ISO 82592024 土壤质量-污染土壤和类土壤材料中有机和无机污染物的生物可及性标准立项发展报告

土壤质量——污染土壤和类土壤材料中有机和无机污染物的生物可及性标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SoilQuality—BioaccessibilityofOrganicandInorganicPollutantsfromContaminatedSoilandSoil-likeMaterials摘要随着工业化进程的加速，土壤污染已成为全球性重大环境问题。传统土壤风险评估方法基于污染物总量进行评价，往往导致风险过度估计，造成修复成本高企和土地资源浪费。生物可及性作为反映污染物在人体消化系统中实际溶出比例的关键参数，能够显著提高健康风险评估的科学性和精准性。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2024年7月25日正式发布了ISO8259:2024标准，为污染土壤和类土壤材料中有机及无机污染物的生物可及性测试提供了统一的技术规范。本标准规定了基于体外胃肠模拟方法的生物可及性测试流程，涵盖方法原理、实验条件、质量控制及数据处理等核心技术内容，适用于砷、铅、镉、多环芳烃、多氯联苯等典型污染物。标准的发布填补了国际上该领域标准化测试方法的空白，对于推动土壤环境风险评估技术规范化、促进国际间数据可比性和互认具有里程碑意义，同时也为我国土壤污染防治标准化工作提供了重要参考和借鉴。关键词：土壤质量；生物可及性；污染土壤；健康风险评估；体外模拟；国际标准；污染物Keywords:Soilquality;Bioaccessibility;Contaminatedsoil;Healthriskassessment;Invitrosimulation;Internationalstandard;Pollutants1引言1.1研究背景土壤是地球生态系统的重要组成部分，是人类生存和发展不可或缺的自然资源。然而，随着工业化和城市化的快速推进，土壤污染问题日益凸显。据联合国环境规划署（UNEP）统计，全球范围内存在大量受重金属和有机污染物污染的场地，这些污染场地对人类健康构成了严重威胁。在中国，随着"土十条"等政策文件的实施，土壤污染防治工作已上升到国家战略高度，尤其是《中华人民共和国土壤污染防治法》的实施，对土壤污染状况调查、风险评估和修复治理提出了明确的法律要求。在土壤污染健康风险评估中，污染物的人体暴露途径主要包括经口摄入、呼吸吸入和皮肤接触三种途径。其中，经口摄入被认为是污染场地中最主要的暴露途径，尤其是对于儿童而言，由于手-口行为的普遍性和频发性，经口摄入污染土壤的量显著大于成人。然而，土壤中污染物进入人体后，并非全部被胃肠道吸收，只有溶解于胃肠液中的那部分污染物才有可能穿过肠道上皮细胞进入体循环，从而产生健康危害。这部分可溶出的污染物占污染物总量的比例即为生物可及性（Bioaccessibility）。1.2标准制定的必要性传统的土壤风险评估通常采用污染物总量作为暴露剂量进行健康风险计算。该方法的前提假设是土壤中全部污染物均能被人体完全吸收，这与实际情况存在显著差异。大量研究表明，土壤介质对污染物具有强烈的吸附固定作用，污染物的实际生物有效性往往远低于其总量。因此，基于总量的风险评估会系统性高估健康风险，导致不必要的过度修复，造成巨大的经济损失。据估计，仅在美国，因风险高估导致的过度修复费用就高达数十亿美元。生物可及性概念的引入为精准风险评估提供了关键技术支撑。通过在体外模拟人体胃肠消化环境，测定污染物在胃肠液中的溶解量，可以较为准确地估算污染物的体内生物有效性（InVivoBioavailability），从而显著降低风险评估的不确定性。然而，长期以来，全球缺乏统一的生物可及性测试方法标准，各实验室间采用的方法各不相同，导致测试结果缺乏可比性，严重制约了该技术的广泛应用和国际推广。2标准编制概况2.1标准基本信息-标准编号：ISO8259:2024-标准全称：Soilquality—Bioaccessibilityoforganicandinorganicpollutantsfromcontaminatedsoilandsoil-likematerials-中文名称：土壤质量——污染土壤和类土壤材料中有机和无机污染物的生物可及性-发布日期：2024年7月25日-发布机构：国际标准化组织（ISO）-ICS分类号：土壤的生物特性-标准状态：现行有效-标准语言：英语（同时提供法语版本）-文件格式：电子版加密PDF，约1分钟可下载-标准价格：1286.0元2.2编制过程ISO8259:2024标准的制定工作起步于21世纪初。随着各国在土壤污染风险评估领域的深入研究，越来越多的科学家和管理者认识到生物可及性测试方法标准化的重要性。ISO技术委员会ISO/TC190（土壤质量技术委员会）下属的SC7分技术委员会（土壤和场地评估）承担了本标准的制定任务。该分技术委员会汇聚了来自全球各成员体的土壤学、环境毒理学、分析化学等领域的顶尖专家学者，历经多年多轮研讨和实验室间比对验证，最终形成了共识性国际标准文本。标准的制定充分考虑了各国现有方法的特点和优势，兼顾了方法科学性和操作实用性，体现了国际社会在该领域的最新研究成果和技术共识。3标准核心技术内容3.1适用范围本标准适用于评估污染土壤及类土壤材料（如城市土壤、矿区土壤、工业场地土壤、沉积物等）中有机和无机污染物的生物可及性。涉及的污染物类型包括但不限于：重金属类（如砷、铅、镉、铬、铜、锌、镍等）、多环芳烃类（PAHs）、多氯联苯类（PCBs）、有机氯农药类（OCPs）等。标准同时适用于不同污染程度和不同理化特性的土壤样品，具有广泛的适用性。3.2方法原理本标准基于体外胃肠模拟的原理，通过模拟人体消化系统中的胃期和肠期环境条件，测定土壤样品中污染物在模拟胃肠液中的溶出量。方法的核心在于建立与体内数据具有良好相关性的体外测试体系。具体而言，测试过程包括以下主要步骤：（1）样品前处理：将采集的土壤样品经风干、研磨、过筛等步骤，得到粒度小于250μm的测试样品，以模拟人体经口摄入土壤的粒度特征。研究表明，粘附在儿童手上的土壤颗粒通常以细颗粒为主，选择250μm以下的粒度可较好地代表人体的实际暴露粒径。（2）胃期模拟：将一定量的土壤样品加入模拟胃液中，在特定的温度（通常为37℃±1℃）、pH条件（通常为1.5，用盐酸调节）和转速下，在恒温振荡器中进行规定时间（通常为1小时）的消化反应。模拟胃液的主要成分包括胃蛋白酶、氯化钠、有机酸等，以模拟真实的胃液组成。（3）肠期模拟：在胃期模拟结束后，通过添加碳酸氢钠或氢氧化钠溶液将体系pH调节至中性或弱碱性（通常为pH5.5~7.0），并加入模拟肠液成分（如胆汁盐、胰酶等），继续在37℃恒温条件下振荡消化规定时间（通常为2~4小时），以模拟污染物在肠道环境中的进一步溶出过程。（4）固液分离与分析：消化过程结束后，将反应体系离心并过滤，取上清液（即模拟胃肠液）进行分析测定。无机污染物通常采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）或电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）进行分析；有机污染物则采用气相色谱-质谱联用法（GC-MS）或液相色谱-质谱联用法（LC-MS/MS）进行分析。3.3关键质量控制生物可及性测试结果的准确性和可靠性对风险评估至关重要。为保证不同实验室间结果的可比性，标准对以下质量控制措施作出了明确规定：（1）标准参考物质：建议使用国际公认的标准参考物质（如NISTSRM2710a、SRM2711a等）进行方法验证和质量控制，确保测试结果的准确性。（2）空白试验：每批次测试需设置空白对照，以扣除试剂背景和实验环境污染的干扰。（3）平行样测试：每个样品应至少设置平行测试，并控制相对标准偏差在规定范围内，以保证结果的可重复性。（4）加标回收：通过加标回收试验对分析过程的准确度进行评估，回收率应控制在可接受的范围内（通常为70%~130%）。（5）条件控制：对消化过程的温度、pH值、振荡速率、固液比等关键参数进行严格控制，确保实验条件的标准化。标准严格规定了温度误差范围（±1℃）和pH调节精度。（6）室内和室间比对验证：标准制定过程中开展了国际实验室间循环比对试验，验证了方法的精密度和准确性，并通过统计分析确定了方法的重复性限和再现性限。4标准的意义与影响4.1科学意义ISO8259:2024标准的发布标志着生物可及性测试从科学研究和实验室探索阶段正式迈入标准化应用新阶段。长期以来，虽然科研领域对生物可及性的研究已积累了丰富成果，但由于采用的方法各异、实验条件不同、结果表述方式不一，大量的研究成果难以进行有效整合和横向比较。本标准的发布有效解决了这一问题，为全球范围内的生物可及性测试提供了统一的技术规范，极大促进了该领域研究成果的系统性整合和深入应用。此外，该标准确立的体外胃肠模拟测试体系，经过系统的实验室间验证，已被证明与体内动物实验数据具有良好的相关性。这一方法体系的标准化不仅为风险评估提供了可靠的替代方案，减少了动物实验需求，也顺应了国际社会倡导的"3R原则"（替代、减少、优化）动物实验伦理要求，体现了标准化工作在科学性和伦理性方面的双重价值。4.2应用价值本标准的应用价值体现在多个层面：风险评估层面：基于生物可及性数据的风险评估能够更加真实地反映污染物的人体健康风险，有效避免因采用总量数据造成的风险高估。具体而言，风险高估可能导致不必要的土地限制使用决策和过度的修复要求，而生物可及性数据的应用可在保证人体健康安全的前提下，使评估和决策更加符合实际情况。这一点为制定科学合理的土壤筛选值、修复目标和管控措施提供了技术支持。修复决策层面：通过更精准的风险评估，可避免不必要的过度修复，节约大量修复资金。以美国为例，在超级基金场地修复中引入生物可及性数据后，部分场地的修复方案得到优化，修复成本降低显著。对于发展中国家和地区，有限的环境治理资金可因此得到更合理的配置和利用。国际贸易层面：统一的国际标准有利于消除技术壁垒，促进环境技术服务的国际交流与合作，便利土壤修复技术和设备的跨境贸易。在"一带一路"倡议背景下，我国环保企业参与国际土壤修复项目时，遵循ISO标准可有效提升技术服务的公信力和国际竞争力。4.3对我国的启示ISO8259:2024标准的发布对我国土壤污染防治标准化工作具有重要的启示和借鉴意义：首先，我国现行《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB36600-2018）和《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）均基于污染物总量制定筛选值和管控值，尚未引入生物可及性参数。转化采用ISO8259标准有助于完善我国土壤风险评估技术标准体系，推动风险评估向精准化方向发展，使风险管控决策更加科学、合理、经济。其次，我国幅员辽阔，土壤类型多样，不同地区土壤的矿物组成、有机质含量、pH值等理化性质差异显著，这些因素均会影响污染物的生物可及性。开展基于我国土壤特征的本土化生物可及性测试方法研究和验证，建立具有中国特色的生物可及性数据库和修正体系，是推动该标准在我国有效落地应用的关键。再者，在《土壤污染防治法》实施背景下，土壤污染责任人认定、修复效果评估等环节均涉及风险评估技术。生物可及性测试标准的应用可为污染地块的风险评估和修复验收提供更为科学与高效的技术路径，具有重要的实践价值。5主要参与单位介绍5.1国际标准化组织（ISO）与ISO/TC190技术委员会国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）成立于1947年，是全球最大的非政府性国际标准化机构，总部位于瑞士日内瓦。截至目前，ISO拥有来自全球170多个国家和地区的成员体，已发布国际标准超过24000项，涵盖几乎所有技术领域。ISO的核心宗旨是促进全球标准化发展，便利国际间商品和服务贸易，推动科技、经济和社会领域的广泛合作。ISO/TC190（土壤质量技术委员会）成立于1985年，是ISO下设的专业从事土壤质量领域标准化工作的技术机构。该技术委员会秘书处由荷兰标准化协会（NEN）承担，主要职责包括：制定土壤采样、样品前处理、物理化学分析方法、生物学方法、风险评估等方面的国际标准。ISO/TC190下设多个分技术委员会和工作组，其中SC7分技术委员会专门负责土壤和场地评估相关标准的制定，本标准的制定即由SC7承担。5.2中国参与情况中国是ISO的常任理事国，也是ISO/TC190的积极成员（P成员）。中国标准化管理机构——国家标准化管理委员会（SAC）负责组织国内相关单位和专家参与ISO/TC190的各项标准化活动。国内技术对口单位为全国土壤质量标准化技术委员会（SAC/TC404），秘书处设在中国科学院南京土壤研究所。在ISO8259标准的制定过程中，中国专家积极参与了多轮国际研讨和技术论证工作，并结合国内在土壤污染风险评估领域的实践经验和科研成果，为标准文本的完善提供了有益的技术输入。同时，通过参与国际标准的制定，我国相关研究机构也加深了对生物可及性测试技术的理解和掌握，为后续国内标准的制定和转化积累了宝贵经验。5.3技术支撑单位——中国科学院南京土壤研究所中国科学院南京土壤研究所（InstituteofSoilScience,ChineseAcademyofSciences）成立于1953年，是中国土壤科学领域历史最悠久、综合实力最强的专业研究机构之一。该研究所长期从事土壤资源与利用、土壤环境与健康、土壤污染与修复等方向的基础研究和应用基础研究，在土壤污染风险评估、污染物环境行为、生物可及性测试等领域具有深厚的学术积累和技术优势。南京土壤研究所主持或参与制定了多项国家和行业土壤环境标准，建立了完善的土壤环境分析方法体系。近年来，该研究所率先在国内开展土壤中重金属和有机污染物的生物可及性研究，建立了多种体外胃肠模拟测试方法，并在长三角、珠三角等典型污染区域开展了应用示范。该研究团队在生物可及性的影响因素、体外-体内相关性、区域差异规律等方面取得了系列创新性成果，发表SCI论文百余篇，获得多项省部级科技奖励。作为SAC/TC404的秘书处承担单位，南京土壤研究所在推动土壤质量国家标准制修订、国际标准转化、标准化技术研究等方面发挥着核心引领作用。未来，该研究所将继续发挥其学科和人才优势，积极参与生物可及性相关标准的制修订和宣贯实施工作，为我国土壤污染防治标准化事业提供更加有力的技术支撑。6讨论与展望6.1标准实施的挑战ISO8259:2024标准虽然在方法学上提供了统一规范，但在实际推广和应用中仍面临若干挑战：第一，体外胃肠模拟方法虽然能够较好地预测体内生物有效性，但两者之间的定量关系受土壤性质、污染物种类、老化时间等多种因素影响，仍需更加充分的全球范围验证数据支持。不同地区土壤性质和气候条件差异较大，简单的单一测试参数难以完全覆盖所有土壤类型的特征。第二，测试方法的操作流程仍相对复杂、耗时较长，分析成本较高，在一定程度上制约了其在大规模场地调查中的推广应用。快速筛查方法、便携式现场测试装备的研发和标准化是未来发展方向之一。第三，标准中涉及的QA/QC要求较高，对实验室的仪器设备和技术能力提出了较高要求，在发展中国家和经济欠发达地区的推广普及面临现实困难。能力建设、实验室间比对和技术培训将是推广实施的重要环节。6.2未来发展趋势展望未来，生物可及性标准化工作将在以下方向持续深入发展：（1）方法优化与创新：随着分析技术的不断进步，基于体外胃肠模拟的测试方法将朝着更快速、更简便、更经济的方向发展。例如，简化消化液配方、缩短消化时间、开发高通量测试方法等。同时，基于体外细胞模型、微流控芯片等新型生物模拟技术的研究也在快速推进，有望在未来成为标准化方法的补充或替代选项。（2）多介质和多途径拓展：当前标准主要关注经口摄入途径。未来，呼吸吸入途径和皮肤接触途径的生物可及性测试方法也将逐步标准化，形成完整的暴露评估方法体系。特别是对于挥发性有机物和半挥发性有机物，呼吸吸入途径的贡献不容忽视。同时，污染物的生物可及性研究也将从单一介质（土壤）向多介质（如室内灰尘、气载颗粒物、农产品等）拓展。（3）与地球化学和生态毒理学整合