第二章土壤健康风险评价与管理.

1、主要内容 土壤健康的生态指示 土壞健康质量分析及方法生态风险评价与管理健康风险评价与管理重金属污染土壤的风险评价与管理农药污染土壤的风脸评价与管理减少危害的防范措施与应急计划一 土壤健康的生态指示尸植物指ZF 敏感植物指示：如植物的抗盐、抗酸以及超富集植物等殖物根的反应殖物根的病原体土壤动物指示土壤节肢动物群落结构蚯蚓土壤微生物指示土壤微生物群落结构土壤微生物生物量营养物的循环土壤酶指示图1土堀微生物多祥性的实验研究方法Figr 1 Methods for bboraton* analysis of bmdivensiy in soil二土壤健康质量分析及方法物理属性：土壤颜色和土壤温度；土壤

2、水分； 土壤质地；土壤团聚体；土壤容重；土壤孔隙 度；土壤比表面积；土壤渗透性等化学属性：土壤酸碱度；土壤有机质；离子交 换性能；电导率；植物需要的营养元素生物学属性：微生物；动物；植物www. C h i na-wallp apencom时时刻刻都金有风险！ !三生态风险评价与管理3.1风险的概念通俗地讲，风险就是发生不幸事件的概率。即指一个事件产 生我们所不希望的后果的可能性。一般通用的定义为在一 定时期产生有害事件的概率与有害事件后果的积累。A风险广泛存在于人们的生活、生产等活动的环境之中。风险评估提供完整的信息，从而使风险管理者和有关决策 者作出最佳对策，以便对环境质量提供必要的保护措

3、施。 环境质量的最终目标就是人类的健康。风险和危险在含义上是有差别的/风险是指人或事物遭受损失、伤害、不利或毁灭的可能性； 危险是指人或事物容易遭、受伤害、损失的程度，或者是指 处于紧迫或可怕险境中的状态或形势（如人体健康、财产等 暴露在受损害、遭毁灭或丧失的境地之中）。其次，作为表述 不幸事件发生的概率的风险，它符合一定的统计规律，即在一 定的时间条件下，在一定的空间范围中，某个事件具有一定的 发生概率，即具有一定的可能性；“作为表征事物处于险境中的状态或形势的危险，不仅与时空 条件以及事件性质有关，而且还与事件的承受者-人或事物紧 密相连。风险与危险又是紧密相联的正是由于风殓反映了一定时空

4、条件下不幸事件 发生的可能性揭示了事件发生的规律，因而风 险可以看成危险的根源。也就是说，正是由于 客观存在着产生不利后果的可能性，才使得一 定范围中的事物处于危险的境况之中3. 2环境风险概念：由人类活动引起的，或由人类活动与自然界的运动过程共同作用造成的，通过环境介质传播的，能对人类社会及其 生存、发展的基础一环境产生破坏、损失乃至毁灭性作用等 不利后果的事件的发生概率具有两个主要特点：即不确定性和危害性环境风险广泛存在于人们的生产和其他活动之中，而且表现 方式纷繁复杂环境风险分类根据产生原因的差异，可以将环境风险分为化学风险、物理风 险以及自然灾害引发的风险。/化学风险是指对人类、动物和

5、植物能发生毒害或其他不利作 用的化学物品的排放、泄露，或者是易燃易爆材料的泄露而引 发的风险；/物理风险是指机械设备或机械结构的故障所引发的风险：“自然灾害引发的风险是指地震、火山、洪水、台风等自然灾 害带来的化学性和物理性的风险，显然，自然灾害引发的风险 具有综合的特点。根据危害性事件的承受对象的差异，将风险分为三类，即 人群风险、设施风险以及生态风险。/人群风险是指因危害性事件而致人病、伤、死、残等损 失的概率；/设施风险是指危害性事件对人类社会的经济活动的依 托一设施，如水库大坝、房屋等造成破坏的概率；/生态风险是指危害性事件对生态系统中的某些要素或生 态系统本身造成破坏的可能性，对生态

6、系统的破坏作用可 以是使某种群数量减少，乃至灭绝，导致生态系统的结构、 功能发生异变。3.3风险评价对人类活动或自然灾害的不刊影响的大小和可能性的评价在一般意义上，风险评价定义为一种系统过程，即估算由于 岀现一些系统失误，或一些类型的危害，在整个失误系统范 围内的所有重要的风险因子的后果，这种后果可能导致特定 形式的系统反映，或系统危害。3.4生态风险评价从环境科学的范畴内，风险评价可分为生态风险评价和健康 风险评价两大类3. 4. 1生态风险评价概念暴露于一种或几种污染物而可能产生或已 经产生不良生态效应的评估过程，是建立在生 态学、生态毒理学、数学和计算机技术等学科 研究成果基础上的一门综

7、合分支学科。3.4.2生态风险评价目标和要求A识别现在的和预测可能的危害，并为这些危害排序，风险评 价提供了风险比较和排序的定量基础识别所有可能的失误，并为它们排序帮助考虑当前的和未来可能出现的暴露场合系统反映暴露场合的风险而不是只涉及极端事件的风险识别对整个失误和/或暴露贡献最多的因素便于比较减少风险的不同方案，平衡可以允许的风险与减少 风险的代价识别和分析不确定性的来源，把结果表达为可能性，承认风 险评价在预测未来环境状态过程中具有不确定性，使得评价 比较可信污染土壤的生态风险评价概念性模型实县线农示直接关系，虚线表示间接关系3. 4. 3生态风险评价步骤不良生态效应识别丁剂量-效应分析/

8、生态暴露评估/风险表征3431不良生态效应识别丿是生态效应的识别是污染土壤生态风险评价的第一 步，是对人类活动产生的生态效应提出假设及进行 评估的过程，是生态风险评价的基础。/主要目的是结合所有理论上的可能性对污染土壤确定潜在的暴露终点及关键暴露途径污染土壤不良生态效应识别的对象对象关键信息污染的第一环境要素污染源是否存在，以及污 染方式污染的第二环境要素有关环境迁移行为及形态 转化的内在性质识别相关的生态终点对不同物种的毒性以及地 下水污染的潜在威胁识别的主要内容包括“ 评价终点的选择：评价终点的选择基于对土壤中潜在污染物的生态相关性和生态敏感性的了解，并且与生态风险的管理目标有关。相关的生

9、态风险评价终点能够反映该污染土壤生态系统的重要特征，与其它终点在功能上具有相关性，并且这些终点可以在任何生态系统水平上得以明确。/概念性模型的建立：概念性模型是有关生态实体与污染物之间相关性的书面 描述和报告，所描述的内容包括暴露途径及其生态效应与受体。“分析计划的制定：根据所得到的数据对是不良生态效应进行评估，以确定该 如何对生态风险进行评价。3. 4. 3. 2剂量-效应分析实验室分析剂量-效应关系内容/试验方案设计：即根据确定的指标体系设计试验方案，内 容可能是剂量-效应、效应-时间的关系等，也可能是非生物的其他影响等。/试验方案的实施/结果分析/外推分析剂量-效应反应曲线/直线型反应强

10、度与剂量呈直线关系，即随着剂量的増加，反应的强度也随着增强, 并成正比例关系。但在生物体内，此种关系较少出现，仅在某些体外实 验中，在一定的剂量范围内存在。/ S形曲线此曲线较为常见。它的特点是在低剂量范围内，随着剂量增加，反应强 度增高较为缓慢，剂量较高时，反应强度也随之急速増加，但当剂量继 续增加时，反应强度増高又趋于缓慢，成为“S”形状，S形曲线可分为对 称和非对称两种。/抛物线型剂量与反应呈非线性关系，即随着剂量的增加，反应的强度也增高，且 最初增高急速，随后变得缓慢，以致曲线先陡峭后平缓，而成抛物线形。 如将此剂量换算成对数值则成一直线。将剂量与反应关系曲线换算成直 线，可便于在低剂

11、量与高剂量之间进行互相推算。/指数曲线在剂量反应关系的曲线中，当剂量越大，反应率就随之增高得越快，这就 是指数曲线形式的剂量反应关系曲线。若将剂量或反应率两者之一变换为 对数值，则指数曲线即可直线化。丁双曲线随剂量增加而反应率的增高类似指数曲线，但为双曲线。此时如将剂量与 反应率均变换为对数值，即可将曲线化直。V受干扰的曲线有时由于毒物的致死作用或对细胞生长的抗制作用等各种原因，可使曲 线受干扰，在中途改变其形态甚至中断。虽然，在某些毒性试验中，可见 到“全或无”的剂量反应关系的现象，即仅在一个狭窄的剂量范围内才观 察到效应出现，而且是坡度极陡的线性剂量反应关系。产生这种情况的原因当依据具体情

12、况作岀解释O图2-4指数曲线图2-5双曲线Hl 2-3湖钊塗理图2-6受干扰的曲线污染土壤中污染物与生物的剂量-效应分析资料调研根据模型计算：由于缺乏数据，通常使用的模型有多阶段模 型(multistage)、多击模型(multi-hit)和威尔布(weibul I )模型等，其中单击模型(one-hit)由于比较简 单而在生态风险评价中广泛被使用，模型的表达式为P)二1 - Jc其中P)为土壤中c水平对生物产生的效应；B是模型 参数外推分析：根据同类有害物质已有的试验资料和已经建立的 外推关系进行分析，不再进行分析试验，或根据模型计算的 结果直接得出结论3.4. 3. 3生态暴露评估生态暴露

13、评估是描述土壤中污染物与终点的潜在和实际的接触，以暴 露方式、生态系统及终点特征为基础，分析污染源、污 染物分布以及污染物与终点的接触模式。生态暴露评估包括两方面的内容/分析土壤环境存在的有害化学物质的迁移、转化过程， 以及污染源是否继续存在以及是否作为污染源对其他环 境产生次生污染/污染土壤对受体的暴露途径、暴露方式和暴露量的计算生态暴露评估的主要目标 土壞污染源分析，污染源可以分为两类：产生污染物地点；当前受污染 的土壤或地区污染物在土壞环境中的时间和空间分布，通过分析污染源的污染途径以 及二次污染的形成和分布来达到以上目标。化学污染物在土壤环境中的 分布与其在不同介质中的分配有关，污染物

14、的物理学分布与其颗粒大小 有关，对于污染物的生物学效应，其存活及繁殖等因素也需要考虑。污染物与受体间的接触，对于土壤污染物，接触被定量为通过化学物质 的取食摄入、呼吸吸入或皮肤直接接触的量，主要的内容为1）暴露途径 分析，分析有害物质与受体接触和进入受体的途径，如土壤、地下水和 食物等2）暴露方式分析，分析可能的暴露方式，如呼吸吸入、皮肤接触、 经口摄入等3）暴露量计算，确定暴露量计算方法，计算暴露量分析污染物在土壤环境中的分布通常使用监测技术、模型计算或两者的结 合，模型在定分析土壞污染源和污染物关系上十分賣要。主要内容包 括：1）分析污染物在土壞环境介质之间分配的机制，在土壞中迁移的路线与

15、方 式，伴随迁移发生的转化作用，了解化学物质在土壞环境中的迁移、转 化和归宿的主要过程和机制2）模型建立，即选择建立模拟土壤污染物环境转归过程的数学模型或其它 物理模型3）参数估算，即确定模型参数的种类，确定参数估算方法，包括经验公式 法、野外现场试验法、实验室实验法和系统分析法等，进行参数估算4）计算方法确定，即根据所确定的数学模型，研究模型方程的计算方法5）模型校验，即对模型进行调试，选择独立于模型参数估算使用过的资料 和其他实例资料对模型进行验证，如计算结果与实测值相差甚远，则对 模型进行修正，或对模型参数进行调整6）转归分析，即利用计算机数学模型和有关资料，分析土壞污染物的环境 转归过

16、程和时空分布结果3. 4. 3. 4风险表征及一般方法概念：风险表征是指风险评价者利用剂量-效应分析及生态暴 露分析的结果，对土壤有毒物质的生态效应包括生态评价终 点的组成部分是否存在不利影响（危害），或某种不利影响 出现可能性大小的判断和表达，并且指出风险评价中不确定 因素及涉及的假设条件。目的是通过阐述土壤污染物与污染 生态效应之间的关系得出结论，评估土壤污染物对目标生态 终点产生的危害。风险表征的内容确定性分析和可能性分析风险表征的方法定性风险评价和定量风险评价步定量风险表征：常用的方法有商值法、连续法、外推误差法、 层次分析法、系统不确定分析等步定性风险表征：常用的方法有专家判断法、风

17、险分级法、敏 感环境距离法、比较评价法生态风险评价有待研究的问题终点的确定任何评价都必须有确定的终点，否则评价兀法进行。在庞大复杂的生态 系统中选择什么指标作为反映生态影响大小的衡量依据，即终点，比较 困难，至今，尚为找到一个反映生态系统“健康”与否的统一指标外推方法生态风险评价希望定义在较高的生态水平上，例如种群水平、群落水平 或生态系统水平。然而，定义的水平越高，分析越困难，需要的费用、 人力、时间越多，而实验室生物个体水平的研究相对简单的多。怎样把 实验室个体的研究结果外推到实际生态系统的更高水平上，合理的外推 方法有待研究不确定性风险评价中的不确定性是不可避免的。如何客观地分析、定量地

18、表达、 适当地处理需要进一步研究3. 5生态风险管理概念：生态风险管理是指根据污染土壤的生态风险评价的结 果，按照恰当的法规条例，选用有效的控制技术，进行削减 风险的费用和效益分析，确定可接受风险度和可接受的损害 水平，并进行政策分析及考虑社会、经济和政治因素，决定 适当的管理措施并付诸实施，以降低或消除该风险度，保护 生态系统安全生态风险管理应包括的内容/制定土壤有害物质的环境管理条例和标准/提高土壤污染风险评价的质量，强化土壤环境管理/加强对土壤污染源的控制，包括了解污染源的存在分布与现 时状态、污染源控制管理计划、潜在风险预报、风险控制人 员的培训与配备/风险的应急管理及其恢复技术生态风

19、险的管理方法政府的职责和方法；建设单位的职责和方法；加强防范 措施；强化关于风险分析、评价和管理的科研风险评价风险管理污染土壤的生态风险评价与管理之间的关系RekitionsHip of risk Assessment and risk managemntImplement dec MomMonitor ai evaluate rflectnren of tlie act UK*nIm armedmale ngRi$k AssessmentRisk ManagementIdoncifylns the I&cumHavardIdcnufKAUQiiandAcsimQriC/ Review 、 |

20、 and reality check/ Review I and rcaltcy clicck11 Rifk CKa1TchnolQf ical9So ciale Economicand PoUcica!Informationis a ma|QrmflucrcQ onRisk mnagomaMbut also AffVccCsRisk AssessmentReview proM 健康风险评价与管理主要包括:V健康危害判定;丁暴露评估;健康风险表征;V健康风险管理4.1健康危害判定土壤污染危害判定是根据土壤污染物的生物学和化学资料, 判定土壤中某种特定污染物是否产生危害4. 2剂量-健康危害分析

21、对土壤污染物暴露水平与暴露人群或生物种群中不良健康 反应发生率之间的关系进行定量估算的过程，是风险评价的 定量依据：主要包括非致癌物的剂量-健康危害分析；致癌 物的剂量-健康危害分析；突变物的剂量-健康危害分析4.2.1非致癌物的剂量健康危害分析一般采用不确定系数法推导出可接受的安全水平(acceptable safety level ASL),因管理目的和内容的不同， ASL在不同的管理部门被称为参考剂量(reference dose, RfD)、实际的安全剂量(virtually safe dose, VSD)、可接 受的日摄入量(acceptable daily intake, ADI)

22、、最大容许浓 度(maximum allowable concentration, MAC)或估计的人 群健康效应阈值(estimated population threshold for human, EPT-H)等4. 2.2致癌物的剂量-健康危害分析致癌物的剂量-健康危害分析是在无阈效应情况下，利用高剂量外推模式 评价人群暴露水平上所致度毒的危险概率。分析过程一般包括：1)选取合适的数据资料2)利用高剂量外推模型推 导出低剂量暴露下可能的危害程度3)将由动物试验数据得出的危害度估 计值转化为人的相应值一般认为，致癌物在低剂量范围内的剂量-危害反应关系曲线可能有3种 类型即线形、超线形和次

23、线形。由高剂量向低剂量外推的模型很多，常 用的模型如下表。还新发展了一些模型，如肿瘤出现时间模型、生理药代动力学模型、生 物学为基础的剂量-反应关系模型。常用的致癌物高剂量向低剂量外推模型模型类别表达式模型在低剂量范 围的曲线特征对数模型耐受分布模型W(/)=icxpf Z /2)dZa次线性威尔布模 型耐受分布模型RiD) = 1 一 exp(-a +)若nl为次线性 若nvl为超线性单击模型机理性模型R(D)= I-cxp(-A: +kD)线性多阶段模 型机理性模型R(D) -cxp(-zA:/)若K|0为线性， 若K !=0为超线 性线形多阶 段模型机理性模型RD) = 1 cxp( -zk D )(取K ,0