《底泥重金属环境质量评价技术指南(征求意见稿)》编制说明

《底泥重金属环境质量评价技术指南（征求意见稿）》编制说明《底泥重金属环境质量评价技术》编制组二O一九年六月目录1标准编制背景 (1)1.1任务来源 (1)1.2工作过程 (1)2标准制订的必要性和意义 (2)3国内外相关标准概况 (3)3.1常见评价方法及其优缺点 (3)3.2评价标准参照值 (8)3.3现有评价技术存在问题分析 (9)4标准制订的基本原则和技术路线 (9)4.1标准制订的基本原则 (9)4.2标准制订的技术路线 (10)5标准制定内容及说明 (11)5.1标准适用范围 (11)5.2规范性引用文件 (12)5.3评价对象的选择 (12)5.4评价标准的确定 (12)5.5本标准与国内外相关标准对比 (13)1标准编制背景1.1任务来源国内尚未有底泥重金属环境质量评价技术的统一标准，致使评价结论对比参考性差，无法满足治理及管理需求。

受山东省生态环境厅委托，由山东省科学院新材料研究所牵头，山东建筑大学、山东省环境规划研究院协作开展《底泥重金属环境质量评价技术指南》标准的编制工作。

1.2工作过程（1）2018年6月-7月，成立标准编制组，根据《国家环境保护标准制修订工作管理办法》《山东省环境保护标准制修订工作管理办法》等环保标准制修订有关文件的要求，对目前河流、湖泊及入海口滩涂底泥重金属环境质量评价技术进行了文献资料和实地调研，确定了标准的框架结构和技术路线。

（2）2018年8月，标准编制组组织召开开题论证会。

通过与会专家讨论，确定本标准技术原则和技术路线及主要内容。

（3）2018年9月-12月，按照《国家环境保护标准制修订工作管理办法》（国家环境保护总局公告2006年第41号）的有关要求，对现有各种方法和监测工作需求开展广泛而深入的调查研究，对工作内容等进行研讨，形成标准的征求意见稿。

组织召开专家审评会，对标准征求意见稿和编制说明进行专家审评，并进一步完善。

（4）2019年1月-5月，征求厅相关处室及有关单位意见，根据反馈意见进行修改完善，形成标准送审稿。

（5）2019年6月，召开专家审查会，编制组按照专家意见进一步修改完善后形成报批稿。

2标准制订的必要性和意义近年来，经过全省上下的共同努力，山东省水环境质量实现了明显改善，省控重点污染河流全部恢复鱼类生长，但是历史上重度污染时期产生的底泥重金属污染问题短期内难以消除，并极有可能对水质和水生生物造成威胁，存在环境安全隐患。

为保障人民群众生产和生活安全，落实国家“水十条”，山东省委、省政府决定在“十三五”期间开展山东省底泥重金属污染治理的工作，制定了《山东省河流湖泊和入海口滩涂底泥重金属污染防治专项行动计划》。

实施底泥重金属污染治理，是当前和今后一段时期水污染防治的重要任务，对于巩固提高流域治污成果，保障水生态安全，具有重要意义。

科学评价底泥重金属污染程度和水平，是底泥重金属污染调查的重要环节，也是制定治理方案，实施底泥重金属污染治理的参考和依据。

目前，国内尚缺乏底泥重金属环境质量评价的统一标准，致使评价结论对比参考性差。

因此，亟需出台底泥重金属环境质量评价方法指南，为科学评价底泥重金属环境质量状况提供指导和依据。

本指南重点针对底泥重金属环境质量评价技术，指南实施后，将有利于底泥重金属环境质量评价方法标准化、统一化，从而达到修复底泥重金属污染，保护环境和人体健康的目的。

3国内外相关标准概况目前，国家和地方尚未出台底泥重金属环境质量评价技术标准或规范。

国外关于河流、湖泊及入海河口滩涂底泥中重金属污染评价方法的标准及规范较少，主要有《Sediment quality guidelines by USEPA》、《Canadian sediment quality guidelines for the protection of aquatic life》，但这些规范侧重于底泥重金属的质量标准，未涉及底泥重金属环境质量状况分级。

3.1常见评价方法及其优缺点国内外关于底泥中重金属评价方法的研究较多，发展了多种方法，大致可分为化学方法、生态方法和毒理学方法以及化学、生态和毒理学相结合的方法。

各种评价方法都有其适用范围、评价目的、优点及不足。

目前，常见的评价方法有：单因子污染指数法；内梅罗综合污染指数法；地累积指数法；潜在生态危害指数法；污染负荷指数法；沉积物富集系数法；次生相与原生相分布比值法；次生相富集系数法等。

（1）单因子污染指数法单因子污染指数法是以元素背景值为评价标准来评价重金属元素的累积污染程度，表达式为：Pi=Ci/Si，其中Pi为底泥中污染物i的环境污染指数；Ci为污染物i的实测浓度；Si为i种重金属的评价标准。

若Pi≤1.0，则底泥没有受到人为污染；若Pi＞1.0，则底泥已受到人为污染，指数越大则表明底泥重金属累积污染程度越高。

该模型只能分别反映单个重金属元素的污染程度，不能全面、综合地反映底泥的污染程度，因此这种方法仅适用于单一因子污染特定区域的评价，但单因子指数法是其它环境污染指数、环境污染分级和综合评价的基础。

（2）内梅罗综合污染指数法当评定区域内底泥环境质量作为一个整体与外区域底泥环境质量比较，或底泥同时被多种重金属元素污染时，需将单因子污染指数按一定方法综合起来应用综合污染指数法进行评价。

综合污染评价采用兼顾单元素污染指数平均值和最大值的内梅罗综合污染指数法。

该方法计算公式为：P 综合=，其中P 综合为底泥综合污染指数；Pi 为底泥中各污染物的指数平均值；max(Pi)为底泥中单项污染物的最大污染指数。

若P 综合≤1为非污染；若1＜P 综合≤2为轻度污染；若2＜P 综合≤3为中度污染；P 综合＞3为重污染。

该方法突出了高浓度重金属对底泥污染的影响，能反映出多种重金属对底泥的污染程度，将研究区域底泥环境质量作为一个整体与外区域或历史资料进行比较。

但是没有考虑底泥中各种重金属的毒性差别，只能反映污染的程度而难于反映污染的质变特征。

（3）污染负荷指数法该方法的评价模式为：CFi=Ci/C0i ；PLI=n CFn CF CF ⨯⋅⋅⋅⨯⨯21；PLIzone=m PL PLI PLI Im 21⨯⋅⋅⋅⨯⨯。

其中，Ci 为元素i 的实测值(mg/kg)；C0i 为元素i 的评价标准(mg/kg)；n 为评价元素的个数；m 为评价点的个数(即采样点的个数)；CFi 为某单一金属最高污染系数；PLI为某点污染负荷指数；PLIzone 为评价区域污染负荷指数。

若PLI ＜1，则污染等级0，无污染；若1≤PLI＜2，则污染等级Ⅰ，中等污染；若2≤PLI＜3，则污染等级Ⅱ，强污染；若PLI≥3，则污染等级Ⅲ，极强污染。

该法优点是能直观地反映各个重金属对污染的贡献程度以及重金属在时间、空间上的变化趋势，应用比较方便，但不能反映重金属的化学活性和生物可利用性，且没有考虑不同污染物源所引起的背景差别。

（4）沉积物富集系数法该方法是通过测定沉积物中重金属的含量来反映污染程度，其表达式为：KSEF=[(Es/AlS)-(Ea/Ala)]/(Ea/Ala)。

式中：KSEF为沉积物中重金属的富集系数；Es为沉积物中重金属的含量；Als为沉积物中Al的含量；Ea为未受污染沉积物中重金属的含量；Ala为未受污染沉积物中Al的含量。

由于Al在迁移过程中具有惰性，故选其作为参比元素。

当KSEF＞0时，有重金属富集，富集程度可由数值大小直观地表示出来。

重金属富集系数愈大，表示沉积物被重金属污染程度愈高。

该方法考虑到沉积物中重金属的背景值，能反映重金属污染的来源、化学活性，但只侧重单一金属，不能反映整体污染水平。

（5）次生相与原生相分布比值法存在于原生矿物晶格中的金属（即残渣态金属）称为原生地球化学相，由原生矿物经风化破坏，金属核释放后，在地表环境中通过各种物理化学作用，与土壤、沉积物各相重新结合的金属，即可交换态—碳酸盐态、水合铁锰氧化物态和有机态金属称为次生地球化学相。

在未受污染的条件下，大部分重金属分布于矿物晶格中和存在于作为颗粒物包裹膜的铁、锰氧化物中；而在污染条件下，人为源的重金属主要以被吸附的形态存在于颗粒物表面或与颗粒物中的有机质结合。

微量金属在次生相和原生相中的分配比例可在—定程度上用它来反映土壤、沉积物等颗粒物质中重金属的潜在生态危害程度。

该方法对小区域的同源沉积物而言,其评价效果较好,但难以应用于具有异源沉积物的较大范围区域。

（6）次生相富集系数法由于颗粒物组成的区域差异，相分布比值法难以应用于具异源沉积物的大范围区域，为了消除区域条件差异的影响，霍文毅于1997年提出了次生相富集系数法，其计算式如下：KSPEF=[Msec(a)/Mprim(a)]/[Msec(b)/Mprim(b)]。

式中KSPEF为重金属在次生相中的富集系数；Msec(a)为某沉积物样品次生相中重金属的含量；Mprim(a)为某沉积物样品原生相中重金属的含量；Msec(b)为未受污染参照点沉积物样品次生相中重金属的含量；Mprim(b)为未受污染参照点沉积物原生相中重金属的含量。

当KSPEF≤1时，表示沉积物未受污染；当KSPEF＞1时，说明有人为造成的重金属污染，其污染程度可由数值大小直接表示出来。

该方法从重金属来源、化学活性和生物可利用性考虑沉积物中重金属污染程度。

（7）地累积指数法地累积指数法由德国海德堡大学沉积物研究所教授Müller于1969年提出，是一种应用较为广泛的评价模式，也是一种水环境沉积物中重金属污染的定量指标。

地积累指数法的优点是考虑了人为污染因素、环境地球化学背景值，还特别考虑到由于自然成岩作用可能会引起背景值变动的因素；该方法仅需要沉积物重金属总含量的数据；能评价单一重金属污染状况且很直观的给出重金属污染级别，反映沉积物中重金属富集程度。

但其缺点是侧重单一金属，不能评价重金属元素整体污染状况，没有考虑生物有效性、各因子的不同污染贡献比及地理空间差异，不能反映重金属来源、化学活性和生物可给性。

计算公式如下：Igeo＝log2[Ci/(k×Bi)]式中：Igeo为重金属的地累积指数；Ci为实测底泥中重金属的质量分数；Bi为普通页岩中重金属元素的地球化学平均背景值；K为考虑当地岩石差异可能引起的背景值的变动而取的系数，一般取值1.5。

依据Igeo值将沉积物中重金属污染状况分为7个等级，Förstner 等提出了Igeo值与污染程度的对应关系。

（8）潜在生态危害指数法潜在生态危害指数法是1980年瑞典科学家Hakanson提出的沉积物评价方法，是评价底泥污染程度及其潜在生态危害的一种相对快速、简便和标准的方法，是目前研究沉积物重金属污染评价中应用最广的方法之一，在国际上具有深刻的影响。