土壤修复方案设计环境土壤学课件

第第1313章章 污染土壤修复污染土壤修复过程过程第13章 污染土壤修复过程1 目目 录录一、概述一、概述二、土壤污染的诊断二、土壤污染的诊断三、土壤污染调查三、土壤污染调查四、四、土壤污染的风险评估土壤污染的风险评估五、土壤污染修复技术筛选五、土壤污染修复技术筛选六、土壤污染修复方案的制定六、土壤污染修复方案的制定 目 录一、概述2一、土壤污染概述一、土壤污染概述（一）.土壤污染概念 人类活动所产生的污染物质，包括化学农药、重金属、放射性元素、病原菌等，进入土壤并在土壤中不断积累，引起土壤在组成、结构和功能上的变化，影响植物的正常生长和发育，在植物中不断积累，使作物产量下降，最终影响人体健康的现象，称为土壤污染。（引自张乃明环境土壤学）指由于人类活动产生的有害、有毒物质进入土壤，积累到一定程度，超过土壤本身的自净能力，导致土壤性状和质量变化，构成人体和生态环境的影响和危害。（引自展览会用地土壤环境质量评价标准（暂行）一、土壤污染概述（一）.土壤污染概念3一、土壤污染概述一、土壤污染概述土壤污土壤污染物质染物质 有机污染物质有机污染物质重金属污染物重金属污染物放射性物质放射性物质垃圾等废弃物和过量的化学肥料垃圾等废弃物和过量的化学肥料致病微生物致病微生物一、土壤污染概述土壤污染物质 4一、土壤污染概述一、土壤污染概述污染物进入污染物进入污染物进入污染物进入土壤途径土壤途径土壤途径土壤途径污水灌溉污水灌溉交通尾气交通尾气大气沉降大气沉降农药和化肥的施用农药和化肥的施用固体废物利用固体废物利用一、土壤污染概述污染物进入土壤途径污水灌溉交通尾气大气沉降农56/23/2024一、土壤污染概述一、土壤污染概述（一）（一）土壤污染特点土壤污染特点隐蔽性和滞后性累积性不可逆转性危害的严重性难治理性8/10/2023一、土壤污染概述（一）隐蔽性和滞后性累积性66/23/2024一、土壤污染概述一、土壤污染概述第一第一土壤污染对土壤结构与性质的影响土壤污染对土壤结构与性质的影响第二第二土壤污染对水环境危害土壤污染对水环境危害第三第三土壤污染对植物的危害土壤污染对植物的危害第四第四土壤污染对人体健康的危害土壤污染对人体健康的危害危害危害导致土壤板结导致土壤板结与酸碱度发与酸碱度发生变化生变化(1)(1)土壤表层的污染物扩土壤表层的污染物扩散，污染水面散，污染水面土壤表层污染物径土壤表层污染物径流迁移，造成水流迁移，造成水体污染体污染可食部分有毒物质可食部分有毒物质的积累达标，但的积累达标，但产量减产和品质产量减产和品质降低降低可食部分超标，可食部分超标，但产量没有明但产量没有明显下降显下降8/10/2023一、土壤污染概述第一土壤污染对土壤结构与性7化学诊断法化学诊断法6/23/2024 局限性局限性1.化学方法难以对土壤中各种物质进行全面测定，不能签化学方法难以对土壤中各种物质进行全面测定，不能签订其潜在毒性效应，复合污染效应；订其潜在毒性效应，复合污染效应；2.化学法难以区别和提取不同暴漏途径中的污染物质；化学法难以区别和提取不同暴漏途径中的污染物质；3.化学法无法以量化方式对产物的毒性做出准确评价；化学法无法以量化方式对产物的毒性做出准确评价；4.化学法无法对污染物的代谢毒性进行追踪，检测上存在化学法无法对污染物的代谢毒性进行追踪，检测上存在困难；困难；5.无法反映污染物的老化效应对污染物所产生的有效毒性无法反映污染物的老化效应对污染物所产生的有效毒性进行准确评估；不能科学表征土壤的整体健康质量水平。进行准确评估；不能科学表征土壤的整体健康质量水平。二、土壤污染的诊断二、土壤污染的诊断1.1.土壤污染主要诊断方法土壤污染主要诊断方法化学诊断法8/10/2023 8u土壤环境质量标准 u土壤监测规范方法标准 u污染场地土壤修复技术导则u污染场地风险评估技术导则u场地环境监测技术导则u场地环境调查技术导则土壤环境质量标准 96/23/2024 生物毒理性诊断法生物毒理性诊断法三、土壤污染的诊断三、土壤污染的诊断 利用生态系统中不同物种的利用生态系统中不同物种的有机组合定性或定量地判断哪些有机组合定性或定量地判断哪些主要由外来污染物所造成的生态主要由外来污染物所造成的生态系统不良反应，对保护和预警生系统不良反应，对保护和预警生态系统的安全性提供重要信息态系统的安全性提供重要信息土壤污染生态毒理学主要诊断方法：土壤污染生态毒理学主要诊断方法：（1）高等植物诊断法；）高等植物诊断法；（2）敏感动物诊断法；）敏感动物诊断法；（3）敏感微生物诊断法；）敏感微生物诊断法；（4）生物标记物诊断法；）生物标记物诊断法；未来研究方向：未来研究方向：（1 1）污染土壤生态毒理诊断生物钟的敏感）污染土壤生态毒理诊断生物钟的敏感性研究；性研究；（2 2）从生物个体、物种和群落水平上寻找）从生物个体、物种和群落水平上寻找敏感指标的整体诊断研究；敏感指标的整体诊断研究；（3 3）从机理水平上研究；）从机理水平上研究；（4 4）标准生物指示库的建立；）标准生物指示库的建立；（5 5）建立国家甚至国际统一的诊断标准；）建立国家甚至国际统一的诊断标准；（6 6）建立相应的法律法规保证其诊断的法）建立相应的法律法规保证其诊断的法律效率和广泛的公众认可实施。律效率和广泛的公众认可实施。8/10/2023三、土壤污染的诊断 利用生106/23/2024三、污染土壤调查三、污染土壤调查8/10/2023三、污染土壤调查113.1 第一阶段场地环境调查6/23/20241.1.资料收集与分析资料收集与分析（1）资料收集：场地利用资料变迁、场地环境资料、有关政府文件以及场地所在区域的自然和社会信息。相邻区域污染状况。（2）资料分析：甄别错误和不合理信息。3.1 第一阶段场地环境调查8/10/2023123.1 3.1 第一阶段场地环境调查第一阶段场地环境调查6/23/20242.2.现场踏勘现场踏勘（1 1）安全防护准备）安全防护准备（2 2）踏勘范围的确定）踏勘范围的确定（3 3）现场踏勘的主要内容：）现场踏勘的主要内容：a.a.场地现状与历史；场地现状与历史；b.b.相邻场地的现状与历史；相邻场地的现状与历史；c.c.周围区域的现状与历史；周围区域的现状与历史；d.d.地质、水文地质和地形的描述。地质、水文地质和地形的描述。（4 4）踏勘重点：找出污染土壤和地下水的途径，）踏勘重点：找出污染土壤和地下水的途径，确认周边敏感点。确认周边敏感点。（5 5）方法：相机、描述、异味的识别，快速测定仪。）方法：相机、描述、异味的识别，快速测定仪。3.1 第一阶段场地环境调查8/10/20232.现场踏勘136/23/20244.1 4.1 第一阶段场地环境调查第一阶段场地环境调查3.3.人员访谈人员访谈（1 1）访谈内容：解决疑问；）访谈内容：解决疑问；（2 2）访谈对象：管理机构和政府人员；场地现在）访谈对象：管理机构和政府人员；场地现在和过去使用者；相邻场地的工作人员和居民。和过去使用者；相邻场地的工作人员和居民。4.4.结论与建议结论与建议5.5.报告编制报告编制 8/10/20234.1 第一阶段场地环境调查3.人员访谈143.2 第二阶段场地环境调查6/23/20241.1.初步采样分析计划初步采样分析计划（1）核查已有信息；（2）判断污染物可能分布；（3）制定采样方案；（4）制定健康和安全防护计划；（5）制定样品分析方案；（6）质量保证和质量控制。3.2 第二阶段场地环境调查8/10/20231.初步采样153.2 第二阶段场地环境调查6/23/20242.详细采样工作计划（1）评估初步采样分析的结果；（2）制定采样工作方案；（3）其它3.现场采样（1）采样前的准备；（2）定位和探测；（3）现场检测；（4）土壤样品采集；（5）地下水样品采集。4.4.数据评估和结果分析数据评估和结果分析3.2 第二阶段场地环境调查8/10/20232.详细采样166/23/20243.3 第三阶段场地环境调查1.1.主要工作内容主要工作内容（1）调查场地特征参数 PH、容重、有机碳、含水率等；场地气候、水文和地质特征信息等；场地周边及周边土地利用方式、人群及建筑物等。（2）调查方法：资料查询、现场实测和实验室分析；（3）调查结果：为风险评估和土地修复提供服务。8/10/20233.3 第三阶段场地环境调查1.主要工作176/23/2024四、土壤污染风险评价四、土壤污染风险评价1.1.概念：概念：土壤污染风险评价是在研究土壤环境质量变化规律基础上，按一定的原则、标准和方法对土壤污染程度进行评定，或是关于土壤对人类健康的适宜程度进行评定，目的是提高和改善土壤环境质量，并提出控制和减缓土壤环境质量不利变化的对策和措施8/10/2023四、土壤污染风险评价1.概念：186/23/2024四、土壤污染风险评价四、土壤污染风险评价2.2.研究进展研究进展 国外进展国外进展（1 1）19801980年国际卫生组织成立国际化学品安全年国际卫生组织成立国际化学品安全规划署（规划署（PICSPICS），建立土壤风险评估体系；），建立土壤风险评估体系；（2 2）美国）美国2020世纪世纪8080年代完成了法律、风险评价年代完成了法律、风险评价指南和技术细则的制定，并对场地污染进行评指南和技术细则的制定，并对场地污染进行评价和治理。价和治理。（3 3）欧盟）欧盟1616国于国于19961996年完成污染场地风险评价年完成污染场地风险评价协商行动指南，并于协商行动指南，并于19991999年颁布环境风险评估年颁布环境风险评估的技术性文件。的技术性文件。8/10/2023四、土壤污染风险评价2.研究进展国外进展（196/23/2024四、土壤污染风险评价四、土壤污染风险评价国国内进展内进展（1 1）确立了评估方法、评估基准和具体的评估）确立了评估方法、评估基准和具体的评估工作，如工作，如场地环境调查技术导则场地环境调查技术导则（HJ 25.1HJ 25.1-2014-2014）；）；场地环境监测技术导则场地环境监测技术导则（HJ 25.2HJ 25.2-2014-2014）；）；污染场地风险评估技术导则污染场地风险评估技术导则（HJ 25.3-2014HJ 25.3-2014）。）。对重金属和对重金属和POPsPOPs污染的土壤开展了相关的风险污染的土壤开展了相关的风险评估研究。评估研究。8/10/2023四、土壤污染风险评价国内进展（1）确立了评206/23/20243.3.土壤污染风险评价类型与方法土壤污染风险评价类型与方法四、土壤污染风险评价四、土壤污染风险评价土壤污染健康风险评价土壤污染健康风险评价土壤污染风险评价土壤污染风险评价土壤污染生态风险评价土壤污染生态风险评价 在收集和整理毒理学、流行病学、环境在收集和整理毒理学、流行病学、环境监测及暴漏情况等资料的基础上，通过监测及暴漏情况等资料的基础上，通过一定的方法或使用模型来估计某一暴漏一定的方法或使用模型来估计某一暴漏剂量的化学或物理因子对人体健康造成剂量的化学或物理因子对人体健康造成损害的可能性及损害的性质和程度大小。损害的可能性及损害的性质和程度大小。以土壤生态系统为对象，评价土壤中以土壤生态系统为对象，评价土壤中的一个种群、生态系统和整个景观的的一个种群、生态系统和整个景观的正常功能受到外界胁迫，从而在目前正常功能受到外界胁迫，从而在目前和将来该系统内部某些要素或期本身和将来该系统内部某些要素或期本身的健康、生产能力、遗传结构、经济的健康、生产能力、遗传结构、经济价值和美学价值的可能性。价值和美学价值的可能性。8/10/20233.土壤污染风险评价类型与方法四、土壤污染216/23/2024污染物释放及使用方式环境行为及转化土壤大气水叶片植物鱼类无脊椎动物脊 椎 动物土 壤 微生物植物食 叶 昆虫土 壤 动物食草动物捕食动物高级捕食动物4.1土壤污染生态风险评价实线表示直接关系，虚线表示间接关系实线表示直接关系，虚线表示间接关系土壤污染生态风险评价概念模型土壤污染生态风险评价概念模型8/10/2023污染物释放及使用方式 环境行为及转化土壤226/23/2024(1)不良生态效应识别(2)剂量-效应分析(3)生态暴露评估(4)风险表征(5)生态风险管理4.1土壤污染生态风险评价生态风险生态风险评价步骤评价步骤8/10/2023(1)不良生态效应识别4.1土壤污染生态风236/23/2024 (1)(1)不良生态效应识别不良生态效应识别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。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暴露终点及关键暴露途径8/10/2023 (1)不良生态效应识别246/23/2024对象对象 关键信息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污染土壤不良生态效应识别的对象污染土壤不良生态效应识别的对象(1)(1)不良生态效应识别不良生态效应识别 *生态终点ecological endpoint指人类不希望发生的生态事件。通常指的是珍稀濒危物种种群数量的下降或灭绝，或者特定生境、特殊景观的退化或消失，导致生态系统结构的改变和功能的丧失。8/10/2023对象 关键信息污染的第一环境要素污染源是256/23/2024识别的主要内容包括识别的主要内容包括 评价终点的选择评价终点的选择：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。(1)(1)不良生态效应识别不良生态效应识别8/10/2023识别的主要内容包括(1)不良生态效应识别266/23/2024(2)(2)剂量剂量-效应分析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8/10/2023(2)剂量-效应分析实验室分析剂量-效应276/23/2024直线型直线型 反应强度与剂量呈直线关系，即随着剂量的增加，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 S形曲线形曲线 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增加，但当剂量继续增加时，反应强度增高又趋于缓慢，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，可便于在低剂量与高剂量之间进行互相推算。剂量剂量-效应反应曲线效应反应曲线8/10/2023直线型 剂量-效应反应曲线286/23/2024指数曲线指数曲线 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。双曲线双曲线 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。受干扰的曲线受干扰的曲线 有时由于毒物的致死作用或对细胞生长的抑制作用等各种原因，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况作出解释。8/10/2023指数曲线 296/23/2024图2-4指数曲线 图2-5双曲线 图2-6受干扰的曲线 8/10/2023图2-4指数曲线 图2-5双曲306/23/2024污染土壤中污染物与生物的剂量污染土壤中污染物与生物的剂量-效应分析效应分析资料调研资料调研根据模型计算根据模型计算：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（weibull）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(c)=1-ec 其中P(c)为土壤中c水平对生物产生的效应；是模型参数外推分析外推分析：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。8/10/2023污染土壤中污染物与生物的剂量-效应分析316/23/2024(3)(3)生态暴露评估生态暴露评估生态暴露评估生态暴露评估 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8/10/2023(3)生态暴露评估生态暴露评估326/23/2024生态暴露评估的主要目标生态暴露评估的主要目标土壤污染源分析土壤污染源分析，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壤环境中的时间和空间分布污染物在土壤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8/10/2023生态暴露评估的主要目标336/23/2024 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，模型在定量分析土壤污染源和污染物关系上十分重要模型在定量分析土壤污染源和污染物关系上十分重要。主要内容包主要内容包括括：1）分析污染物在土壤环境介质之间分配的机制分析污染物在土壤环境介质之间分配的机制，在土壤中迁移的路线与方，在土壤中迁移的路线与方式，伴随迁移发生的转化作用，了解化学物质在土壤环境中的迁移、转式，伴随迁移发生的转化作用，了解化学物质在土壤环境中的迁移、转化和归宿的主要过程和机制化和归宿的主要过程和机制2 2）模型建立模型建立，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，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物理模型3 3）参数估算参数估算，即确定模型参数的种类，确定参数估算方法，包括经验公式，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 4）计算方法确定计算方法确定，即根据所确定的数学模型，研究模型方程的计算方法，即根据所确定的数学模型，研究模型方程的计算方法5 5）模型校验模型校验，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，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模型进行修正，或对模型参数进行调整6 6）转归分析转归分析，即利用计算机数学模型和有关资料，分析土壤污染物的环境，即利用计算机数学模型和有关资料，分析土壤污染物的环境转归过程和时空分布结果转归过程和时空分布结果8/10/2023 分析污染物在土壤环境中的分布通常使用监346/23/2024(4)(4)风险表征及一般方法风险表征及一般方法 概念概念：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。8/10/2023(4)风险表征及一般方法356/23/2024风险表征的内容风险表征的内容确定性分析和可能性分析确定性分析和可能性分析风险表征的方法风险表征的方法定性风险评价和定量风险评价定性风险评价和定量风险评价定量风险表征：常用的方法有商值法、连续法、外推误差法、层次分析法、系统不确定分析等定性风险表征：常用的方法有专家判断法、风险分级法、敏感环境距离法、比较评价法8/10/2023风险表征的内容366/23/2024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，否则评价无法进行。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、定量地表达、适当地处理需要进一步研究8/10/2023生态风险评价有待研究的问题376/23/2024(5)(5)生态风险管理生态风险管理 概念：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8/10/2023(5)生态风险管理386/23/2024生态风险管理应包括的内容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险的管理方法生态风险的管理方法 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8/10/2023生态风险管理应包括的内容396/23/2024剂量剂量-效应关系评价效应关系评价暴露评价暴露评价管理决策管理决策非风险分析非风险分析控制方案控制方案风险表征风险表征危害识别危害识别法规法规政治政治社会因素社会因素经济经济风险管理风险管理风险评价风险评价污染土壤的生态风险评价与管理之间的关系污染土壤的生态风险评价与管理之间的关系8/10/2023剂量-效应关系评价管理决策风险表征危害识别406/23/20244.2 4.2 健康风险评价与管理健康风险评价与管理健康危害判定；健康危害判定；剂量剂量-健康危害分析；健康危害分析；暴露评估；暴露评估；健康风险表征；健康风险表征；健康风险管理健康风险管理健康风险评价健康风险评价与管理与管理8/10/20234.2 健康风险评价与管理健康风险评价416/23/2024(1)(1)健康危害判定健康危害判定 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(2)(2)剂量剂量-健康危害分析健康危害分析 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8/10/2023(1)健康危害判定426/23/2024A.非致癌物的剂量非致癌物的剂量-健康危害分析健康危害分析 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）、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8/10/2023A.非致癌物的剂量-健康危害分析436/23/2024B.B.致癌物的剂量致癌物的剂量-健康危害分析健康危害分析 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，常用的模型如下表常用的模型如下表。还新发展了一些模型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。8/10/2023B.致癌物的剂量-健康危害分析446/23/2024模型模型类别类别表达式表达式模型在低剂量范模型在低剂量范围的曲线特征围的曲线特征对数模型对数模型耐受分布模型耐受分布模型次线性次线性威尔布模型威尔布模型耐受分布模型耐受分布模型若若n1为次线性为次线性若若n 0 为线性，为线性，若若K I=0 为超线性为超线性线形多阶段线形多阶段模型模型机理性模型机理性模型（取（取K i 0）线性线性常用的致癌物高剂量向低剂量外推模型常用的致癌物高剂量向低剂量外推模型8/10/2023模型类别表达式模型在低剂量范围的曲线特征次456/23/2024C C 突变物的剂量突变物的剂量-健康危害分析健康危害分析 目前仅能进行有关整体哺乳类诱导的胚胎突变资料的剂量-危害分析8/10/2023C 突变物的剂量-健康危害分析466/23/2024(3)(3)暴露评估暴露评估不同交换界面的污染物暴露量估算不同交换界面的污染物暴露量估算：经呼吸道进入人体的量估算；经消化道进入人体的量估算；经皮肤吸收进入人体的量估算暴露评估的内容暴露评估的内容：包括土壤污染源分析、暴露途径分析、污染物在时间和空间上的强度和分布分析、暴露人群和环境受体的分析、计算暴露水平和评估不确定性因素等暴露评价的步骤暴露评价的步骤：表征暴露的土壤环境；确定暴露途径；定量暴露8/10/2023(3)暴露评估476/23/2024(4)(4)健康风险表征健康风险表征 主要步骤有：污染土壤危害判定剂量-危害评估及暴露评价结果的综合分析风险度分析书面总结风险表征结果8/10/2023(4)健康风险表征486/23/2024(5)(5)健康风险管理健康风险管理A A 概念：概念：污染土壤的健康风险管理是指根据风险评价的结果，按照适当的法规条例，选用有效的控制技术，进行削减风险的费用-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，保护人群健康。B B主要内容主要内容：根据土壤污染危害判定结果，确定采用何种风险评价；筛选出需要做风险评价的项目，特别是有重大危害的项目；确定土壤污染物的排放标准和土壤环境质量标准；制定风险的应急措施及补救措施。8/10/2023(5)健康风险管理496/23/20244.3 4.3 重金属污染土壤的风险评价与管理重金属污染土壤的风险评价与管理(1)(1)评价指标评价指标 对土壤质量的影响；对陆生生物的胁迫；对地下水的不良效应；进入食物链对人体健康产生的重要影响。(2)(2)评价系统评价系统 重金属在土壤中的迁移以及生物对重金属暴露浓度的计算；重金属进入土壤环境的源计算；土壤重金属污染的危害性评价；风险表征。8/10/20234.3 重金属污染土壤的风险评价与管理(1506/23/2024(3)(3)评价工作内容评价工作内容污染源分析；生物对重金属的暴露分析与估算；风险表征8/10/2023(3)评价工作内容516/23/2024对土壤动物危害影响的风险评价对作物危害影响的风险评价对有益微生物危害影响的风险评价(4)(4)重金属污染土壤生态风险评价重金属污染土壤生态风险评价8/10/2023对土壤动物危害影响的风险评价(4)重金属污526/23/2024开始开始重金属进入土壤重金属进入土壤是毒性试验毒性试验不需毒性试验不需毒性试验无风险无风险计算计算060cm土层中浓度土层中浓度LC50PECQ=PEC/LC50低风险低风险Q=0.01高风险高风险长期毒性试验长期毒性试验NOECPEC/NOEC 0.0.3高风险高风险长期毒性试验长期毒性试验NOECPEC/NOEC 0.1中等风险中等风险Q0.000.003低风险低风险PEC/NOEC 1010高风险高风险潜在风险潜在风险Q0.10.1无风险无风险是是是否否否重金属对土壤微生物危害重金属对土壤微生物危害影响的风险评价决策树影响的风险评价决策树EEC:ExpectedenvironmentalconcentrationSF:safetyfactors8/10/2023开始是否进入土壤毒性试验不需毒性试验无风险556/23/2024(5)(5)重金属污染土壤人体健康风险评价重金属污染土壤人体健康风险评价主要表现在主要表现在4 4个方面个方面土壤污染源强的计算重金属在土壤剖面及大气、地下水中浓度的分布对人体健康危害的风险度计算总年的危险计算8/10/2023(5)重金属污染土壤人体健康风险评价566/23/2024重金属从土壤进入人体的途径重金属从土壤进入人体的途径土壤-植物-人土壤-人土壤-植物-动物-人土壤-动物-人土壤-地表水-人土壤-地下水-人土壤-空气-人8/10/2023重金属从土壤进入人体的途径576/23/2024风险评价的框架结构 Source/InventoryTransport and transformationUptakeBiokineticsDose/ResponseDoseRiskCharacterizationRiskMitigationExposure Eventsairwatersoil layerssedimentplantsResponse8/10/2023风险评价的框架结构 Source/Upt586/23/20244.44.4农药污染土壤的风险评价农药污染土壤的风险评价(1)(1)评价指标主要考虑的几个问题评价指标主要考虑的几个问题农药在土壤中的持久性及对土壤质量土壤质量的影响，包括对土壤环境质量、土壤肥力质量和土壤健康质量的影响；对陆地生态系统健康陆地生态系统健康的影响，包括陆生生物的保护等；通过地表径流的迁移及进入地表水地表水的可能性，对地表水中的水生生物及水生生态系统健康的影响；通过淋溶或其他迁移方式进入地下水地下水的可能性，对地下水资源使用功能的影响；挥发进入大气对大气大气污染的贡献；通过陆生食物链食物链对人体健康产生的直接、间接影响以及潜在效应。8/10/20234.4农药污染土壤的风险评价596/23/2024(2)(2)农药生态风险评价系统的组成农药生态风险评价系统的组成污染土壤中农药的形态转化与迁移能力以及各种生物对农药暴露浓度的计算；如还存在污染源，对进入土壤环境的农药污染源进行计算；危害评价，包括直接和间接的危害；风险表征。8/10/2023(2)农药生态风险评价系统的组成606/23/20248/10/2023616/23/2024污染源及其持续排放污染源及其持续排放污染土壤（源）污染土壤（源）土壤浓度与分布土壤浓度与分布形态转化与迁移形态转化与迁移人体摄入总量人体摄入总量室内剂量室内剂量-效应关系效应关系确定室内植物无作用浓度（确定室内植物无作用浓度（N N）确定室内动物无作用浓度（确定室内动物无作用浓度（NECNEC）外推至生态系统外推至生态系统确定生态系统确定生态系统NECNEC风险系数风险系数安全系数安全系数每天摄入量计算每天摄入量计算外推人体外推人体NECNEC农药污染土壤风险评价系统中源与效应间因果关系链农药污染土壤风险评价系统中源与效应间因果关系链8/10/2023污染源及其持续排放污染土壤（源）土壤浓度与626/23/2024(3)(3)评价工作内容评价工作内容污染污染中农药的浓度与存在形态；污染源的继续输入或部分输出；生物体对农药的暴露分析与估算；风险表征，农药污染土壤对地面水的影响、对浅层地下水的影响、对鸟和哺乳动物的影响、对土壤动物的影响、对植物的影响、对周围生态系统健康的影响。8/10/2023(3)评价工作内容636/23/2024(4)土壤农药污染途径与暴露途径土壤农药污染途径与暴露途径A.种子处理剂污染土壤种子处理剂污染土壤表面土层中农药量：表面土层中农药量：Dossuf=Fmix*Dosmax Dosmax为农药最大施用量（kg/hm2）；Fmix为土壤混合因子（Fmix=0.01）Dossuf为土壤表面农药量（kg/hm2）8/10/2023(4)土壤农药污染途径与暴露途径646/23/2024农药与土壤混合，假设农药在020cm表层中均匀分布，则可以计算农药在土壤中的起始浓度（PIEC），计算公式如下：PIEC=PIEC为农药在土壤中的起始浓度，Dosmax为农药最大施用量，Hsoil为土壤深度（0.2m），Bd为土壤容量（kg/m3，一般取1400 kg/m3）8/10/2023农药与土壤混合，假设农药在020cm表层656/23/2024土壤中农药总量包括在固相上（csoil）和土壤水相（csoil w）中农药的量，即PIEC=ct=csoil+csoil w其中，csoil 和 csoil w的值的大小与农药的分配系数有关，计算方法如下csoil w=csoil=Ks/1为分配系数（dm3/kg）；ct为土壤中农药总量，即PIEC8/10/2023土壤中农药总量包括在固相上（csoil）和666/23/2024B.B.农药颗粒剂污染土壤农药颗粒剂污染土壤 农药以颗粒形式施入土壤，在土壤中的农药浓度可根据其农药施用量直接进行计算。如果在一个季节中重复多次施用颗粒农药，需计算其最大浓度。最大浓度与农药生物降解半衰期、施用频率以及两次使用间隔时间有关，有关计算方法与种子处理剂相同，计算时所需的参数见表8/10/2023B.农药颗粒剂污染土壤676/23/20248/10/2023686/23/2024C C农药喷施污染土壤农药喷施污染土壤 在一个季度中，农药喷施可以进行多次，因此，最大剂量为多次施用后的农药量，计算方法同上述。农药喷施后，一部分被作物表面截获，另一部分则散落到土壤、地面水和空气中。假设一般情况下，10%留在空气中，达到土壤和作物上的比例为90%。则90%部分的农药在作物上和散落在 土壤中的比例根据不同的作物和生长阶段有所不同。下表8/10/2023C农药喷施污染土壤696/23/20248/10/2023706/23/2024D D污泥施用造成农药的土壤污染污泥施用造成农药的土壤污染土壤中农药污染物浓度计算如下：8/10/2023D污泥施用造成农药的土壤污染716/23/2024E E污染土壤中农药的挥发污染土壤中农药的挥发 K=8/10/2023E污染土壤中农药的挥发726/23/2024F.F.对地下水的污染对地下水的污染 假如有水排放，只有40%的降雨通过淋溶进入地下水；若没有排水，则100%降雨全部进入地下水。然而，地下水中的农药浓度与浅层地下水中保持一致，计算方法如下：Cgw，t=Cgw，t为t时间地下水中农药浓度，Cgw，0为地下水中农药起始浓度，Kts为农药转化系数8/10/2023F.对地下水的污染736/23/2024(5)(5)生态风险评价生态风险评价A.A.鸟类危害影响的风险评价鸟类危害影响的风险评价鸟类通过食用昆虫或作物而吸收农药鸟类食用土壤中颗粒剂或处理过的种子而吸收农药。通过农药污染土壤影响的饮水而吸收农药通过食用农药污染土壤暴露的陆生生物（如蚯蚓）而吸收农药通过食用水生生物对 农药的吸收8/10/2023(5)生态风险评价746/23/2024B.对蜜蜂危害影响的风险评价对蜜蜂危害影响的风险评价8/10/2023B.对蜜蜂危害影响的风险评价756/23/2024(6)(6)人体健康风险评价人体健康风险评价 对人体的危害分为急性中毒和长期临床效应两方面急性农药中毒包括误食农药污染的土壤颗粒及污染土壤影响下的地下水或地表水。长期的临床效应 主要表现在烷基汞（杀真菌剂）引起运动、感觉与中枢神经系统损害；铵盐（杀鼠剂）引起多种神经病与中枢神经系统的损害；含砷农药（除草剂）可引起皮炎；二溴丙烷（土壤熏蒸剂和杀线虫剂）引起男性不育等等8/10/2023(6)人体健康风险评价766/23/20248/10/2023776/23/2024(7)减少危害的防范措施减少危害的防范措施 风险影响报告书：是评价工作的总结，是提供风险决策的依据主要包括总则：风险评价的目的；编制的依据；风险评价的标准；控制污染和保护目标；风险评价工作等级及评价范围评价项目的概括项目周围地区的环境状况风险识别及分析后果预测风险管理及减少风险措施风险评价结论8/10/2023(7)减少危害的防范措施786/23/2024A.A.防范措施防范措施减少废物排放量减少垃圾填埋场渗漏提出针对受污染的土壤的监测方案8/10/2023A.防范措施796/23/2024B.B.应急措施预案应急措施预案项目应急措施现场管理应急措施现场监测措施社会求援应急措施8/10/2023B.应急措施预案80五、土壤修复技术筛选五、土壤修复技术筛选五、土壤修复技术筛选81土壤修复原则6/23/2024科学性原则可行性原则安全性原则土壤修复原则8/10/2023科学性原则可行性原则安全性原则826/23/2024土壤修复制定过程土壤修复制定过程8/10/2023土壤修复制定过程83 污染场地环境修复技术筛选及应用污染场地环境修复技术筛选及应用1.1.修复技术选择的原则修复技术选择的原则（1）场地修复技术的目标是保障人的健康，使得场地土壤和地下水中污染物的环境风险降低到可以接受的水平。（2）将具有不同类型污染物和不同风险值的土壤和地下水区别对待，分别处置。（3）在技术上，场地修复技术选择可以达到目标的最简化的途径或方法，而不单纯追求技术的先进性。（4）在经济上，场地修复技术兼顾考虑目前在修复费用方面的实际承受能力和今后的经济发展，使得不仅在目前，而且从较长远来看，修复技术方案都是合适的。（5）在可行性上，修复技术的选择从我国目前的现状水平出发，充分考虑我国现有场地修复队伍的能力以及现有固体废弃物和污染水处置设施的可操作性。（6）修复技术应被大多数公众接受，在修复过程中产生的噪音，造成的不便以及对景观的影响在公众的可接受范围内。污染场地环境修复技术筛选及应用1.修复技术选择的原则84 污染场地环境修复技术筛选及应用结合国际通用方法和国内发展现状，建议采用指标评价-决策矩阵法对修复技术进行筛选。本技术指南针对污染介质和不同污染物类型的修复技术进行矩阵列表，方便技术人员结合污染场地具体情况进行修复技术的选择。适用于土壤和地下水中不同污染物的修复技术各项指标的定性评价结果分别列于表2和表3，各项指标的评价标准见表4。污染场地环境修复技术筛选及应用结合国际通用方法和国内发85 污染场地环境修复技术筛选及应用 污染场地环境修复技术筛选及应用86 污染场地环境修复技术筛选及应用3.3.常用技术组合常用技术组合电动力学修复电动力学修复+植物修复植物修复：可用来处理无机物污染的土壤，先采用电动力学修复技术对土壤中的污染物进行富集和提取，对富集的部分单独进行回收或者处理。然后利用植物对土壤中残留的无机物进行处理，可将高毒的无机污染物变为低毒的无机污染物，或者利用超累积植物对土壤中污染物进行累积后集中处置。气相抽提气相抽提+氧化还原氧化还原：可用来处理挥发性卤代和非卤化化合物污染的土壤，先采用气相抽提的方法将土壤中易挥发的组分抽取至地面，对富集的污染物可利用氧化还原的方法进行处理，或采用活性炭或液相炭进行吸附，对于吸收过污染物的活性炭和液相炭采用催化氧化等方法进行回收利用。污染场地环境修复技术筛选及应用3.常用技术组合87 污染场地环境修复技术筛选及应用3.3.常用技术组合常用技术组合气相抽提气相抽提+生物降解生物降解：适用于半挥发卤代化合物的处理，可采用气相抽提的方法将污染物进行富集，富集后的污染物可集中处理。由于半挥发性卤代化合物的特性，使其可能在土壤中残留，从而影响气相抽提的处理效率。因此，在剩余的污染土壤中通入空气和营养物质，利用微生物对污染物的降解作用处理其中残留的污染物，从而达到修复的目的。土壤淋洗土壤淋洗+生物降解生物降解：适用于燃料类污染土壤的处理，一般先采用原位土壤淋洗技术进行处理，待污染物降解到一定程度后，将淋洗液抽出处理后排放。由于燃料类污染物遇水易形成NAPL，易在土壤孔隙中残留，无法通过抽取的方法从土壤中去除。因此在形成NAPL 的位置通入空气和营养物，采用生物降解的方法对其中残留的污染物进行处理，进而达到清除的目的。污染场地环境修复技术筛选及应用3.常用技术组合88 污染场地环境修复技术筛选及应用3.3.常用技术组合常用技术组合氧化还原氧化还原+固化稳定化固化稳定化：适用于无机物污染土壤的处理。无机污染物，特别是重金属类污染物的毒性与价态相关，在自然界的各种工作用下其价态可发生变化。此联合方式是先采用氧化还原的方法将高毒的无机物氧化还原成低毒或者无毒的无机物，为避免逆反应的发生，需在处理后加入固化剂等物质降低污染物的迁移性，从而保证污染土壤的处理效果。空气注入空气注入+土壤气相抽提土壤气相抽提：适用于土壤和地下水中挥发性有机物的处理。在土壤和地下水污染处设置曝气装置，一方面通过增加氧气含量促进微生物降解，一方面利用空气将其中的挥发性污染物汽化进入包气带。利用土壤气相抽提系统将汽化的污染物抽出到地面集中处理。这是一种较好的修复技术组合方法 污染场地环境修复技术筛选及应用3.常用技术组合896/23/20248/10/202390