提出的建議對標(biāo)準(zhǔn)初稿和編制說明進(jìn)行了進(jìn)一步修改。
2021年5月-11月,編制組召開多次項目內(nèi)部研討會,參會人員重點對基于生態(tài)安全的
土壤環(huán)境基準(zhǔn)推導(dǎo)方法以及本土生態(tài)物種的篩選等多個問題進(jìn)行了討論,編制組根據(jù)研討會
1
的建議對本標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了進(jìn)一步完善與更改。
2021年12月,編制組編制形成本標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿草案和編制說明。
2.基準(zhǔn)制定的必要性
2021年11月2日,中共中央、國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》,
意見的總體要求中指出要以改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為核心,主要目標(biāo)中提出到2025年,生態(tài)環(huán)
境持續(xù)改善,生態(tài)環(huán)境治理體系更加完善,生態(tài)文明建設(shè)實現(xiàn)新進(jìn)步。因此,基于保護(hù)生態(tài)
環(huán)境的土壤環(huán)境基準(zhǔn)研究是加強我國生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重中之重,建立我國本
土的生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)技術(shù)框架及方法體系是我國深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的主要任
務(wù)之一。對比發(fā)達(dá)國家,我國雖早已提出要開展針對保護(hù)生態(tài)受體和功能的土壤生態(tài)安全環(huán)
境基準(zhǔn)研究工作,然而由于針對本土生態(tài)物種的實測數(shù)據(jù)的缺乏,迄今為止仍然沒有系統(tǒng)且
充足實測數(shù)據(jù)支撐的土壤生態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)制定的指導(dǎo)性文件。由此可見基于本土模式生物
的土壤生態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)技術(shù)框架及方法體系研究已經(jīng)迫在眉睫。
3.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
3.1國外研究現(xiàn)狀
20世紀(jì)以來,全球陸續(xù)發(fā)生幾起著名污染場地危害事件,如拉夫運河事件、萊克爾克
事件,世界各國環(huán)境問題越來越敏感。從20世紀(jì)80年代開始,西方主要發(fā)達(dá)國家如美國、
加拿大、荷蘭等就先后開展了保護(hù)人體健康的土壤環(huán)境基準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)研究。土壤生態(tài)安全基準(zhǔn)
相對于保護(hù)人體健康的土壤環(huán)境基準(zhǔn)發(fā)展起步較晚。與保護(hù)人體健康土壤環(huán)境基準(zhǔn)相比,土
壤生態(tài)安全基準(zhǔn)值的制定受土壤異質(zhì)性、元素形態(tài)差異影響更大,對毒性數(shù)據(jù)可獲得性、豐
富性和可靠性要求更高。不同國家對土壤生態(tài)安全基準(zhǔn)值的定名有所不同,在制定土壤生態(tài)
安全基準(zhǔn)值時所采用的方法也存在差異。世界主要發(fā)達(dá)國家已經(jīng)建立了相對完備的土壤環(huán)境
基準(zhǔn)體系,走在土壤環(huán)境基準(zhǔn)研究的前列。
(1)荷蘭
荷蘭國家公共衛(wèi)生與環(huán)境研究所(RIVM)以風(fēng)險為基礎(chǔ)作為環(huán)境保護(hù)的主要原則,以
科學(xué)研究為基礎(chǔ)推導(dǎo)環(huán)境風(fēng)險限值(ERL)。住房、空間規(guī)劃及環(huán)境部(VROM)根據(jù)RIVM
提供的科學(xué)研究結(jié)果,經(jīng)過相關(guān)委員會的評估,制定了相關(guān)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。RIVM根據(jù)不同
的土壤利用類型(如操場、花園、農(nóng)業(yè)和自然區(qū)域),分別針對人體健康、生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)
的風(fēng)險,采用科學(xué)的方法推導(dǎo)出相關(guān)的ERL。荷蘭啟動和完成制定環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的過程所
采取的各種政策和科學(xué)步驟如圖1所示。
2
圖1環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的過程所采取的各種政策和科學(xué)步驟
(2)美國
美國環(huán)境保護(hù)署(USEPA)為確定土壤中潛在的、需要在基線生態(tài)風(fēng)險評估中進(jìn)一步
評估的污染物,制定了生態(tài)土壤篩選水平(Eco-SSLs)。Eco-SSLs是用于保護(hù)土壤中經(jīng)常與
土壤接觸或以攝取土壤生物為食的生態(tài)受體(特別是稀有的、瀕危的和受威脅的物種)的污
染物濃度,但具體場地的最終保護(hù)對象需要根據(jù)地點,并與美國魚類和野生動物管理局等協(xié)
商后確定。通過制定Eco-SSLs,幫助實現(xiàn)全國各地污染土壤的標(biāo)準(zhǔn)化管理、加速評估和清
理。
美國分別為植物和無脊椎動物、野生動物制定Eco-SSLs,推導(dǎo)過程主要包含四個步驟:
文獻(xiàn)檢索,通過文獻(xiàn)檢索找出所有生態(tài)受體的相關(guān)文獻(xiàn);文獻(xiàn)篩選;從可接受的研究中對數(shù)
據(jù)進(jìn)行提取、評估和評分;計算,選擇用于推導(dǎo)Eco-SSLs的毒理學(xué)數(shù)據(jù),只有得分滿足第
三步要求的研究結(jié)果才能夠用于推導(dǎo)Eco-SSLs。
(3)英國
英國環(huán)境署經(jīng)過多年的研究及發(fā)展,提出的土壤篩選值(SSVs)是英國現(xiàn)行的生態(tài)風(fēng)
險評估框架下較為成熟的土壤生態(tài)風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)。SSVs的推導(dǎo)是依據(jù)一系列生態(tài)毒性數(shù)據(jù),
采用生態(tài)毒理學(xué)方法研究化學(xué)物質(zhì)對土壤中生物體的影響,目的是保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功
能,通常是通過評估對選定的試驗生物體的一個或多個物種的影響,并根據(jù)所獲得的(無)
效應(yīng)濃度推導(dǎo)達(dá)到威脅生態(tài)系統(tǒng)種群安全的水平。SSVs是英國生態(tài)風(fēng)險評估中用于反映場
地化學(xué)污染風(fēng)險程度的關(guān)鍵依據(jù),英國生態(tài)風(fēng)險評估中SSVs推導(dǎo)流程圖如圖2所示。SSVs
的推導(dǎo)分為五個步驟:數(shù)據(jù)收集;數(shù)據(jù)選擇;數(shù)據(jù)外推;PNEC測定;SSVs測定。
3
圖2SSVs推導(dǎo)流程圖
(4)加拿大
加拿大的土壤質(zhì)量指導(dǎo)值(SQG)由加拿大臨時土壤質(zhì)量基準(zhǔn)(soilcriteria)演變而來,
其目的在于為污染場地的土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供技術(shù)和科學(xué)指導(dǎo),為特定場地制定補救目標(biāo)
提供一致的科學(xué)依據(jù)。加拿大環(huán)境部長理事會(CCME)在制定SQG時,同時考慮了保護(hù)
人體健康的SQGHH和保護(hù)生態(tài)安全的SQGE,選擇其中較小的值作為SQG。為了保護(hù)陸地
生態(tài)系統(tǒng),CCME在推導(dǎo)SQGE時考慮了受體直接接觸土壤污染物,以及攝入受污染的土壤
和食物所產(chǎn)生的不利影響,主要考慮與土壤有直接接觸或間接接觸的植物、土壤無脊椎動物、
微生物和一級、二級、三級消費者的安全,并根據(jù)相關(guān)暴露途徑推導(dǎo)不同受體的SQGE。最
終SQGE的取值為土壤接觸途徑(植物和土壤無脊椎動物)SQGSC、攝入土壤和土壤中食物
的SQGI和保護(hù)地下水的SQGGW中較小的值(圖3)。
圖3推導(dǎo)SQGE的過程概述
4
(5)澳大利亞
澳大利亞國家環(huán)境保護(hù)委員會(NEPC)制定發(fā)布了生態(tài)調(diào)查值(EIL)。EIL推導(dǎo)方法
在SQG值的推導(dǎo)基礎(chǔ)上發(fā)展而來。EIL是基于澳大利亞其他司法管轄區(qū)使用的方法以及水
和沉積物質(zhì)量指南的現(xiàn)有方法推導(dǎo)得出的。EIL不僅可用于得出具有不同目的和/或不同土
地用途的SQG,還可以處理不同土地用途、風(fēng)險途徑和毒性的數(shù)據(jù)。EIL的推導(dǎo)包括三個
主要步驟:①選擇場地所需的保護(hù)級別;②評估暴露途徑;③整理所選暴露途徑的適當(dāng)參數(shù)
并推導(dǎo)出EIL。
3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國的環(huán)境管理屬于標(biāo)準(zhǔn)管理,環(huán)境基準(zhǔn)是環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)制修訂的科學(xué)依據(jù)。自20世紀(jì)90
年代起,隨著對土壤環(huán)境問題研究的不斷深入,歐美發(fā)達(dá)國家先后建立了基于風(fēng)險評估的土
壤環(huán)境基準(zhǔn)體系,為污染場地土壤的風(fēng)險識別、修復(fù)治理和安全利用提供了科學(xué)依據(jù)。與發(fā)
達(dá)國家相比,我國過去的環(huán)境管理意識薄弱,土壤生態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)研究相對滯后。自2005
年起,我國開始圍繞土壤生態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)開展研究。2010年,中國環(huán)境科學(xué)研究院承擔(dān)
的環(huán)保公益重點項目《我國環(huán)境基準(zhǔn)理論與技術(shù)框架及案例研究》,系統(tǒng)研究了我國環(huán)境基
準(zhǔn)理論基礎(chǔ)、技術(shù)框架和方法體系,在土壤環(huán)境基準(zhǔn)方面開展的研究包括不同國家土壤環(huán)境
基準(zhǔn)理論方法比較、生物(赤子愛勝蚓、跳蟲、植物根伸長)毒性實驗、不同土壤類型對污
染物毒性影響、污染物不同形態(tài)對毒性影響等。中科院生態(tài)環(huán)境研究中心采用本土模式生物
(動物、植物、微生物等)開展生態(tài)毒理研究,積累了寶貴的毒性毒理數(shù)據(jù)資料。中國農(nóng)業(yè)
科學(xué)院圍繞農(nóng)產(chǎn)品安全和生態(tài)安全研究了銅、鎳、多環(huán)芳烴等污染物的土壤環(huán)境基準(zhǔn)。中科
院南京土壤研究所在生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)方面也進(jìn)行了較多理論探索和方法實踐。
盡管我國在土壤生態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)研究方面已經(jīng)開展了相關(guān)工作,但是我國現(xiàn)有土壤環(huán)
境基準(zhǔn)研究成果較為零散,缺乏系統(tǒng)的理論方法體系。此外,適合我國的本土化暴露情景以
及本土模式生物等研究基礎(chǔ)仍十分薄弱,生態(tài)毒性數(shù)據(jù)較為缺乏。導(dǎo)致基于保護(hù)生態(tài)環(huán)境的
土壤污染風(fēng)險相關(guān)指導(dǎo)性文件仍是空白。因此,我國仍需要大力開展土壤生態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)
研究。
4.基準(zhǔn)制定的依據(jù)、原則和思路
4.1編制依據(jù)
本標(biāo)準(zhǔn)主要參考了我國土壤和化學(xué)品的國家標(biāo)準(zhǔn),具體如下:
GB/T1.1標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則
GB/T21759-2008化學(xué)品慢性毒性試驗方法
GB/T21809-2008化學(xué)品蚯蚓急性毒性試驗
GB/T21810-2008化學(xué)品鳥類日糧毒性試驗
GB/T21811-2008化學(xué)品鳥類繁殖試驗
GB/T27851-2011化學(xué)品陸生植物生長活力試驗
GB/T31270.15化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準(zhǔn)則第15部分:蚯蚓急性毒性試驗
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GB/T31270.16化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準(zhǔn)則第16部分:土壤微生物毒性試驗
GB/T31270.9化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準(zhǔn)則第9部分:鳥類急性毒性試驗
GB/T32720-2016土壤微生物呼吸的實驗室測定方法
GB/T32723-2016土壤微生物生物量的測定底物誘導(dǎo)呼吸法
GB/T35514-2017化學(xué)品線蚓繁殖試驗
GB/T35522-2017化學(xué)品土壤彈尾目昆蟲生殖試驗
GB36600-2018土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)
GB/T7714-2015信息與文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則
HJ25.1建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則
HJ25.2建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控和修復(fù)監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則
HJ25.3建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險評估技術(shù)導(dǎo)則
HJ813-2022淡水生物水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)技術(shù)指南
4.2制定原則
(1)以《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國土壤污染防治法》、《土壤污
染防治行動計劃》等我國現(xiàn)行的環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)、政策、條例、標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定和要求為
主要依據(jù)。彌補我國在土壤環(huán)境基準(zhǔn)研究領(lǐng)域薄弱基礎(chǔ),提出有效支撐土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)制修訂
的科學(xué)依據(jù)。
(2)通過系統(tǒng)查閱世界主要發(fā)達(dá)國家包括荷蘭、美國、英國、加拿大、澳大利亞及新
西蘭六個國家官方發(fā)布的基準(zhǔn)/標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)原文件,從理論方法、敏感受體、暴露情景、用地
類型劃分及推導(dǎo)流程及應(yīng)用等方面梳理了各個國家土壤環(huán)境基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)體系。對國外土壤環(huán)
境基準(zhǔn)/標(biāo)準(zhǔn)有了更深入的理解和新認(rèn)識,充分借鑒國內(nèi)外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指南的經(jīng)驗。
(3)標(biāo)準(zhǔn)的制定需要適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展需求,環(huán)境基準(zhǔn)是構(gòu)建國家生態(tài)環(huán)境風(fēng)
險防范體系的重要基石,也是制修訂環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。因此,要因地制宜地
建立場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)制定技術(shù)指南,確保土壤環(huán)境基準(zhǔn)的可行性與實用性,為土
壤環(huán)境管理服務(wù)。
(4)充分吸收國內(nèi)土壤環(huán)境基準(zhǔn)相關(guān)最新研究成果,以科學(xué)為準(zhǔn)則,兼顧合理性和可
行性;相關(guān)基準(zhǔn)研究須有長期的實驗經(jīng)驗和足夠的數(shù)據(jù)支持,具備良好的前期基礎(chǔ),確保我
國環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和實用性。同時考慮與我國經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展水平和相關(guān)方
的承受能力相適應(yīng),建立健全我國場地土壤環(huán)境基準(zhǔn)制定技術(shù)導(dǎo)則。
4.3制定思路
場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)旨在保護(hù)土壤中或與土壤相關(guān)的生態(tài)受體(如植物/作物、
土壤無脊椎動物、土壤微生物活性和代謝過程、野生動物等)不會因暴露于土壤污染物而產(chǎn)
生顯著的生態(tài)風(fēng)險。采用基于風(fēng)險方法制訂的區(qū)域性和場地性土壤污染危害臨界基準(zhǔn),是制
訂區(qū)域/場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)值的主要依據(jù)。推導(dǎo)場地土壤環(huán)境生態(tài)安全基準(zhǔn)值時,
按照不用的土地利用類型,區(qū)分不同的暴露情景,圍繞不同的保護(hù)受體推導(dǎo)相應(yīng)的土壤環(huán)境
生態(tài)安全基準(zhǔn)值。場地土壤環(huán)境生態(tài)安全基準(zhǔn)的制定程序主要工作包括場地資料的收集和現(xiàn)
場調(diào)研、數(shù)據(jù)的收集與篩選、基準(zhǔn)值的推導(dǎo)與確定等。由于每種用地方式下的暴露情景、考
6
慮的暴露途徑、暴露和污染物遷移模型、暴露參數(shù)各不相同,因此推導(dǎo)基準(zhǔn)值時需根據(jù)不同
暴露情景,考慮不同的生態(tài)受體、不同用地類型的保護(hù)水平、生態(tài)毒性測試終點的確定、生
態(tài)毒性數(shù)據(jù)的選取、數(shù)據(jù)外推使用的具體方法等。
5.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容及說明
5.1適用范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)研究制訂的工作程序、內(nèi)容、方法與技術(shù)要求。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于我國住宅用地(城市住宅與農(nóng)村住宅)、公園綠地(自然綠地與城市公園)、
商服/工業(yè)用地3類用地方式下化學(xué)污染物的場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)的研究制訂。
本標(biāo)準(zhǔn)不適用于放射性物質(zhì)的場地。
5.2規(guī)范性引用文件
本標(biāo)準(zhǔn)主要引用了4個規(guī)范性文件,具體引用內(nèi)容見表1。
表1規(guī)范性文件及具體引用內(nèi)容
文件號規(guī)范性引用文件引用內(nèi)容
標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)文件
GB/T1.1標(biāo)準(zhǔn)文件結(jié)構(gòu)和起草
的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則
GB/T31270化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準(zhǔn)則相關(guān)毒性數(shù)據(jù)的測試方法
GB/T35514化學(xué)品線蚓繁殖試驗術(shù)語和定義
HJ25.1建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則場地資料收集與現(xiàn)場調(diào)研
HJ813-2022淡水生物水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)技術(shù)指南術(shù)語和定義
5.3術(shù)語及定義
標(biāo)準(zhǔn)中對土壤環(huán)境基準(zhǔn)、場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)、生態(tài)保護(hù)水平、本土物種、預(yù)測
無效應(yīng)濃度、x%效應(yīng)濃度、x%物種危害濃度、半數(shù)致死濃度、最低觀察效應(yīng)濃度、無觀察
效應(yīng)濃度、物種敏感性分布、評估因子、二次中毒13個關(guān)鍵術(shù)語進(jìn)行了定義,術(shù)語的定義
與我國標(biāo)準(zhǔn)性文件中的術(shù)語定義基本一致。其中。對術(shù)語3.9和3.10進(jìn)行了修訂,使其表述
更明確。
6.主要技術(shù)要點說明
6.1確定需要保護(hù)的生態(tài)受體和生態(tài)過程
推導(dǎo)及制定場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)時,為了保護(hù)土壤生態(tài)系統(tǒng),主要考慮與土壤有
直接接觸或間接接觸的植物、土壤無脊椎動物、微生物和一級、二級、三級消費者的安全,
并根據(jù)特定的土地利用方式推導(dǎo)不同受體的場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)值。場地生態(tài)安全土
7
壤環(huán)境基準(zhǔn)以保護(hù)關(guān)鍵生態(tài)受體、維持土地的正?;顒訛槟康?,根據(jù)土地利用方式以及活動
對土地的敏感性和依賴性,考慮了直接接觸土壤污染物以及攝入受污染的土壤所產(chǎn)生的不利
影響,對不同土地利用類型假設(shè)了潛在暴露途徑、暴露生態(tài)受體和暴露情景。依賴土壤生存
的生物體(如植物、土壤無脊椎動物、土壤微生物等)在其生命周期中直接與土壤接觸,因
此可能受到污染土壤的暴露威脅。
6.1.1生態(tài)受體的確定
在構(gòu)建場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)時,推導(dǎo)基準(zhǔn)值基于一系列生態(tài)毒理學(xué)實驗,研究化
學(xué)物質(zhì)對土壤環(huán)境中最重要的生物的影響。通過一系列測試篩選出土壤環(huán)境中的敏感生態(tài)受
體。這一系列土壤有機體的毒性測試數(shù)據(jù)最好能代表完整的陸地生態(tài)系統(tǒng),如高級消費者、
初級生產(chǎn)者、消費者和分解者,對一個或多個特定生物體的結(jié)果進(jìn)行推斷,以預(yù)測污染物對
更廣泛生態(tài)系統(tǒng)的影響。如圖4所示,該情景描述了在一個簡化的陸地生態(tài)系統(tǒng)中污染土壤
的潛在受體,在各級營養(yǎng)水平上都存在暴露受體,包括依賴土壤的生物體(植物、土壤無脊
椎動物、土壤微生物)和高級消費者(哺乳動物、鳥類)。
圖4污染土壤中的暴露受體和暴露途徑
一些化學(xué)物質(zhì)可以在環(huán)境中存留,隨著時間的推移在生物體中累積,并通過食物鏈放大。
例如,土壤中持久性較強的化學(xué)物質(zhì)可能在蚯蚓體內(nèi)累積,之后蚯蚓可能會被鳥類或哺乳動
物捕食,因此,這些處于食物鏈末端的動物可能會接觸到有害水平的化學(xué)物質(zhì),這種影響被
稱為二次中毒。二次中毒涉及生活在水生或陸生環(huán)境中的食物鏈高級捕食者,是由于攝入了
含有累積物質(zhì)的營養(yǎng)級較低的生物體而產(chǎn)生的毒性作用。在某些情況下,二次中毒可能比化
學(xué)物質(zhì)對土壤有機體的直接作用更重要。
因此,在本項目推導(dǎo)場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)時,推薦的代表性物種主要包括土棲生
8
物(包括陸生植物、土壤無脊椎動物以及土壤微生物)、土壤生態(tài)過程(如硝化作用、呼吸
作用等)以及在特殊條件下考慮哺乳動物和鳥類的二次中毒影響。由于我國區(qū)域及地理學(xué)分
布的生物區(qū)系特征的不同,影響到不同區(qū)域的物種敏感性分布。因此在確定不同受試物種的
生態(tài)受體時應(yīng)首先考慮本土物種,在沒有符合生態(tài)受體要求的本土生態(tài)受體時可選擇ISO
組織推薦的模式生物。
6.1.2毒性終點與毒性參數(shù)的確定
推導(dǎo)生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)時,對于相同的污染物,不同的毒性效應(yīng)終點獲得的毒性數(shù)
據(jù)數(shù)值往往差別很大,因此應(yīng)針對污染物的毒性效應(yīng),選取恰當(dāng)?shù)亩拘越K點和參數(shù)進(jìn)行基準(zhǔn)
推導(dǎo)。在毒性終點的選擇方面,荷蘭將生態(tài)受體的生存、生長和繁殖作為首選終點,微生物
過程和酶活性也可作為毒性終點獲取毒性數(shù)據(jù)。在美國,如果土壤無脊椎動物的研究報告中
有多個效應(yīng)值,最理想的生態(tài)終點是:繁殖>數(shù)量>生長;而對植物,美國首選的終點是生
物量產(chǎn)量和生長。加拿大首選基于生態(tài)受體的死亡率、繁殖和生長作為毒性終點。
對于常規(guī)污染物,一般要獲得其生長抑制、呼吸抑制、運動抑制、致死等毒性終點的毒
性數(shù)據(jù);若僅考慮其致死效應(yīng),可能得出的基準(zhǔn)值會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實際的基準(zhǔn)保護(hù)限值,不足以
保護(hù)生物免受污染物的毒害作用。因此,需要將不同的毒性終點區(qū)別對待,選取更敏感的遺
傳毒性等毒性終點進(jìn)行基準(zhǔn)值的推導(dǎo)。
生態(tài)毒性數(shù)據(jù)是制定生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)的基礎(chǔ),大多數(shù)國家在推導(dǎo)生態(tài)安全土壤環(huán)
境基準(zhǔn)時,優(yōu)先選用慢性毒性或亞慢性毒性數(shù)據(jù),如NOEC和LOEC值,但由于NOEC和
LOEC主要通過室內(nèi)實驗得到,其結(jié)果本身會受到實驗設(shè)計的影響;同時,NOEC和LOEC
是保護(hù)亞致死效應(yīng)的終點,由此推出的生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)也相對偏保守。此外,考慮到
NOEC和LOEC測試數(shù)據(jù)有限,效應(yīng)濃度數(shù)據(jù)或急性毒性數(shù)據(jù)也被用于推導(dǎo)生態(tài)安全土壤
環(huán)境基準(zhǔn)。然而,由于不同的國家的污染物毒性效應(yīng)研究進(jìn)展差異,污染物毒性效應(yīng)數(shù)據(jù)往
往不完善,對毒性效應(yīng)指標(biāo)的選擇也差異較大。
美國推導(dǎo)Eco-SSLs時,EC20、EC10和MATC是優(yōu)先選擇的毒性數(shù)據(jù),未考慮急性毒性
參數(shù)(LC50),由于EC50不能充分有效保護(hù)生態(tài)資源,而EC5由于自然變異,置信水平較低,
因此也未考慮EC50和EC5。而對于加拿大,EC25和EC50則是推導(dǎo)SQGE值的首選毒性數(shù)據(jù)。
英國除了使用NOEC,EC/LC50也被用來推導(dǎo)SSVs。澳大利亞則采用了LOEC和EC30來推
導(dǎo)EILs。
本標(biāo)準(zhǔn)建議在推導(dǎo)基準(zhǔn)值時,優(yōu)先選擇可能影響關(guān)注生態(tài)受體個體或種群特性的慢性毒
性指標(biāo)或亞慢性毒性指標(biāo)。對于陸生植物,依次選擇生物量、根伸長。對于土壤動物和土壤
微生物,依次選擇繁殖率、種群數(shù)量和生長率等毒性終點。對于土壤微生物和微生物主導(dǎo)的
土壤生態(tài)過程,依次選擇微生物生物量、土壤呼吸作用和土壤硝化作用。二次中毒條件下,
對于哺乳動物和鳥類依次選擇死亡、生長和生殖。此外,毒性終點與效應(yīng)參數(shù)的選擇主要取
決于外推方法的選擇,如采用物種敏感性分布(SSD)法進(jìn)行預(yù)測無效應(yīng)濃度(PNEC)外
推,則采用效應(yīng)濃度值(如EC10),若采用評估因子(AF)法可采用ECx、NOEC等毒性參
數(shù)。
6.2場地土壤毒性數(shù)據(jù)的獲取
9
6.2.1數(shù)據(jù)來源與收集
在資料收集過程中,首先應(yīng)收集國家或地方生態(tài)受體和生態(tài)過程統(tǒng)計資料,在對生態(tài)受
體和生態(tài)過程統(tǒng)計資料進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上,確定需要保護(hù)的生態(tài)受體和生態(tài)過程,然后
根據(jù)所確定需要保護(hù)的生態(tài)受體和生態(tài)過程,收集相應(yīng)的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)資料。不同的國家在
制訂土壤環(huán)境基準(zhǔn)時,都會從已有的數(shù)據(jù)庫或國際文獻(xiàn)資料中獲取有關(guān)污染物的理化參數(shù)和
生態(tài)毒性數(shù)據(jù)。
美國在制定Eco-SSLs時,數(shù)據(jù)主要從兩個來源獲取,包括①文獻(xiàn)資料,如相關(guān)參考書、
技術(shù)導(dǎo)則以及綜述性文章;②相關(guān)數(shù)據(jù)庫,如USEPA的“ECOTOX數(shù)據(jù)庫”、美國國家農(nóng)
業(yè)圖書館的“AGRICOLA數(shù)據(jù)庫”、美國生物科學(xué)信息服務(wù)社(BIOSIS)開發(fā)的“BIOSIS
Previews數(shù)據(jù)庫”、美國化學(xué)文摘ChemicalAbstract的目標(biāo)數(shù)據(jù)庫、美國國立醫(yī)學(xué)圖書館的
“TOXLINE數(shù)據(jù)庫”等。
英國在制定土壤生態(tài)篩選值(SSVs)時,數(shù)據(jù)來源包括①在各種無機和有機化學(xué)物質(zhì)
的相關(guān)文獻(xiàn)中,獲得的土壤有機體的生態(tài)毒性試驗數(shù)據(jù);②歐洲化學(xué)品管理局(ECHA)提
供的化學(xué)物質(zhì)授權(quán)及限制(REACH)下特定化學(xué)物質(zhì)的劑量–效應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù),以及國際統(tǒng)
一化學(xué)品信息數(shù)據(jù)庫IUCLID的毒性數(shù)據(jù)。
荷蘭國立公共衛(wèi)生與環(huán)境研究所(RIVM)在制定環(huán)境風(fēng)險限值(ERL)時,收集數(shù)據(jù)
可以通過以下方法:①從相關(guān)數(shù)據(jù)庫檢索有關(guān)毒性數(shù)據(jù),如ECOTOX數(shù)據(jù)庫、IUCLID數(shù)
據(jù)庫、日本國立技術(shù)與評價研究所(NITE)數(shù)據(jù)庫、經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)數(shù)據(jù)庫
等;②在缺乏數(shù)據(jù)或相關(guān)數(shù)據(jù)非常少的情況下,搜索公開文獻(xiàn);③通過電子郵件的形式詢問
其他國家環(huán)境機構(gòu)的相關(guān)聯(lián)系人;④邀請參與化學(xué)物質(zhì)生產(chǎn)或使用的行業(yè)各方提供相關(guān)研究,
這些研究將被視為公開文獻(xiàn)。
我國也有常用的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫,如中國知網(wǎng)(CNKI)、萬方數(shù)據(jù)庫、維普數(shù)據(jù)庫(VIP)、
中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD)、中國生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫等科學(xué)引文索引數(shù)據(jù)庫。生態(tài)毒
性數(shù)據(jù)庫如中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心的“化學(xué)物質(zhì)毒性數(shù)據(jù)庫(ChemicalToxicity
Database)”。我國雖已有各種生態(tài)毒性數(shù)據(jù)研究,但仍缺少系統(tǒng)且收錄完整的毒性數(shù)據(jù)庫。
在制定我國場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)時,應(yīng)最大限度利用國內(nèi)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫和毒性數(shù)據(jù)庫,
在缺乏數(shù)據(jù)或相關(guān)數(shù)據(jù)非常少的情況下采用國際推薦的毒性數(shù)據(jù)庫。
在收集相關(guān)生態(tài)毒性數(shù)據(jù)時,由于我國本土生態(tài)毒性數(shù)據(jù)較少,因此可以也通過開展研
究場地的土壤生態(tài)毒性實驗來獲取相關(guān)毒性數(shù)據(jù),或通過補充測試來獲取相關(guān)物種的毒性數(shù)
據(jù)。除此之外,本標(biāo)準(zhǔn)中也對需要收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的分類說明。
6.2.2數(shù)據(jù)篩選與評分
由于土壤的高度異質(zhì)性和干擾因子的多樣性,如土壤有機質(zhì)含量、黏土含量、陽離子交
換量和pH值等均可顯著影響污染物的生物有效性,因此,對生態(tài)毒性數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的篩選
顯得十分必要。
對于推導(dǎo)基準(zhǔn)的數(shù)據(jù),不同的國家有不同的選擇標(biāo)準(zhǔn)、選擇方法與質(zhì)量要求。荷蘭將毒
性數(shù)據(jù)分為完全可靠的數(shù)據(jù)、有限可靠的數(shù)據(jù)、不可靠的數(shù)據(jù)以及無法歸類和編碼的數(shù)據(jù)四
大類,對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評分。美國同樣采取評分制,對植物和土壤無脊椎動物毒性數(shù)據(jù)設(shè)置
10
了9個評估標(biāo)準(zhǔn),對野生動物數(shù)據(jù)設(shè)置了10類評分依據(jù),根據(jù)毒性數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行評分。
荷蘭按照Klimisch等提出的打分系統(tǒng)對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評分,將毒性數(shù)據(jù)分為完全可靠的數(shù)
據(jù)、有限可靠的數(shù)據(jù)、不可靠的數(shù)據(jù)以及無法歸類和編碼的數(shù)據(jù)4大類。歐盟推薦使用歸一
化法來校正不同類型土壤中測定的毒性數(shù)據(jù)。
本標(biāo)準(zhǔn)中參考評分制方法。篩選后的生態(tài)毒性數(shù)據(jù),應(yīng)對每一項數(shù)據(jù)進(jìn)行評估質(zhì)量和適
用性評分。
6.3場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)推導(dǎo)
6.3.1毒性數(shù)據(jù)標(biāo)化
污染物的生物有效性是制定其土壤基準(zhǔn)的重要影響因素。我國幅員遼闊,相對于重金屬,
土壤有機質(zhì)和pH值均對有機污染物生物有效性影響較大。因此對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)化需要充分考
慮我國土壤性質(zhì)的多樣性,以及對污染物生物有效性的影響。我國的土壤污染日益嚴(yán)重,由
于污染物對土壤生態(tài)物種產(chǎn)生的毒性效應(yīng)與其生物有效態(tài)含量相關(guān),以污染物總量為指標(biāo)的
土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)已無法滿足當(dāng)前土壤管理的需求,亟需進(jìn)行以生物有效性為基礎(chǔ)的土壤環(huán)
境質(zhì)量基準(zhǔn)的研究工作。目前對土壤中重金屬的生物有效性的研究較為深入,但是針對有機
污染物的土壤生物有效性研究相對匱乏。
生物有效性在許多領(lǐng)域都有所涉及,環(huán)境領(lǐng)域的生物有效性研究起源于水環(huán)境,后來擴(kuò)
展到沉積物、土壤及大氣環(huán)境中,用于衡量一種污染物進(jìn)入生物體并被同化或產(chǎn)生毒性的能
力或潛力。土壤中的污染物總量包括兩部分,一部分經(jīng)過與土壤基質(zhì)的一系列相互作用被封
鎖于土壤,另一部分可以參與遷移、運輸、轉(zhuǎn)化以及與生物體相互作用等過程,是環(huán)境可利
用的,其中與生物體相互作用部分稱為是具有生物有效性的。只有具有生物有效性的污染物
才能被生物體吸收,并在生物體內(nèi)發(fā)揮毒性效應(yīng)。
不同國家在制定土壤生態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)時,針對生物有效性采用不同的標(biāo)準(zhǔn)化方法。美
國在制定Eco-SSLs時,直接將生物有效性作為數(shù)據(jù)篩選與評分的原則之一,根據(jù)生物利用
度評分對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,生物利用度評分根據(jù)土壤類型、pH和有機質(zhì)含量進(jìn)行打分,滿足
評分標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)才可進(jìn)行數(shù)據(jù)外推。荷蘭以其國內(nèi)的一種代表性土壤(有機質(zhì)含量和黏土含
量分別為10%和25%)作為標(biāo)準(zhǔn)土壤,將其他類型土壤中某一化學(xué)物質(zhì)的含量轉(zhuǎn)換至標(biāo)準(zhǔn)
土壤中后進(jìn)行數(shù)據(jù)外推。西方發(fā)達(dá)國家都制定了污染物生物有效性標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)則,而我國最新
頒布的土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)中仍然只考慮污染物總量,沒有引入形態(tài)和生物有效性測試,
因此,建立污染物形態(tài)與生物有效性測試的標(biāo)準(zhǔn)化方法具有很強的現(xiàn)實意義。
在我國現(xiàn)有的土壤調(diào)查資料中,對于pH值,pH4.5-5.5,pH5.5-7.2,以及pH7.2-8.5范
圍內(nèi)的土壤占較大部分;對于土壤有機質(zhì),其在土壤中的含量主要分為<0.2%,0.2-0.6%,
0.6-1.2%,1.2-2%,>2%;對于土壤的陽離子交換率CEC(me/100g),主要分為<4,4-10,
10-20,20-40,>40。因此在案例場地有機污染物的毒性數(shù)據(jù)標(biāo)化過程中,可以因地制宜,
統(tǒng)一到多個土壤條件下,計算其標(biāo)化后的毒性。本標(biāo)準(zhǔn)中對已有的生物毒性的標(biāo)準(zhǔn)化公式進(jìn)
行了改進(jìn),綜合考慮了有機質(zhì)含量、pH和CEC的影響,對毒性數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
6.3.2毒性數(shù)據(jù)外推
11
場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)的制定以風(fēng)險評估作為環(huán)境保護(hù)的主要原則,效應(yīng)評估方法
可以對場地土壤生態(tài)環(huán)境進(jìn)行定量風(fēng)險評估。效應(yīng)評估依據(jù)毒理學(xué)數(shù)據(jù),或通過模型外推,
建立污染物與生物(或生態(tài))效應(yīng)之間的劑量-效應(yīng)關(guān)系,獲得毒性效應(yīng)終點,由此確定污
染物的臨界效應(yīng)濃度。在確定毒性指標(biāo)和效應(yīng)濃度數(shù)據(jù)后,通過建立的暴露模型,推導(dǎo)場地
生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)值。
目前國際上推導(dǎo)土壤生態(tài)安全基準(zhǔn)值有三種最常用的方法:物種敏感度分布(SSD)法、
評估因子(AF)法和平衡分配(EqP)法。對于獲取的毒性參數(shù)數(shù)據(jù),不同國家有不同的數(shù)
據(jù)外推標(biāo)準(zhǔn)。荷蘭數(shù)據(jù)外推方法的選擇取決于可用的毒性數(shù)據(jù):①當(dāng)毒性數(shù)據(jù)至少包括4
種不同類別土壤生物的NOEC和至少4種不同類別的土壤微生物過程(或者酶活性)時,
選用SSD;②評估急性毒性數(shù)據(jù)或慢性毒性數(shù)據(jù)少于4種不同類別時,采用AF;③當(dāng)使用
水生毒性數(shù)據(jù)和水土分配系數(shù)時,采用EqP。英國數(shù)據(jù)外推方法有定值設(shè)計法、SSD法、考
慮二次中毒的數(shù)據(jù)外推方法以及EqP。
SSD法是用于土壤生態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)制定的國際主流方法。我國針對SSD法推導(dǎo)基準(zhǔn)
值也進(jìn)行了本土案例的研究及改善。于2015年,王穎等針對目前物種敏感度分布參數(shù)方法
建模所存在的缺點,首次提出基于非參數(shù)核密度估計方法的物種敏感度分布模型,并提出相
應(yīng)的最優(yōu)窗寬和檢驗方法。2021年,吳豐昌等在借鑒他國經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,由國家生態(tài)環(huán)境
基準(zhǔn)委員會研制開發(fā)了國家生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)計算軟件《國家生態(tài)環(huán)境基準(zhǔn)計算軟件物種敏感
度分布法》(NationalEcologicalEnvironmentCriteriaCalculationSoftware-SpeciesSensitivity
DistributionMethod,EEC-SSD)。該軟件主要用于毒性數(shù)據(jù)的物種敏感度分布擬合,軟件涵
蓋的擬合模型包括正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布、邏輯斯諦分布、對數(shù)邏輯斯諦分布4個模型。
該軟件為國家生態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)制定提供標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化技術(shù)保障。
本標(biāo)準(zhǔn)中,根據(jù)生態(tài)受體營養(yǎng)級、生態(tài)毒性數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)量的多少等情況,選擇不同
的數(shù)據(jù)外推方法估算場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)值:(1)當(dāng)有足夠的毒性效應(yīng)數(shù)據(jù)(通常指
有10-15個以上,包含至少8個不同生物種類的毒性效應(yīng)數(shù)據(jù)ECX),優(yōu)先選用毒性效應(yīng)濃
度EC10及SSD法進(jìn)行毒性數(shù)據(jù)外推;(2)當(dāng)生物種類和營養(yǎng)級別單一,毒性數(shù)據(jù)為EC/LC50
或NOEC且生態(tài)毒性數(shù)據(jù)量較少(不足10個)時,AF法進(jìn)行外推;(3)在進(jìn)行場地資料
收集與現(xiàn)場調(diào)研時,場地中污染物可能通過食物鏈進(jìn)行傳遞和積累,則考慮哺乳動物和鳥類
的間接暴露和污染物二次毒性。
6.3.3物種敏感性分布法外推
SSD法是目前世界上最流行的方法。它不僅充分利用了現(xiàn)有的毒性數(shù)據(jù),而且還可以
用來計算特定效應(yīng)值的置信范圍。此外,它還有利于評估人員快速識別最敏感的物種。SSD
是描述某一化合物或混合物暴露下,一組物種毒性變化的統(tǒng)計分布。物種可以由一個特定分
類單元的單一物種、選定的物種組合或一個自然群落組成。由于不知道毒性終點的真實分布,
SSD從毒性數(shù)據(jù)樣本中估計,并可視化為一個累積分布函數(shù)(圖5)。累積分布函數(shù)曲線遵
循從生態(tài)毒理學(xué)試驗獲得的敏感性數(shù)據(jù)的分布,分別繪制從急性或慢性毒性試驗得出的效應(yīng)
濃度,例如LC50值和NOEC。構(gòu)建SSD的數(shù)據(jù)數(shù)量差異很大,從完全沒有數(shù)據(jù)(對于許多
化合物)到超過50或100個靈敏度值(對于少數(shù)化合物)。顯然,對于SSD的推導(dǎo)和基于
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這些數(shù)據(jù)的結(jié)論,數(shù)據(jù)的數(shù)量是非常重要的。
圖5SSD的基本原理(點是輸入數(shù)據(jù),線是擬合的SSD曲線)(LeoPosthumaetal.,2001)
SSD法被荷蘭、英國和澳大利亞推薦用于推導(dǎo)基準(zhǔn)值。各國采用不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行最優(yōu)參
數(shù)模型的選擇,如歐洲以及中國推薦使用的對數(shù)正態(tài)(Log-normal)分布和對數(shù)邏輯
(Log-logistic)分布,澳大利亞和新西蘭使用的BurrIII,以及一些其他分布模型,如Weibull、
Log-triangle、伽馬分布(Г)等。不同分布模型的選擇對SSD的結(jié)果(尤其是HC5值)有
較大影響,尤其是當(dāng)樣本量較小時,選擇合適的分布模型降低不確定性尤為重要。
因此在本標(biāo)準(zhǔn)中,當(dāng)有足夠的毒性效應(yīng)數(shù)據(jù)(通常指有10-15個以上,包含至少8個不
同生物種類的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)值),最先推薦采用SSD法來確定PNECsoil值。
6.3.4評估因子法外推
荷蘭、加拿大和美國都認(rèn)為在條件許可的情況下應(yīng)優(yōu)先采用SSD法來推導(dǎo)基準(zhǔn)值,歐
盟委員會則認(rèn)為SSD法還沒有完全成熟,建議同時采用評估因子法來推導(dǎo)PNECs。評估因
子法的特點是方法和過程比較透明,使用歷史比較長,相對比較成熟,但其最大的缺點是比
較粗放,對毒性數(shù)據(jù)的利用程度低。目前國際上所采用的AF法是在標(biāo)準(zhǔn)實驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,
通過應(yīng)用了AF的最低毒性終點數(shù)據(jù)推導(dǎo)出基準(zhǔn)值。該方法的AF可以表明實驗室數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
到現(xiàn)場情況有關(guān)的不確定性,如實驗室內(nèi)部和實驗室間的差異,物種內(nèi)部和物種間的差異,
以及急性終點到長期暴露的轉(zhuǎn)換。AF取決于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的數(shù)量和類型,當(dāng)有更多的生態(tài)物種
和/或長期研究的數(shù)據(jù)時,可以使用較低的AF。
已知土壤生物的毒性效應(yīng)數(shù)據(jù),但針對的生物種類和營養(yǎng)級別單一,且數(shù)據(jù)量不足10
個時,可以采用AF法外推場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)值。
6.3.5二次中毒條件下外推
二次中毒是指由于攝入或接觸中毒的生物體而引起的繼發(fā)性中毒。目前世界各國在制定
土壤生態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)時,對土壤污染物的二次毒性問題所考慮的角度各有不同。美國直接
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將野生動物作為生態(tài)受體,從食草動物、食蟲動物、食肉動物中選取六種代表受體,并根據(jù)
其暴露途徑通過野生動物食物鏈暴露風(fēng)險評估模型計算六種受體的風(fēng)險臨界值,取其低值作
為野生動物的Eco-SSLs。荷蘭推導(dǎo)土壤最大允許濃度(MPC)時考慮了土壤—蠕蟲—以蚯
蚓為食的鳥類或哺乳動物食物鏈的二次中毒影響,并提出若采用二次中毒的方法污染物需符
合以下原則:①該化學(xué)物質(zhì)logKOW≥3,②該化學(xué)物質(zhì)具有很強的吸附性,③該化學(xué)物
質(zhì)已知有可能在生物體中累積,④該化學(xué)物質(zhì)有標(biāo)志性的結(jié)構(gòu)特征,⑤該化學(xué)物質(zhì)沒有水解
(半衰期小于12h)等衰減特性。英國生態(tài)風(fēng)險評估中,較為重視二次中毒的影響,對可通
過陸地食物鏈富集的污染物應(yīng)考慮二次毒性問題,陸地食物鏈考慮的是土壤蚯蚓和以蚯蚓為
食的鳥類或哺乳動物。加拿大在制定SQG時僅對農(nóng)業(yè)用地考慮了直接接觸和攝入土壤以及
食草這兩種暴露途徑對野生動物和家畜的影響。
我國在土壤生態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)研究中,雖然沒有直接提出“二次中毒”的概念,但是已
有較多針對土壤污染物在生物體中生物積累效應(yīng)的相關(guān)研究。中國科學(xué)院南京土壤研究所王
霞等針對土壤有機氯農(nóng)藥殘留問題,探討了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中土壤動物(蚯蚓)對DDT的生
物富集情況,以及有機氯農(nóng)藥對土壤動物多樣性、土壤微生物數(shù)量的影響,并評價土壤有機
氯污染程度及對土壤生態(tài)系統(tǒng)健康的影響。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)解冬利等研究了鎳在我國13個省
(市)的5種不同類型土壤中對模式動物赤子愛勝蚓的急性和慢性毒性,以及鎳在赤子愛勝
蚓體內(nèi)的生物富集特性。農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所鄭宏艷等提出了農(nóng)田作物重金屬生物富
集的“土壤重金屬含量-作物特性-土壤屬性”關(guān)系理論,針對土壤模式建立土壤和作物重金
屬含量關(guān)系模型。由此可見,二次中毒帶來的影響不容忽視。
目前的相關(guān)指導(dǎo)文件中,有兩種推薦的評估二次中毒的方法,分別是2011年歐盟WFD
指導(dǎo)文件推薦的基于濃度的方法和2009年歐洲食品安全局(EFSA)推薦的基于劑量的方法。
基于濃度的方法是基于鳥類或哺乳動物飲食中污染物的濃度評估其暴露風(fēng)險。而基于劑量的
方法中暴露毒性不是表示飲食中的濃度,而是污染物的每日劑量,劑量表示為每質(zhì)量體重中
污染物的每日攝入量。
本標(biāo)準(zhǔn)中,在二次毒性條件下外推基準(zhǔn)值,優(yōu)先選擇以死亡、生長和生殖為終點的長期
慢性毒性研究??紤]二次中毒的情況下,基于捕食者的食物中污染物濃度進(jìn)行外推。
6.4基準(zhǔn)值的確定
6.4.1土地利用類型
在構(gòu)建場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)時,根據(jù)不同土地利用方式下土壤所提供的生態(tài)服務(wù)
功能的重要性所確定的生態(tài)物種或生態(tài)過程保護(hù)的程度,作為制定場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基
準(zhǔn)的依據(jù)。在制定土壤環(huán)境基準(zhǔn)時,世界發(fā)達(dá)國家如荷蘭、英國、加拿大和新西蘭就是考慮
了不同土地利用類型進(jìn)行劃分的。美國Eco-SSLs的推導(dǎo)對場地土壤理化性質(zhì)參數(shù)有嚴(yán)格要
求,由于土壤理化性質(zhì)的限制,在某些土壤條件和場地情況下不適合使用Eco-SSLs,包括
(但不限于):①經(jīng)常被淹沒的濕地土壤或沉積物;②有機質(zhì)含量>10%污水污泥改良土壤;
③土壤pH<4.0的廢棄物場地。荷蘭制定參考值時主要依據(jù)人群土壤攝入率以及蔬菜消費率
的差異,將土地利用類型劃分為7種:帶花園的住宅、帶菜園的住宅、兒童玩耍的地方、農(nóng)
業(yè)用地、自然用地、公園/娛樂用地以及工業(yè)用地。之后考慮政策觀點,將7種劃分為3類:
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自然及農(nóng)業(yè)用地、住宅用地以及工業(yè)用地。英國在制定SSVs時沒有區(qū)分不同用地類型,而
是對污染場地進(jìn)行了明確定義:只有在存在明顯受污染的情況下,土地才會被確定為受污染
土地,受體和污染物之間要有直接或間接接觸的證據(jù)。加拿大土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系按不同
土地利用類型劃分為農(nóng)業(yè)用地、居住/公園用地、商業(yè)用地和工業(yè)用地,得到的每種土地利
用類型下的土壤質(zhì)量指導(dǎo)值的最低值作為該種土地利用的最終土壤質(zhì)量指導(dǎo)值。
根據(jù)其他國家對土地利用類型的劃分以及結(jié)合我國實際,確定我國場地的土地利用類型
為3類:住宅用地、公園用地以及商服/工業(yè)用地。鑒于居民在公園的停留時間遠(yuǎn)低于在住
宅用地下的時間,因此在本標(biāo)準(zhǔn)中將對兩類用地類型分別推導(dǎo)基準(zhǔn)值。我國有大量的農(nóng)村人
口,而且城市與農(nóng)村存在巨大的環(huán)境差異。王貝貝等(2014)研究發(fā)現(xiàn)我國城市地區(qū)居民與
農(nóng)村地區(qū)居民的土壤接觸行為比例分別為21.6%和68.7%。由此可見,農(nóng)村地區(qū)居民土壤接
觸行為是不可忽視的,因此在本項目中將住宅情景更詳細(xì)地劃分為城市住宅與農(nóng)村住宅。城
市公園經(jīng)過城市規(guī)劃建設(shè),土地存在大面積硬化,其生態(tài)系統(tǒng)與自然綠地存在較大差異,且
居民去城市公園和自然綠地的頻率也存在較大差異,因此將公園用地進(jìn)一步細(xì)分為自然綠地
與城市公園。
6.4.2確定生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)水平
制定土壤生態(tài)安全基準(zhǔn)時,不同的國家對毒性參數(shù)的選擇和保護(hù)水平的設(shè)置各有不同,
加拿大四種類型土地對污染物的敏感度:農(nóng)業(yè)用地>住宅/公園用地>商業(yè)用地>工業(yè)用地,
土地利用類型保護(hù)水平設(shè)置為75%、50%;澳大利亞四種類型土地對污染物的敏感度:城市
住宅/公共開放空間>商業(yè)/工業(yè)用地,土地利用類型保護(hù)水平設(shè)置為80%、60%;美國根據(jù)
10%效應(yīng)濃度值(EC10)和最大允許閾值濃度,通過計算幾何平均值作為生態(tài)基準(zhǔn)(相當(dāng)于
50%的物種保護(hù)水平)。
本標(biāo)準(zhǔn)中,制定不同土地利用方式下生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)時,根據(jù)不同土地利用方式
下土壤所提供的生態(tài)服務(wù)功能的重要性所確定的生態(tài)物種或生態(tài)過程保護(hù)的程度,作為制定
生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)的依據(jù)。
7.對實施本標(biāo)準(zhǔn)的建議
(1)《場地生態(tài)安全土壤環(huán)境基準(zhǔn)制定技術(shù)指南》是我國土壤環(huán)境基準(zhǔn)制定的重要依據(jù)
之一,建議應(yīng)盡快開展制定我國土壤生態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)值的研究,為未來標(biāo)準(zhǔn)的制修訂提供
科學(xué)依據(jù)。
(2)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定發(fā)布應(yīng)與有效可行的政策法規(guī)相匹配,建議加快完善我國土壤生
態(tài)安全環(huán)境基準(zhǔn)研究及管理的政策和法規(guī)制度,加強技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范和指導(dǎo)作用。
(3)由于我國目前相關(guān)的基礎(chǔ)研究比較薄弱,所采用生態(tài)毒性數(shù)據(jù)與外推方法多借鑒
國外,建議該標(biāo)準(zhǔn)在廣泛征求意見基礎(chǔ)上修改后可先試用,在實際應(yīng)用中不斷完善、修訂和
補充。
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