T∕ACEF 065-2023 重金属污染土壤生态风险评估技术指南.pdf
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1、ICS 13.020CCS Z00团团体体标标准准T/ACEF 0652023重金属污染土壤生态风险评估技术指南Technical guidelines for ecological risk assessment ofheavy metal contaminated soil2023-2-22 发布2023-3-1 实施中华环保联合会发 布T/ACEF0652023I目次前言.II1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 总体要求.35 生态风险评估程序.36 风险识别.37 暴露评价.58 效应评价.99 综合生态风险表征.12附录 A(资料性)不同土地利用方式的土壤污染生态
2、受体、评价终点和测定终点.14T/ACEF0652023II前言本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国科学院生态环境研究中心提出。本文件由中华环保联合会归口。本文件起草单位:中国科学院生态环境研究中心、中国环境科学研究院(生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心)、生态环境部南京环境科学研究所、浙江工商大学、浙江大学、河北恒一检测科技集团有限公司、西安鼎研科技股份有限公司。本文件主要起草人:王美娥、姜瑢、李勖之、杨兵、谢天、申屠佳丽、陈卫平、
3、施加春、郭怀礼、何川、魏宗仁。T/ACEF06520231重金属污染土壤生态风险评估技术指南1 范围本文件规定了重金属污染土壤生态风险评估的总体要求、评估程序、风险识别、暴露评价、效应评价、综合生态风险表征。本文件适用于重金属污染土壤生态风险评估。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 21010 土地利用现状分类GB/T 27921 风险管理 风险评估技术GB 36600 土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试
4、行)HJ 25.1 建设用地土壤污染状况调查 技术导则HJ 25.2 建设用地土壤污染风险管控和修复 环境监测技术导则HJ 25.3 建设用地土壤污染风险评估技术导则HJ 682 建设用地土壤污染风险管控和修复术语HJ 710.1 生物多样性观测技术导则 陆生维管植物HJ 710.10 生物多样性观测技术导则 土壤大中型动物HJ 804 土壤 8 种有效态元素的测定二乙烯三胺五乙酸浸提-电感耦合等离子体发射光谱法HJ 964 环境影响评价技术导则 土壤环境HJ 1111 生态环境健康风险评估技术指南SL/Z 467 生态风险评价导则3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1土壤生态风险评
5、估 soil ecological risk assessmentT/ACEF06520232通过收集、组织和分析环境数据来评估土壤污染对陆地生态系统中土壤动物、微生物和植物个体、种群、群落以及特定生态系统的风险的过程。3.2证据权重法 weight-of-evidence(WoE)在评估中通过组合、评估和整合证据进行技术推断的过程,在评估中证据-权重法能够用来定量估算、模型选择或得出定性结论。3.3生态暴露评价 ecological exposure assessment对生态系统暴露于土壤环境中化学性因素的暴露量、频率及持续时间进行估计或测量的过程,也包括对土壤环境中化学性因素的来源、暴露
6、途径、暴露生态系统和特征及不确定性的分析。3.4生态效应评价 ecological effect assessment对生态受体随不同程度风险源变化情况进行评价的过程,分为生物个体、种群、群落以及生态系统等多个评估水平。3.5生态风险表征 ecological risk characterization定性或定量分析在特定暴露条件下,目标生态受体暴露于土壤环境中化学性因素而发生有害效应的可能性及其不确定性的过程。3.6土壤重金属化学风险 soil heavy metal chemical risk评估区样点土壤重金属污染物总浓度及二乙烯三胺五乙酸(DTPA)有效态浓度超过对照区的概率或可能性。
7、3.7土壤重金属生物累积风险 soil heavy metal bioaccumulation risk评估区样点重金属污染土壤在生物测试中模式生物的污染物组织累积量超过对照区的概率或可能性。3.8土壤重金属生态毒理学风险 soil heavy metal ecotoxicological risk评估区样点重金属污染土壤在生物测试中模式生物的生物标记物响应与对照区相比出现显著差异的概率或可能性。3.9土壤重金属生态系统风险 soil heavy metal ecosystem risk评估区不同空间位置基于野外实际生态调查的生物群落水平以上生态效应与对照区相比出现显著T/ACEF065202
8、33差异的概率或可能性。3.10土壤重金属有效态含量 bioavailable heavy metal concentration in soil土壤中在植物生长周期内能够被植物根系吸收的元素,即能够被 DTPA 缓冲液浸提出来的土壤重金属浓度。来源:HJ 804-2016,3.13.11生态受体 ecological receptor暴露于土壤重金属污染物胁迫下的生物个体、种群和群落。4 总体要求4.1 场地特异性土壤污染物暴露与效应关系除了与污染物性质密切相关以外,还与生态受体的生命和生态特性、土壤性质、环境条件等具有场地特异性的性质参数有关。4.2 评估过程分级递进生态风险评估需要采用分
9、层级递进的方法,有助于节约成本,并能够有效、精准的识别危害和表征风险。4.3 多尺度适用性生态效应评估中,生物个体以下生物水平的毒性效应,宜考虑地块或微观界面尺度的生态效应,生物种群、群落和生态系统水平的毒性效应宜考虑地块或区域尺度生态效应。4.4 证据权重法的可靠性和可操作性采用证据权重法保证生态风险评估结果的可靠性及可操作性,需要构建由证据链、证据组及证据三个层级所组成的评估指标体系及采用多标准决策分析(MCDA)对权重进行定量化。5生态风险评估程序生态风险评估程序见图 1。6 风险识别6.1 一般规定6.1.1 风险识别主要包括以下步骤:资料收集、污染识别、生态受体确定。6.1.2 风险
10、识别的目标是确定是否存在土壤污染。如受到污染时,应明确污染物种类和污染程度、潜在的生态受体等。6.2 资料收集T/ACEF065202346.2.1 污染识别所需要收集资料宜符合 HJ 25.1 规定的第一阶段土壤污染状况调查的要求。6.2.2 资料收集方式可采用资料收集、现场踏勘和人员访谈,必要时可进行现场采样。图 1 重金属污染土壤生态风险评估程序6.3 污染识别6.3.1 布点采样方式及要求宜符合 HJ 25.1 初步采样分析计划的要求及 HJ 25.2 土壤监测点位布设方法的要求。T/ACEF065202356.3.2 监测的指标包括重金属的浓度数据及土壤 pH、有机质、土壤质地等理化
11、性质数据。6.3.3 应根据调查数据及当地土壤背景值确定污染源地块土壤污染物种类、污染程度和范围。6.4 生态受体确定6.4.1 生态受体确定应根据评价目的及目标、污染地块及周边土地利用类型综合考虑后确定。6.4.2 林草地的生态受体应包括关键/目标物种及土壤养分循环功能等。6.4.3 农用地(耕地和园地)的生态受体应包括作物、菌根、土壤养分循环功能等。6.4.4 建设用地的生态受体应包括代表物种如景观植物和草地物种、土壤养分循环功能等,具体如资料性附录 A 所示。7 暴露评价7.1 一般规定7.1.1 暴露评价包括土壤化学风险评价和生物累积风险评价。7.1.2 当化学风险评价结果显示不存在风
12、险时,评估过程终止。7.1.3 当结果显示存在一定风险时,继续下一阶段生物累积风险评价。7.1.4 化学风险和生物累积风险评价采用风险积分,见 7.2.4 及 7.3.4。7.2 化学风险评价7.2.1 数据获取7.2.1.1 宜以污染源地块边界向外延伸 1km-2 km 作为评估区域。7.2.1.2 污染地块内布点宜符合 HJ25.1 及 HJ25.2 的规定,外延区域布点宜按照 200 m 200 m 网格布点。每个网格采集 10 m10 m 混合土壤样品,采样深度为 0cm20 cm。7.2.1.3 监测指标宜包括重金属总量及有效态含量,土壤pH值、有机质、土壤质地、阳离子交换量(CEC
13、)等土壤理化性质。土壤重金属有效态含量测定宜采用 HJ 804。7.2.2 对照点选择7.2.2.1 对照点选择宜符合 HJ 25.2 的规定。7.2.2.2 土壤污染物总量及有效态含量的参考值宜选择对照点土壤样品重金属污染物总量及有效态浓度。7.2.3 化学风险指数7.2.3.1 采用相对风险指数法计算重金属污染化学风险指数,见公式(1)。化学总量/有效态()=1,1.32.6?+=1?(,)2.6.(1)式中:i6.3 中识别出的目标重金属污染物;j研究样点;T/ACEF06520236HQ化学总量/有效态(j)样点 j 的重金属污染物总量/有效态含量的化学风险指数,样点 j 的总化学风险
14、指数为总量和有效态含量的化学风险指数的平均值;RTRw(i,j)经权重和 Z 值校正后的样点 j 中污染物 i 相对累积指数;N样点中重金属污染物的相对累积指数 RTRw在 1.3-2.6 之间的总数;M样点中重金属污染物的相对累积指数 RTRw超过 2.6 的总数;7.2.3.2 RTRw(i,j)计算见公式(2)。,=总量/有效态(,)对照总量/有效态(),(,).(2)式中:C对照总量/有效态(i)重金属污染物 i 土壤总浓度或有效性浓度的参考值;C总量/有效态(i,j)样点 j 中重金属污染物 i 的实测土壤总浓度和生物有效性浓度;Z(i,j)样点 j 与对照之间重金属污染物浓度 i
15、的差异指数,与显著性水平 p 有关;w(i,j)样点 j 重金属污染物 i 的权重。7.2.3.3 Z(i,j)计算见公式(3)。Z(i,j)=1,0 0.053.5 50 (,),0.05 0.060.2 (,)0.3275,0.06 1.(3)式中:p(i,j)样点 j 与对照之间污染物 i 浓度差异的显著性水平 p。注:若野外调查及实验室分析时缺少重复,则默认 Z 为 1。7.2.3.4 权重 w(i,j)计算过程宜根据研究样点土壤生态阈值数据的频率分布确定,并符合以下规定:a)基于研究样点土壤理化性质,通过生态阈值经验模型估算不同样点中不同重金属的生态阈值。典型重金属 EC50 估算经
16、验模型见表 1。b)将生态阈值数据进行归一化处理,利用自然断裂法,按照频率分布确定权重,平均分值25%、25%50%、50%75%、75%等 4 个区间分别赋予权重 1.3、1.2、1.1 和 1。表 1 基于土壤理化性质的典型重金属 EC50估算经验模型EC50回归模型R2测定终点供试土壤EC50(Cr)lgEC50(Cr)=3.4570.492 lgSOM0.890大麦根系生长砖红壤、黑土、灰漠土、潮土、褐土、荒漠土EC50(Ni)lgEC50(Ni)=-0.008+0.366pH+0.824 lgOC0.860大麦根系生长砖红壤、红壤、水稻土、紫色土、塿土、潮土、荒漠土、褐土、黑钙土、灰
17、漠土、黑土、棕壤EC50(Cu)lgEC50(Cu)=0.725+0.227pH+0.964lgOC0.830大麦根系生长同上EC50(Zn)lgEC50(Zn)=0.16pH+0.047OC+1.960.922大麦根系同上T/ACEF06520237EC50回归模型R2测定终点供试土壤生长EC50(Cd)lgEC50(Cd)=0.078pH+0.208lgCEC+0.202lgOC+0.7050.941水稻根系生长砖红壤、水稻土、紫色土、塿土、潮土、黑土、褐土EC50(Pb)lgEC50(Pb)=0.169pH+0.102OC+0.03CEC+1.4150.825大麦根系生长水稻土、紫色土、
18、塿土、潮土、荒漠土、砖红壤、红壤注 1:表中经验模型均以添加外源重金属盐的生态毒性试验数据为基础构建;注 2:有机碳(OC)为无纲量%;有机质(SOM)的单位为 g/kg;CEC 的单位为 cmol/kg。7.2.4 化学风险评价7.2.4.1 基于经权重校正后的重金属污染物总量和有效态含量的相对累积指数 RTRw(i,j),分别计算重金属总量和有效态含量的风险积分,见公式(4)。Score=%(,)1.3 1+%1.3(,)2.6 3+%2.6(,)6.5 9+%6.5(,)13 27+%(,)13 81.(4)式中:i6.3 识别出的目标重金属污染物;j研究样点;Score(HQ)j研究样
19、点 j 的风险积分;%(,)样点 j 中处于某一风险等级下的证据数量占所有评估证据数量的比例;7.2.4.2 计算每个样点 j 的化学风险积分为重金属总量和有效态含量的化学风险积分的平均值,根据风险积分分级表的级别评价化学风险。风险积分级别分级表见表 2。表 2 风险积分级别分级表相对累积指数风险积分级别RTRwScore(HQ)0RTRw1.3Score(HQ)100无风险1.3RTRw2.6100Score(HQ)300轻微2.6RTRw6.5300Score(HQ)900中等6.5RTRw13900Score(HQ)2700严重RTRw132700Score(HQ)极严重7.3 生物累积
20、风险评价7.3.1 数据获取7.3.1.1 宜参考 7.2 化学风险评价结果,在 7.2.1 所布置的调查样点中,按不同风险级别分别选取土壤样品供生物测试,每个风险级别的供试样品原则上不少于 3 个,如果样品总数不足 3 个,则全部用于生物测试,多于三个的可以按照最低比例 30%确定数量。7.3.1.2 宜选择敏感生物,如蚯蚓,作为测试生物。T/ACEF065202387.3.2 参考值确定宜以 7.2.2 所确定的照点土壤培养试验样本数据作为参考值。7.3.3 生物累积风险指数7.3.3.1 采用相对风险指数法计算重金属污染的生物累积风险指数,见公式(5)。生物累积()=1(,)1.30 ,
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