《工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準制定技術(shù)指南》

ICS點擊此處添加ICS號

CCS點擊此處添加CCS號

ESC

中國生態(tài)學會團體標準

T/ESCXXXX—XXXX

工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準制定

技術(shù)指南

Technicalguidelineforderivingsoilecologicalriskcriteriaforcontaminated

industrialandminingsites

（征求意見稿）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國生態(tài)學會發(fā)布

T/ESCXXXX—XXXX

工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準制定技術(shù)指南

1范圍

本標準規(guī)定了工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準制定的內(nèi)容、程序、方法和技術(shù)要求。

本標準適用于工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準值的制定。

本標準不適用于放射性物質(zhì)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

本標準引用了下列標準、技術(shù)規(guī)范等規(guī)范性文件，包括土壤生態(tài)毒理學和生物測試標準化方法，未

涉及的方法可參考附錄A。

GB/T21809化學品蚯蚓急性毒性實驗

GB/T27855化學品土壤微生物碳轉(zhuǎn)化試驗

3術(shù)語和定義

請選擇適當?shù)囊龑дZ

3.1工礦場地industrialandminingsite

用于從事工業(yè)生產(chǎn)和礦山開采活動的地塊，包括地塊范圍內(nèi)的土壤、地表水、地下水以及地塊內(nèi)所

有構(gòu)筑物、設施和生物之和。

3.2土壤生態(tài)風險基準criteriaforsoilecologicalrisk

污染物對土壤生態(tài)系統(tǒng)不產(chǎn)生特定不利影響（或有害效應）的臨界含量，包含了土壤污染物含量和

其所產(chǎn)生的不利影響（或有害效應）之間的完整關(guān)系。

3.3生態(tài)情景ecologicalscenario

污染物暴露于受體時，造成差異化生態(tài)效應的環(huán)境參數(shù)的集合。

3.4x%危害濃度hazardousconcentration（HCX）

受影響物種的累積概率達到x%時的污染物濃度，或（100-x）%的物種能夠得到有效保護的污染物

濃度。

3.5x%效應濃度effectiveconcentration（ECX）

與對照組相比，污染物對受試生物產(chǎn)生x%生態(tài)效應（如死亡率、生長抑制率、生殖等）時的濃度。

3.6無觀察效應濃度noobservedeffectconcentration,NOEC

在規(guī)定的暴露條件下，通過實驗和觀察，與適當?shù)膶φ諜C體比較，一種外源污染物質(zhì)不引起生物任

何有害作用的最高濃度。

3.7最低可觀察效應濃度lowestobservedeffectconcentration,LOEC

指在規(guī)定的暴露條件下，通過實驗和觀察，與適當?shù)膶φ諜C體比較，一種化合物引起機體出現(xiàn)某種

2

T/ESCXXXX—XXXX

作用（非有害作用）的最低劑量或濃度。

3.8預測無效應濃度predictednoeffectconcentration，PNEC

化學物質(zhì)不會對土壤生物產(chǎn)生特定不利效應的最大暴露劑量或濃度，或稱保護土壤生態(tài)安全的土

壤污染物最大允許含量。

3.9生態(tài)保護水平ecologicalprotectionlevel

根據(jù)工礦場地未來土地開發(fā)利用方式下土壤所提供的生態(tài)服務功能的重要性所確定的生態(tài)物種或

生態(tài)過程保護的程度。

3.10物種敏感度分布speciessensitivitydistribution（SSD）

在生態(tài)系統(tǒng)中，不同物種對某一脅迫因子的敏感程度服從一定的累積概率分布，可通過概率或經(jīng)驗

分布函數(shù)來描述不同物種樣本對脅迫因素的敏感度差異。

3.11評估因子assessmentfactor

從實驗測定的劑量效應關(guān)系外推估計不會發(fā)生不利效應的污染物濃度的校正系數(shù)。

3.12污染土壤生態(tài)風險評估ecologicalriskassessmentofcontaminatedsoil

評估污染物進入土壤后對關(guān)注的生態(tài)受體（陸生植物、土壤微生物和土壤動物等）及其生態(tài)過程（如

硝化作用、有機質(zhì)礦化、磷酸酶活性等）產(chǎn)生顯著危害的可能性。

3.13土壤環(huán)境背景值soilenvironmentalbackgroundvalue

指基于目標土壤污染物環(huán)境背景含量的統(tǒng)計值。通常以土壤環(huán)境背景含量的某一分位值表示。

4工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準制定流程

工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準的制定主要包括6個步驟（圖1），具體如下：

（1）確定需要保護的生態(tài)受體和生態(tài)過程；

（2）生態(tài)毒性數(shù)據(jù)的收集與篩選；

（3）基準外推方法選擇；

（4）PNEC的外推；

（5）基準值的確定；

（6）基準值的審核。

3

T/ESCXXXX—XXXX

圖1工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準制定流程

5確定需要保護的生態(tài)受體和生態(tài)過程

在制定工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準時，需要先確定需要保護的土壤生態(tài)受體和生態(tài)過程，這些

生態(tài)受體和生態(tài)過程應為土壤生態(tài)系統(tǒng)中有代表性的生產(chǎn)者、消費者和分解者，具體可包括以下3類：

（1）生產(chǎn)者為陸生植物，如農(nóng)作物、需要保護的野生植物等；

（2）消費者為整個生命周期主要生活在土壤中的無脊椎動物，如蚯蚓、線蟲、跳蟲等；

（3）分解者為土壤微生物和微生物主導的土壤生態(tài)過程，如真菌、細菌、土壤呼吸作用、土壤消

化作用等。

6生態(tài)毒性數(shù)據(jù)的收集及篩選

6.1數(shù)據(jù)來源

單一物種的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)主要通過以下3種途徑獲得：

（1）開展土壤生態(tài)毒理實驗：按照附錄A中的土壤生態(tài)毒理學和生物測試標準化方法，開展相應

物種的生態(tài)毒理實驗，優(yōu)先考慮我國的本土模式生物和實驗方法，獲取生態(tài)毒性數(shù)據(jù)；

（2）檢索已有的生態(tài)毒數(shù)據(jù)庫：主要從美國環(huán)保署的“ECOTOX”生態(tài)毒理數(shù)據(jù)庫

（/ecotox）獲取目標毒性數(shù)據(jù)；

（3）收集公開發(fā)表文獻里的毒性數(shù)據(jù)：主要從國內(nèi)外常用的文獻數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)，包括Webof

Science（）、中國知網(wǎng)（）、萬方數(shù)據(jù)庫

（）等。

6.2數(shù)據(jù)篩選原則

從數(shù)據(jù)庫或文獻中獲取毒性數(shù)據(jù)需對收集的毒性數(shù)據(jù)進行篩選和處理，有效毒性數(shù)據(jù)的篩選遵循

以下原則：

（1）生態(tài)毒性數(shù)據(jù)應遵循GB/T、OECD或ISO規(guī)定的標準化實驗方法獲得；

（2）應能根據(jù)文獻資料確定測試生物暴露于土壤污染物的時間和毒性終點，并可根據(jù)劑量-效應關(guān)

系估算毒性效應數(shù)據(jù)ECX，如EC10、EC50等；

（3）文獻應記錄開展毒性實驗的條件，如土壤pH、有機質(zhì)、陽離子交換量、粘粒含量、溫度等；

4

T/ESCXXXX—XXXX

（4）毒理實驗開展的環(huán)境暴露介質(zhì)選擇人工或者自然土壤，排除水培、濾紙培養(yǎng)、體腔注射等暴

露方式下獲得的毒性數(shù)據(jù)；

（5）文獻資料獲得的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)應排除復合污染實驗結(jié)果，選擇單一關(guān)注污染物暴露獲得的毒

性數(shù)據(jù)，避免存在非關(guān)注污染物的顯著干擾；

（6）田間實驗數(shù)據(jù)用于基準的制定時，除滿足以上條件外，還應當同時滿足如下條件：①效應數(shù)

據(jù)必須來自同一地區(qū)同一研究實驗周期，并有供試土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)；②樣品采集、處理和存儲應遵照

標準方法或可接受的操作程序；③其他田間實驗相關(guān)條件如采樣設計的科學性等需要根據(jù)具體實驗進

行評估；

6.3毒性效應指標的選擇

制定工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準時，優(yōu)先選擇可能影響生態(tài)受體個體生長、發(fā)育或種群繁衍相

關(guān)特性的毒性效應指標。

（1）對于陸生植物，選擇生物量、產(chǎn)量、根伸長等；

（2）對于土壤無脊椎動物，選擇繁殖率、種群數(shù)量和生長率等；

（3）對于土壤微生物和微生物主導的土壤生態(tài)過程，選擇土壤微生物量、土壤硝化作用、土壤呼

吸作用等。

6.4毒性效應終點的選擇

制定工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準時，根據(jù)不同的毒性效應終點，確定不同的毒性效應水平。具

體可分為以NOEC、LOEC、EC10等為效應終點的無效應水平（Level1）和以EC50、LC50、LD50等為效

應終點的半數(shù)效應水平（Level2）

（1）無效應水平毒性數(shù)據(jù)推導的生態(tài)風險基準相對嚴格，當環(huán)境濃度超過相應基準濃度時表明生

態(tài)風險開始發(fā)生，可作為生態(tài)風險篩選值；

（2）半數(shù)效應水平毒性數(shù)據(jù)推導的生態(tài)風險基準相對寬松，當環(huán)境濃度超過相應基準濃度時表明

可能對土壤生態(tài)物種或生態(tài)過程產(chǎn)生50%的生態(tài)危害效應，生態(tài)風險相對較高，需要采取措施以降低生

態(tài)風險，可作為生態(tài)風險管制值;

（3）低效應水平和高效應水平的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)分別處理；

（4）同一物種有多個毒性效應指標的，取最敏感的毒性效應指標；

（5）同一物種的相同毒性效應指標，取這些毒性效應濃度的幾何平均值，不同土壤的相同微生物

或生態(tài)過程指標分別處理。

（6）所有毒性效應終點的單位保持一致，均換算為mg/kg；

7基準外推方法選擇

根據(jù)收集與篩選后的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)量多少，選擇工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準外推的方法，當篩

選后的毒性數(shù)據(jù)滿足不低于2類6種不同的生態(tài)受體或生態(tài)過程時，優(yōu)先選擇SSD模型進行毒性數(shù)據(jù)

外推，并根據(jù)獲取的毒性數(shù)據(jù)情況，結(jié)合評估因子估算PNEC。當數(shù)據(jù)類型和質(zhì)量不滿足SSD構(gòu)建要求

時，可選擇評估因子法進行毒性數(shù)據(jù)外推，評估因子法外推獲得的PNEC可作為工礦污染場地土壤生態(tài)

風險基準確定的臨時依據(jù)，待毒性數(shù)據(jù)量滿足SSD要求時，仍需對基準值進行修訂。

7.1SSD構(gòu)建與質(zhì)量評價

利用收集篩選后的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)建立污染物效應濃度和物種累積分布之間的SSD模型，常用的分

布函數(shù)包括BurrIII、Log-normal、Log-logistic、Weibull、Gumbel及Gamma。分別利用上述6種分

布函數(shù)對毒性數(shù)據(jù)進行擬合，推薦根據(jù)赤池信息準則（Akaikeinformationcriterion，AIC），選擇擬

合度較好的一個或多個分布函數(shù)，確定各個優(yōu)選分布函數(shù)的權(quán)重，最終建立基于優(yōu)選分布函數(shù)加權(quán)平均

后的SSD模型。6種分布函數(shù)、擬合優(yōu)度評價方法及優(yōu)選函數(shù)的權(quán)重確定方法見附錄B。

7.2評估因子法

當生態(tài)毒性數(shù)據(jù)量不滿足SSD構(gòu)建要求時，可按照表1所列情況選擇最敏感毒性效應濃度和相應

的評估因子進行外推。

5

T/ESCXXXX—XXXX

表1評估因子AF取值推薦表

有效數(shù)據(jù)限定條件評估因子取值

至少有一個營養(yǎng)級生物（如植物、蚯蚓或微生物）的L(E)C50值1000

至少有一種生物（如植物）的NOEC值100

至少在兩個營養(yǎng)級上有兩種生物的NOEC值50

至少在三個營養(yǎng)級上有三種生物的NOEC值10

已知物種敏感性分布曲線（SSD方法）5-1（根據(jù)情況確定）

現(xiàn)場數(shù)據(jù)或模擬生態(tài)系統(tǒng)下得到的數(shù)據(jù)（根據(jù)現(xiàn)場情況確定）

8土壤預測無效應濃度PNEC的外推

8.1物種敏感度分布法外推

分別依據(jù)優(yōu)選的分布函數(shù)，按照權(quán)重平均獲得不同生態(tài)保護水平下的危害濃度???，結(jié)合考慮獲

取毒理數(shù)據(jù)的質(zhì)量，除以評估因子（1~5）（表1）作為土壤PNEC值。其中危害濃度???中X值的確定可

根據(jù)不同的生態(tài)情景確定，如場地未來不同用地開發(fā)類型，不同土壤性質(zhì)等，具體由當?shù)丨h(huán)境管理要求

而定。無效應Level1水平外推的數(shù)據(jù)作為生態(tài)篩選值，半數(shù)效應Level2水平外推的數(shù)據(jù)作為生態(tài)管

制值。

8.2評估因子法外推

當獲取的毒理數(shù)據(jù)不滿足SSD要求時，選擇毒性數(shù)據(jù)的最敏感值，根據(jù)表1所列情況選擇相應的評

估因子（AF），用毒性數(shù)據(jù)最敏感值除以評估因子估算PNEC值。由于數(shù)據(jù)量的限制，該方法可只用于

生態(tài)篩選值推導。

9工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準值的確定

獲取PNEC值后，根據(jù)污染物類型，考慮土壤環(huán)境背景值的影響，最終確定工礦污染場地土壤生態(tài)

風險基準值。主要分以下兩類情況：

（1）制定重金屬元素類污染物的基準，考慮土壤環(huán)境背景濃度，可選取全國土壤環(huán)境背景數(shù)據(jù)的

50%順序統(tǒng)計值作為背景值缺省值（見附錄C），也可根據(jù)具體評價項目所在地區(qū)的背景值，利用外推

獲得的PNEC疊加當?shù)赝寥拉h(huán)境背景值作為工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準值；

（2）制定無背景濃度污染物的基準，直接以外推獲得的PNEC作為工礦污染場地土壤生態(tài)風險基

準值。

基準值的取值一般保留兩位有效數(shù)字，單位以mg/kg表示。

10工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準值的審核

10.1基準的自審核項目

工礦污染場地土壤生態(tài)風險基準的最終確定需要仔細審核基準推導所用數(shù)據(jù)以及推導步驟，以確

?；鶞屎侠砜煽?。自審項目如下：

（1）使用的毒性數(shù)據(jù)是否可被充分證明有效。

（2）所使用的數(shù)據(jù)是否符合數(shù)據(jù)質(zhì)量要求。

（3）急性毒性數(shù)據(jù)中是否存在可疑數(shù)值。

（4）慢性毒性數(shù)據(jù)中是否存在可疑數(shù)值。

（5）是否存在明顯異常數(shù)據(jù)。

（6）是否遺漏其它重要數(shù)據(jù)。

10.2基準的專家審核項目

（1）基準推導所用數(shù)據(jù)是否可靠。

6

T/ESCXXXX—XXXX

（2）物種要求和數(shù)據(jù)量是否符合基準推導要求。

（3）基準推導過程是否符合技術(shù)標準。

（4）基準值的得出是否合理。

（5）是否有任何背離技術(shù)標準的內(nèi)容并評估是否可接受。

7

T/ESCXXXX—XXXX

附錄A

（資料性附錄）

國內(nèi)國際土壤生態(tài)毒理學和生物測試標準化方法

附表A.1國內(nèi)土壤生態(tài)毒理學和生物測試標準化方法

方法編號供試生物方法名稱

GB/T21809蚯蚓(Eiseniafetida)化學品蚯蚓急性毒性試驗

GB/T27855土壤微生物化學品土壤微生物碳轉(zhuǎn)化試驗

GB/T31270.15蚯蚓(Eiseniafetida)化學農(nóng)藥環(huán)境安全評價實驗準則第15部分：蚯蚓急性毒性試驗

GB/T31270.16土壤微生物化學農(nóng)藥環(huán)境安全評價實驗準則第16部分：土壤微生物毒性試驗

GB/T31270.19植物化學農(nóng)藥環(huán)境安全評價實驗準則第19部分：非靶標植物影響試驗

8

T/ESCXXXX—XXXX

附表A.2國際土壤生態(tài)毒理學和生物測試標準化方法

方法編號供試生物方法名稱

線蟲(Caenorhabditis沉積物和土壤樣品對秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditiselegans)

ISO10872

elegans)生長、肥力和繁殖毒性影響的測定

ISO11267跳蟲(Folsomiacandida)土壤污染物對彈尾蟲(Folsomiacandida)繁殖的抑制作用

ISO11268-1蚯蚓(Eiseniafetida)污染物對蚯蚓(E.fetida)的急性致毒效應測試

ISO11268-2蚯蚓(Eiseniafetida)污染物對蚯蚓(E.fetida)生殖影響的測定

除揮發(fā)性物質(zhì)以外的所有可能進入到土壤中的物質(zhì)對植物

ISO11269-1植物

根系生長情況的影響

土壤中化學物質(zhì)對多種高等植物的出苗率和早期生長的潛

ISO11269-2植物

在毒性效應

ISO14238土壤微生物污染物對土壤氮礦化和硝化作用的潛在影響

ISO14240土壤微生物土壤污染對微生物生物量的影響

ISO15685土壤微生物土壤污染對硝化微生物的抑制效應

ISO15952幼螺(Helicidae)污染物對陸地幼螺(Helicidae)生長的影響

ISO16072土壤微生物土壤污染對微生物土壤呼吸的影響

ISO16387線蚓(Enchytraeusalbidus)污染物對線蚓(Enchytraeussp.)的繁殖和存活影響

ISO17126萵苣(LactucasativaL.)污染土壤對萵苣(LactucasativaL.)出苗率的影響

運用土壤呼吸曲線法確定微生物群落的豐度和活性，適用

ISO17155土壤微生物

于確定土壤污染物的潛在生態(tài)毒性

蚯蚓(Eiseniafetidaand測定土壤質(zhì)量和化學品對蚯蚓(EiseniafetidaandEisenia

ISO17512-1

Eiseniaandrei)andrei)的回避試驗.

測定土壤質(zhì)量和化學品對彈尾蟲(Folsomiacandida)的回避

ISO17512-2彈尾蟲(Folsomiacandida)

試驗.

土壤微生物(Arthrobacter利用球形節(jié)桿菌(Arthrobacterglobiformis)脫氫酶活性進

ISO18187

globiformis)行固體樣品接觸試驗

ISO20963昆蟲類(Oxythyreafunesta)污染物對昆蟲幼蟲(Oxythyreafunesta)的急性致毒效應

油菜(Brassicarapa)

ISO22030化學物質(zhì)對陸地植物油菜和燕麥的繁殖力的影響

燕麥(Avenasativa)

ISO23753土壤微生物污染物對非淹水土壤中脫氫酶活性的影響

ISO29200蠶豆(Viciafaba)高等植物遺傳毒性效應評價ー蠶豆微核試驗

OECD207蚯蚓(E.fetida和E.andrei)污染物對蚯蚓(E.fetida和E.andrei)的急性致毒效應

OECD208植物化學物質(zhì)對土壤中高等植物出苗率和苗生長情況的影響

OECD216土壤微生物污染物對土壤微生物氮轉(zhuǎn)化能力的影響

OECD217土壤微生物污染物對土壤微生物碳轉(zhuǎn)化能力的影響

OECD220線蚓(Enchytraeusalbidus)化學物質(zhì)對線蚓(Enchytraeusalbidus)的繁殖力影響

OECD222蚯蚓(E.fetida和E.andrei)化學物質(zhì)對蚯蚓(E.fetida和E.andrei)的繁殖力影響

OECD226螨蟲(Hypoaspisaculeifer)化學物質(zhì)對螨蟲(Hypoaspisaculeifer)的繁殖力影響

化學物質(zhì)的沉降過程對土壤植物葉片和地上部分生長狀況

OECD227植物

的影響

跳蟲(Folsomiacandida和化學物質(zhì)對跳蟲(Folsomiacandida和Folsomiafimetaria)的

OECD232

Folsomiafimetaria)繁殖力影響

9

T/ESCXXXX—XXXX

附錄B

（資料性附錄）

物種敏感性分布曲線擬合函數(shù)、擬合優(yōu)度評價及優(yōu)選函數(shù)權(quán)重確定方法

附表B.1物種敏感性分布曲線擬合函數(shù)

擬合函數(shù)名稱函數(shù)公式變量及參數(shù)含義

1

BurrIII型函數(shù)?=

Γ?(??)??

[1+?()]

Gamma型函數(shù)?=?

Γ?

?(???)/??—擬合函數(shù)的累積分布函數(shù)，%

Gumbel型函數(shù)?=???

1?—污染物毒性濃度，mg/kg

Log-logistic型函數(shù)?=

??

1+log(??)??、?、?、?、?—擬合函數(shù)參數(shù)

Log-normal型函數(shù)?=Φ(???)

???

?()

Weibull型函數(shù)?=1???

B.1擬合函數(shù)擬合優(yōu)度評價

模型擬合優(yōu)度評價是用于檢驗總體中的一類數(shù)據(jù)其分布是否與某種理論分布相一致的統(tǒng)計方法。

對于參數(shù)模型來說，檢驗模型擬合優(yōu)度的方法推薦使用赤池信息準則（Akaikeinformationcriterion，

???），使用最大似然估計法進行模型擬合，并計算每個模型的???值：

???=?2?+2?（Eq.1）

式中?表示最大對數(shù)似然函數(shù)，?為擬合模型的參數(shù)數(shù)量，計算得到的???值越小，說明模型擬合

優(yōu)度越好。當樣本量較少時，可使用小樣本版???（????）進行模型評價。

?

???=?2?+2?()（Eq.2）

?????1

式中?和?的含義同上，?代表樣本數(shù)量，當?≤?+1時，本參數(shù)不適用。

貝葉斯信息準則（Bayesianinformationcriterion,???）可作為另一種替代來評價模型擬合優(yōu)度，

它在形式和設計上與???相似，但模型估算的方法為Metropolis-Hastings，下式中的參數(shù)含義同上。

???=?2?+2???(?)（Eq.3）

B.2優(yōu)選函數(shù)權(quán)重確定

根據(jù)各個擬合函數(shù)的???值，建立不同分布函數(shù)與最優(yōu)分布函數(shù)（最低???值）之間的信息差值:

Δ?=?????min(???)（Eq.4）

????為第i個分布的???值，min(???)為所有擬合函數(shù)中???的最低值，Δ???=0的分布函數(shù)為最

優(yōu)擬合分布函數(shù)，一般認為Δ???≤2的函數(shù)擬合度均較好，建議保留并賦予函數(shù)權(quán)重??：

1

??2??

??=1（Eq.5）

??2??

∑?=1?

上式中m為保留的函數(shù)個數(shù)，??含義同上，則最終SSD模型為多個模型的加權(quán)平均模型，推導特

定???為各優(yōu)選模型的加權(quán)均值：