第二章 土壤健康风险评价与管理

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。
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 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 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。
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
托—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利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
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
实县线表示直接关系，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 剂量-效应分析 生态暴露评估 风险表征
3.4.3.1 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，是对人类活动产生的生态效应提出假设及进行
第二章 土壤健康风险评价与 管理
主要内容
土壤健康的生态指示 土壤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
农药污染土壤的风险评价与管理
减少危害的防范措施与应急计划
一 土壤健康的生态指示
植物指示
敏感植物指示：如植物的抗盐、抗酸以及超富集植物等 植物根的反应 植物根的病原体
风险与危险又是紧密相联的
正是由于风险反映了一定时空条件下不幸事件
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—环境产生破坏、损失乃至毁灭性作用等
时 时 刻 刻 都 会 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。
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施。 环境质量的最终目标就是人类的健康。
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
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
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。主要内容包 括：
1）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 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 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
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
图2-4指数曲线
图2-5双曲线
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 （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)=1eβc 其中P(c)为土壤中c水平对生物产生的效应； β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
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，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
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
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。
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
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
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
3.4.2 生态风险评价目标和要求
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
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
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
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
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
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；
6）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 转归过程和时空分布结果
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
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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
出现一些系统失误，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合分支学科。
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
污染的第一环境要素 污染的第二环境要素 识别相关的生态终点
关键信息
污染源是否存在，以及污 染方式 有关环境迁移行为及形态 转化的内在性质 对不同物种的毒性以及地 下水污染的潜在威胁
3.4.3.3 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 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
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