土壤环境标准值及制订研究:服务于管理需求的土壤环境标准值框架体系

环境标准是实施环境管理的重要依据。我国现行土壤环境质量标准(GB 15618—1995)已不能满足土壤环境管理的实际需求,研究提出我国适宜的土壤环境标准值体系显得十分迫切和必要。结合国家关于"严格控制新增土壤污染"、"确定土壤环境保护优先区域"、"强化被污染土壤的环境风险控制"和"开展土壤污染治理与修复"的土壤环境政策,分析了我国土壤环境保护和综合治理重点任务及对土壤环境标准值的迫切需求,调研综述了发达国家和地区土壤环境法规及标准值体系现状和经验,初步提出了包括土壤环境质量标准、土壤环境风险管控标准和针对特定污染土壤的治理修复标准的标准值体系,提出了针对"老污染"和"新污染"土壤分别建立不同的土壤环境监管制度,该研究可望为完善和建立我国土壤环境标准值框架体系提供参考。     

基于生态风险的铅(Pb)土壤环境基准研究

环境基准是指环境介质中的有毒有害物质对特定受体不产生不良或有害效应的临界限值。环境基准是制修订环境标准的科学依据。通过文献调研筛选获得土壤Pb的生态毒性数据,采用物种敏感性分布法对所获生态毒理数据进行建模分析。基于95%物种保护水平,外推得到基于生态风险的Pb的土壤环境基准值为80.5 mg·kg~(-1)。与其他国家和地区类似土壤环境基准值相比,笔者研究得到的外推基准处于中等偏保守水平。研究结果可为制订保护陆生生态物种的Pb土壤环境标准值提供科学依据。     

秦岭典型停产关闭锌冶炼企业场地土壤重金属污染特征研究

秦岭作为中国重要的生态屏障,其生态环境保护问题已上升为国家战略。同时,秦岭作为中国贵金属和多金属矿产资源富集区,矿业开采效益巨大。矿山开采和冶炼不可避免带来一定的环境问题,研究矿业生产过程中土壤重金属污染污染特征及其危害对秦岭地区土壤重金属污染修复意义重大。该研究以秦岭地区某一曾从事过燃煤发电和锌冶炼、目前已停产的工业企业场地为研究对象,对土壤中砷、镉、铜、铅、汞、镍和锌7种重金属进行测定,采用Muller地积累指数、潜在生态风险指数和空间分析等方法,对土壤中的重金属元素进行污染特征分析与评价。结果表明,7种重金属在土壤中均有检出,砷、镉、汞、锌的检出最大值为对应土壤污染风险筛选值的1.54、1.29、1.49、2.45倍;在空间上7种重金属浓度均表现出由生产区向四周衰减趋势,砷、铜、铅和锌在土壤表层和深层污染程度表现不均一,镍基本无污染;镉和汞的地累计均值分别为5.72(陕西省)、5.715(国家)和6.74(陕西省)、6.71(国家),潜在生态风险指数分别为2 376.55(陕西省)、2 367.20(国家)和6 400.45(陕西省)、3 148.30(国家),属于严重污染等级且危害程度极强;将所有重金属元素指数累加,生态危害风险级别达到D,该场地生态危害程度极强,需进行严格管控及治理。该研究可为秦岭地区同类型企业土壤重金属污染监测方案的制定提供借鉴,也为构建秦岭区域矿山土壤重金属污染防控体系提供技术支撑。     

红霉素水生生物基准推导和对中国部分水体生态风险初步评估

红霉素是大环内酯类抗生素,环境中红霉素残留具有较高的生态风险和健康风险,而中国目前尚缺乏红霉素的淡水水生生物基准值,因而研究适合中国流域水环境的红霉素水生生物基准,对于保护中国淡水水生生物以及水质基准的研究具有重要意义。该研究搜集筛选了红霉素对中国淡水生物的急慢性毒性数据,共获得3门8科的10个急性毒性数据和2门4科的4个慢性毒性数据。利用美国环境保护局推荐的物种敏感度排序法(SSR)推导红霉素的水生生物基准,同时以log-normal SSD法和log-logisticSSD法对基准计算结果进行了比对。比较了3种方法的优缺点,以及与国内外已有研究基准值之间的差异及形成原因,分析了影响红霉素水生生物基准的关键因素。得出采用SSR法推导的保护中国水生生物的红霉素急性基准值(CMC)为0.47μg·L~(-1),慢性基准值(CCC)为0.10μg·L~(-1)相对可行。将该研究推导出的红霉素慢性基准值(CCC)与中国部分江河和湖泊中红霉素暴露浓度相比较,采用风险商值(RQ)评价了红霉素的生态风险。结果表明,风险区域主要集中在辽河、海河和珠江,部分区域点位存在一定的红霉素暴露生态风险。研究结论可为红霉素水质标准制定和流域水环境管理提供科学依据。     

长三角区域环境保护地方标准制订情况研究

为了加快建立长三角区域环境一体化保护制度,推进一体化标准统一管理,通过对水、大气、土壤与生态环境4方面地方标准分类统计分析,对长三角区域各省级、市级环境保护地方标准开展研究。结果表明,长三角各地区水、大气、土壤及生态环境地方标准的发展进程及分布特征存在显著差异。水环境管理技术规范与大气固定源污染排放标准在地方水环境与大气环境标准中占据主要部分,土壤环境地方标准集中在江浙沪地区发布,且各类地方标准主要由省级制定。区域地方标准集中在“十三五”时期发布,紧跟国家政策导向,但各地方环境标准发布存在显著的时间差。现阶段,长三角区域一体化标准聚焦在环境保护领域,其他领域的一体化标准暂为空白,长三角一体化标准体系仍有待进一步建立健全。     

应用物种敏感分布法建立铅的生态安全土壤环境基准研究

由于日益严重的人类活动干扰,土壤重金属铅(Pb)污染严重.开展Pb生态安全的土壤环境基准研究,合理制定铅的生态基准值,对更好地预防与控制土壤Pb生态风险,加强土壤Pb污染的环境管理具有重要意义.本研究通过调研国内外Pb的陆生生态毒性研究,筛选并构建重金属Pb的有效毒性数据库(10%效应浓度(EC10 )或无观察效应浓度...     

不同国家土壤生态筛选值比较与启示

土壤污染生态风险防控是我国土壤环境保护和管理的重要目标.与国外发达国家相比,我国尚未建立基于生态风险的土壤筛选值(土壤生态筛选值),当前有关土壤生态筛选值的综述相对较少.本文系统梳理了美国环境保护局(EPA)、英国环境署(EA)、荷兰住房、空间规划和环境部(VROM)和加拿大环境部长理事会(CCME)制定的土壤生态筛选值,从标准定位、关键受体、暴露途径、推导方法和生物有效性等方面进行对比分析.结果表明,不同国家土壤生态筛选值均考虑了土壤直接接触毒性和经生物富集和生物放大的二次毒性,推导方法普遍采用生态风险评估方法,并充分考虑污染物的生物有效性.然而,当前我国土壤风险管控标准中仅GB 15618—2018农用地标准的部分考虑了污染物对农作物生长和土壤生态的影响,且试验和推导方法与国外筛选值存在较大差异.因此,“十四五”期间建议初步构建我国土壤生态风险评估框架,明确土壤生态筛选值的定位、作用和使用形式,加强代表性物种和典型土壤的陆生生态毒理学等基础研究,建立科学、规范的土壤生态筛选值制定方法和配套指南,尝试建立适合我国土壤区域特征的土壤污染归一方程和淋洗/老化因子,为我国土壤生态筛选值的制...     

序言

环境基准是制定生态环境标准的科学依据,是国家生态环境保护的基石和尺度.随着中国经济社会的快速发展,由于人口增多、城市化进程加快、资源和能源消耗增长,人民群众对优美生态环境需要的诉求日益增强.我国环境基准研究的长期滞后性已成为制约我国环境标准科学性瓶颈.面对"美丽中国"及"生态文明建设"的重大需求,必须明确未来环境基准科...     

珠江三角洲林业用地土壤重金属潜在生态风险格局分析

收集珠江三角洲440个林地表层（0—20 cm）土壤重金属环境数据,通过筛选值和Hakanson潜在生态风险值对珠江三角洲林地土壤生态风险空间格局及形成进行研究分析,以期对统筹珠江三角洲生态土地利用及环境管控,维护自然生态系统的完整性和健康水平提供理论依据。研究结果表明,（1）珠江三角洲林地土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn质量分数范围分别为0.001—1.03、0.01—0.92、0.71—580、4.79—520、0.01—131、0.02—192、1.73—78.1、0.01—227 mg·kg-1,平均含量较低但分布不均匀,变异系数较大的为As、Cd、Cu,局部区域含量较高。（2）风险值评估显示,珠江三角洲林地土壤不少于73.43%处于低潜在生态风险水平,但局部土壤存在中度潜在生态风险至强度潜在生态风险,以Hg和Cd为主;筛选值评估显示,珠江三角洲大部分林地土壤可能受到重金属（以Cr、Hg为主）生态影响。（3）格局分析表明,珠江三角洲中部林地土壤Cd潜在生态风险较高,中部和东部林地土壤Hg潜在生态风险较高;格局形成分析显示,不同重金属及不同生态风险重金属的...     

英美土壤污染生态风险评估技术体系研究及启示

随着经济的发展,人为活动产生的大量有害物质进入土壤,造成了严重的土壤污染问题。生态风险评估是预测风险源对生态系统产生风险的方法体系,其作为污染土壤生态风险管控及修复治理的重要依据,决定着是否需要采取风险管控和修复治理措施及目标。由于研究的侧重角度不同,出现了诸多生态风险评估技术体系。英美两国拥有多年的污染地块管理经验,生态风险评估相关技术导则完善、法规健全且配套技术成熟,借鉴其经验有助于管理者从生态系统角度更加科学地分析土壤污染对环境的影响。通过对我国土壤污染生态风险评估现状的分析,以及对美国超级基金生态风险评估技术体系和英国土壤污染生态风险评估技术体系的讨论,得出我国在构建本土化的土壤污染生态风险评估技术体系时需要注意的关键点：(1)构建层次化的生态风险评估技术体系;(2)开发从污染物暴露到产生生态效应整个过程的污染地块生态风险评估概念模型;(3)加强污染物与生态受体所受影响之间的因果关系分析;(4)提高生态风险评估过程的决策参与;(5)推动本土物种的毒理学研究。该文旨在推动我国土壤污染生态风险评估技术体系的构建,保障评估过程的顺利实施及后续污染土壤风险管控或修复治理工作的开展,促进...     

中国冶炼行业场地土壤污染特征及分布情况

通过收集大量国内各个地区冶炼场地的最新污染数据,试图从全国尺度范围进行分析,反映中国冶炼行业场地的土壤污染状况.运用污染指数评价法、潜在生态危害指数法和生物毒性评价法,以《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)的第一类用地标准值为参比,对土壤中重金属和有机物的污染特征及生态风险...     

基于物种敏感性分布评价长三角地区地表水壬基酚生态风险

壬基酚(NP)是一种具有内分泌干扰效应的持久性有机污染物,具有难降解、易生物蓄积的特性,并在环境介质中长期赋存,其生态风险受到广泛关注。物种敏感性分布法(SSD)广泛应用于水生生物基准制定及水环境生态风险评估等研究工作。不同地理区域敏感物种有所差异,这会影响对水质基准与风险评估结果的分析。本研究以NP为例,基于通用敏感物种、中国本地敏感物种的SSD法获取NP的急慢性预测无效应浓度(PNEC),并以长三角地区典型地表水为评估对象采用商值法获取风险商(RQ)进行生态风险评价。研究结果表明,基于急性毒性数据时,用SSD法获取的通用敏感物种与中国本地敏感物种的PNEC差异较小,说明中国本地物种对NP的急性毒性效应敏感程度与通用物种类似;基于慢性毒性数据计算得到的PNEC差异较大,中国本地物种对于NP的慢性毒性效应更为敏感,直接采用非本地物种的PNEC可能导致本地物种"欠保护"。基于获取的急慢性PNEC,采用商值法表征长三角地区地表水生态风险,结果表明,基于急性PNEC和通用物种慢性PNEC评估风险,可能低估NP的生态风险。基于中国本地物种的慢性PNEC得到NP长三角地区地表水的RQ均值为0.23～1.55,其中,骆马湖具有高风险;太湖、长江南京段RQ最大值超过1,表明个别区域具有高风险,值得进一步关注。综上,NP对本地水生生物的慢性毒性效应较为明显,应持续关注NP长期危害并采取相关措施保障生态系统安全。     

埇桥环境高风险区河流沿岸土壤重金属污染及生态风险评价

以安徽省宿州市埇桥区奎河、沱河岸边2 000 m范围内的9个村庄作为研究区域,在距离河岸500 m、1 000 m、2 000 m处采集表层土壤样品.使用ICP-MS法检测土壤样品中砷、镉、铬、镍、铅、铜和锌7种重金属的含量,并通过单因子评价法、内梅罗污染指数法及潜在生态风险指数法,评价奎河、沱河周边土壤的污染等级和潜在生态风险.共采集土壤样品27个,砷、镉的超标率为100%(27个),锌超标率37.0%(10个),镍超标率29.6%(8个),铜超标率25.9%(7个),铬超标率22.2%(6个),铅不超标.砷、镉、铬、镍、铜、锌的浓度均超过其背景值.单因子评价结果显示镉为中度污染,砷、铬为轻度污染,其他镍、铅、铜、锌4种重金属属于轻微污染范畴.内梅罗综合污染指数结果显示,奎河、沱河周边土壤综合指数为3.1,属于重度污染.奎河、沱河附近土壤的土壤生态风险值为166.8,该地区生态风险等级为强烈风险.评价结果显示该地区土壤存在一定程度的重金属污染,其生态风险已经超过可接受水平,亟待治理.     

江苏省生态红线区域划分与保护

生态红线是我国近年来提出的全新概念,也是环境保护转变思路和积极创新的重要成果,生态红线的划定与保护是实现生态系统管理的重要一步。江苏省生态红线区域是在对区域生态环境现状评估和生态环境敏感性评估的基础上,以自然生态系统的完整性、生态系统服务功能的一致性和生态空间的连续性为基准,通过分析生态系统服务功能的重要性划分的。全省共划分为15类生态红线区域,分为两级管控。     

基于生态系统服务的土地整治生态风险评价与管控建议

土地整治的生态风险评价与管理是生态文明背景下土地整治项目可持续发展的客观要求。"十三五"期间,土地整治投资和力度规模持续加大,在对区域社会和经济发展带来积极作用的同时,也会对区域生态系统结构与功能产生深远影响,如何管控土地整治的生态风险受到越来越多的关注。在系统阐述了土地整治生态风险的内涵与特点的基础上,分析了土地整治不同生态效应所对应的生态风险因子与评价指标体系,提出了基于土地整治全过程分析的生态风险识别、评价与管控的思路,并将生态系统服务功能的提升作为生态风险评价的重要内容,克服了以往生态风险研究更多侧重生态系统结构与功能本身变化的局限性,并指出了土地整治生态风险所需要关注的科学问题与发展趋势。     

放射性核素水环境质量标准研究进展

地球环境中广泛存在的放射性核素对人类和其他物种产生辐射安全风险,成为水环境质量的重要指标之一。随着人类生活水平和环境保护意识的提升,以及核与辐射安全复杂的国际形势,放射性核素水环境质量标准的关注度越来越高。饮用水水质标准中的放射性核素限值基于个人辐射剂量标准,评估方法已经建立,并在世界卫生组织、美国、加拿大和日本等国际组织和国家的饮用水水质标准中得到广泛应用。水环境质量标准中的放射性核素限值基于辐射环境、参考生物、个体单位时间内的辐射剂量限值,对此各国际组织和国家相继开展了放射性核素的生态风险评价研究,并逐步制定相关标准。与国际水平相比,我国水环境质量标准存在放射性核素指标数量少、修订频率滞后、科学适用性有待提升等问题。在我国核能发展与生态文明建设的新形势下,加强放射性核素的健康风险和生态风险评价研究,建立健全水环境质量标准中放射性核素指标体系成为我国水环境研究的紧迫任务。     

中国七大水系淡水沉积物中林丹(γ-HCH)的生态风险评估

林丹(γ-HCH)作为曾广泛应用的有机氯农药,自2000年在中国停止生产以来,全国范围内环境介质中仍广泛检出,对生物体及自然环境存在潜在危害。在收集γ-HCH的沉积物毒性数据基础上,通过物种敏感度分布(Species Sensitivity Distributions,SSD)曲线拟合的方法获得其沉积物质量基准。选取7种常用模型进行拟合,通过比较,最终采用S-Logistic模型拟合γ-HCH急性毒性曲线,得到急性基准值CMCsed=0.00530μg·g~(-1);采用S-Gompertz模型拟合γ-HCH慢性毒性曲线,得到慢性基准值CCCsed=0.00106μg·g~(-1)。我国七大水系68.2%的水体沉积物中γ-HCH的残留浓度均低于其CCCsed,说明其风险较低。但是,在海河和辽河流域某些点位的残留超标,需要引起足够的重视。所获得的沉积物基准值对评估沉积物中γ-HCH的生态风险和环境修复具有重要指导意义。     

滇池周边磷矿复垦区土壤重金属污染特征研究

长期开采磷矿所产生的重金属残留将给矿区复垦后的农业或林业生产带来环境风险。选取云南省滇池周边某磷矿区的复垦区作为研究区域,分析了复垦区内不同土地利用类型在不同复垦年限下土壤中铜(Cu)、镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、锌(Zn)、钛(Ti)、锰(Mn)、钒(V)、镍(Ni)、钴(Co)等10种重金属的含量,并利用综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属污染程度与生态风险进行了评价。综合指数法和潜在生态风险指数法分析结果均表明,Cd为各复垦区的首要污染物;而地累积指数法分析结果显示,大多数复垦区域的首要污染物为Pb。综合而言,各复垦区的首要污染物为Cd和Pb。其中,停采恢复区土壤中重金属含量最高,生态风险也最高。随复垦年限增加,农田和林地土壤中的重金属含量均有所下降,这表明矿区复垦降低了土壤重金属含量与生态风险,改善了环境质量,但在较短的复垦年限下种植农作物或林木仍存在一定的环境风险。各重元素的相关性分析结果显示:复垦区土壤中Cd、Pb和Cr的污染特征具有较高的相似性,且在复垦区中常会出现其中2~3种元素的复合污染。因此,在对复垦区中土壤重金属污染进行防控时,除需对首要污染物进行污染防控外,应根据复合污染特征考虑多污染物协同防控的效果和效益,降低污染防控的边际成本。     

浙江省典型农田土壤重金属污染及生态风险评价

浙江是中国经济社会发展最快的省份之一,人类活动对土壤环境扰动强烈。为系统了解浙江省典型农田土壤重金属的污染水平、空间分布特征及生态风险,采集并分析了67个代表性农田土壤表层样品中的8种重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn),采用主成分分析法进行来源解析,采用污染负荷指数(PLI)、潜在生态风险指数(RI)和生态风险预警指数(IER)对农田土壤重金属污染与环境风险进行评价。结果表明,浙江省典型农田土壤环境重金属为轻度污染状态,研究区域农田土壤中的Cr、Ni和As处于轻微污染水平;Pb、Hg、Cu和Zn处于轻度污染水平;Cd处于重度污染水平,应作为优先控制元素。研究区域农田土壤Cr、Cu、Zn和Ni的来源主要受自然因素控制,Cd和Hg主要来源于工农业生产等人为活动,Pb主要来源于交通源。浙江省的金华市义乌、绍兴市诸暨、绍兴市嵊州、丽水市缙云县岩沿村应作为浙江省典型农田土壤的优先控制区域。浙江省典型农田土壤重金属环境存在轻微生态风险。     

基于文献计量的关中地区农田土壤重金属污染特征及源解析

掌握关中地区农田土壤重金属污染特征和来源,对推进区域土壤环境风险管控、提升土壤环境管理水平具有重要意义。利用大量的文献检索数据,借助地累积指数法、潜在生态风险指数法和PMF源解析模型探究了关中地区农田土壤重金属的分布特征、污染程度、生态风险和可能来源。结果表明,关中地区农田土壤中8种重金属元素超过农用地土壤污染风险筛选值的比率,从高到低依次为Cd(43.3%)、Zn(13.7%)、Cu(10.9%)、Ni(8.1%)、Pb(7.2%)、As(6.1%)、Hg(5.4%)、Cr(4.0%)。Cd污染最重,部分地区达到重污染程度,Pb、Cu、Zn的污染程度次之,同时,Cd、Hg的生态风险最大,中风险以上的点位中Cd占76.51%,Hg占90.18%。PMF源解析模型计算结果表明,土壤中Cd污染主要来源于工业排放及农业活动,Hg污染主要来源于采金提炼和化石燃料燃烧,矿产资源开采和冶炼对土壤中Pb、Zn的富集影响较大,As、Cr在土壤中的累积与污水灌溉、化肥农药使用等农业活动有关,土壤中的Ni来源于成土母质。