基于双指标多等级的土壤重金属生态风险评价方法研究

Heavy metal pollution of soil has become a serious environmental problem in our country. The studies on assessment of the potential adverse effects for soil environment caused by heavy metals are very limited, especially for probabilistic ecological risk assessments (PERAs) based on bioavailability concentration of heavy metals. In present study, tiered ecological risk assessment model will be established and conducted a multi-level comprehensive evaluation of soil heavy metals by analyzed exposure heavy metals for both the total and bioavailability concentration. Joint probability curves (JPCs) will be used to assessment the ecological risk of heavy metal in soil, which introduced probability distribution for both exposure concentration and toxicity data. Four levels of assessment methods from simple to complex will be performed to analyze the risk level of heavy metal, concentration effects, synergistic effects, toxic effects and the sensitivity to different heavy metals. The reference values of the total and bioavailability concentrations of soil heavy metals will be proposed to different level of the assessment. Soil samples from representative area will be collected and the total and bioavailability concentration of heavy metals will be determined to verify the practicability of the model and the reliability of the level reference values. The present study will provide basic data and scientific reference for soil pollution management in China.

土壤重金属污染是我国面临的严峻问题，而土壤重金属对生态环境产生危害效应的研究十分有限，尤其是重金属有效态的概率风险评价。本申请拟采用土壤中重金属的全量和有效态双重指标，建立基于多等级综合评估的土壤中重金属生态风险评价模型，首次将联合概率曲线法引入土壤评价模型，分析重金属暴露浓度与毒性数据的概率分布，考察重金属对土壤生物的毒害程度，从而确定土壤中重金属对于生态系统的风险。采用四个等级综合表征重金属的污染等级、浓度效应、多种重金属污染物的协同效应、不同重金属的毒性效应和土壤对不同重金属污染物的敏感性。提出土壤重金属生态系统风险评价的分级，并给出每个等级相对应的不同重金属总量和有效态的建议参考值。选择典型地区采集有代表性的土壤样品，测定不同重金属的总量和有效态，验证评价模型的实用性和评价分级的合理性。

土壤重金属污染已成为我国面临的严峻问题，而关于土壤重金属对生态环境产生危害效应的评价研究十分有限，尤其是针对重金属有效价态的概率风险评价。本研究通过前处理条件试验，建立了ICP-MS法测定土壤中重金属全量和有效态的分析方法，实现土壤重金属的快速、简便、多元素同时分析。通过重金属总量和有效态的相关性分析、生物有效性分析、拟合函数适用性分析等，探讨不同元素总量和有效态含量的关系。建立基于多等级综合评估的土壤中重金属生态风险评价模型，首次将联合概率曲线法引入土壤评价模型，分析重金属暴露浓度与毒性数据的概率分布，考察重金属对土壤生物的毒害程度，从而确定土壤中重金属对于生态系统的风险。选择典型地区开展实际样品的分析测试和生态风险评估方面的应用。建立从简单到复杂的多等级综合评价方法，表征重金属的污染等级、浓度效应、多种重金属污染物的协同效应、不同重金属的毒性效应和土壤对不同重金属污染物的敏感性。提出土壤重金属生态系统风险评价的分级，给出每个等级中判断土壤不同元素污染及其程度的划分建议参考值。选择典型地区采集有代表性的土壤样品，测定不同重金属的总量和有效态，验证评价模型的实用性和评价分级的合理性。旨在解决土壤重金属风险评价的方法学问题，并提出生态风险分级的参考浓度值范围，为土壤环境质量管理提供支持。