土壤修复方案设计 环境土壤学

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4/18/2020
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 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。
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。
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✓ 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,
可食部分超标,
体污染
但产量没有明
第二 显下降
可食部分有毒物质 土壤污染对水环境危的害积累达标,但
产量减产和品质
危害
降低
第三
土壤污染对植物的危害
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第四
土壤污染对人体健康的危害
二、土壤污染的诊断
• 1.土壤污染主要诊断方法
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
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; 3.化学法无法化以学量诊化断方法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
国外进展
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(2)美国20世纪80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 价和治理。
(3)欧盟16国于1996年完成污染场地风险评价 协商行动指南,并于1999年颁布环境风险评估 的技术性文件。
四、土壤污染风险评价
国内进展
(1)确立了评估方法、评估基准和具体的评估 工作,如《场地环境调查技术导则》(HJ 25.1 -2014);《场地环境监测技术导则》(HJ 25.2 -2014);《污染场地风险评估技术导则》 (HJ 25.3-2014)。
第13章 污染土壤修复过程
目录
一、概述 二、土壤污染的诊断 三、土壤污染调查
四、土壤污染的风险评估
五、土壤污染修复技术筛选 六、土壤污染修复方案的制定
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》)
对重金属和POPs污染的土壤开展了相关的风险 评估研究。
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四、土壤污染风险评价
3.土壤污染风险评价类型与方法
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 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 损害的可能性及损害的性质和程度大小。
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wenku.baidu.com
土壤污 染物质
有机污染物质 重金属污染物
放射性物质 垃圾等废弃物和过量的化学肥料
致病微生物
a.场地现状与历史; b.相邻场地的现状与历史; c.周围区域的现状与历史; d.地质、水文地质和地形的描述。 (4)踏勘重点:找出污染土壤和地下水的途径,
确认周边敏感点。 (5)方法:相机、描述、异味的识别,快速测定仪。
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4.1 第一阶段场地环境调查
3.人员访谈 (1)访谈内容:解决疑问; (2)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。 4.结论与建议 5.报告编制
(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
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(1)不良生态效应识别
污染土壤不良生态效应识别的对象
环境行为 及转化
实线表示直接关系,虚线表示间接关系










无脊椎动 脊 椎 动



土壤微 植
生物

食 叶 昆 土 壤 动 食草动 捕食动 高级捕食




动物
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土壤污染生态风险评价概念模型
4.1土壤污染生态风险评价
生态风险 评价步骤
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✓ (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
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 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 的健康、生产能力、遗传结构、经济 价值和美学价值的可能性。
土壤污染健康风险评价
土壤污染风险评价
土壤污染生态风险评价
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4.1土壤污染生态风险评价
污染物释放及使用 方式
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
进行准确评估;不能科学表征土壤的整体健康质量水平。
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土壤环境质量标准 土壤监测规范方法标准 污染场地土壤修复技术导则 污染场地风险评估技术导则 场地环境监测技术导则 场地环境调查技术导则
三、土壤污染的诊断
未来研究方向: 土壤污染(生1态)毒污理染学主土要壤诊生断方态法毒:理诊断生物钟的敏感 ( ( ( (1234))))高敏敏生(等感感物2植动微标性敏)物物生记感研从诊诊物物指究断断诊诊生法法断断标;物;;法法的个;;整体体、诊物断种研和究群;落有 主水要机利平由组用上合外生定来寻态污性找系染或统物定中所量不地造同判成物的断种生哪的态些
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(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 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
1.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。
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3.1 第一阶段场地环境调查
2.现场踏勘 (1)安全防护准备 (2)踏勘范围的确定 (3)现场踏勘的主要内容:
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 识别相关的生态终点
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
*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。
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图2-4指数曲线
图2-5双曲线 图2-6受干扰的曲线
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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。
一、土壤污染概述
污染物进入 土壤途径
污水灌溉 固体废物利用 农药和化肥的施用 大气沉降 交通尾气
一、土壤污染概述
(一) 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
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一、土壤污染概述
导致土壤板结 与酸碱度发 生变化
(1)土壤第表层污一的染污水染面物扩散土,壤污染对土壤结构与土性壤流质表迁的层移影污,响染造物成径水
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3.2 第二阶段场地环境调查
1.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。
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3.2 第二阶段场地环境调查
2.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。 44/1.8数/2020据评估和结果分析
(3)从机理水平上研究; 系统不良反应,对保护和预警生 (4)标准生物指示库的建立;态系统的安全性提供重要信息 (5)建立国家甚至国际统一的诊断标准; (6)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。 生物毒理性诊断法
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三、污染土壤调查
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3.1 第一阶段场地环境调查
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。
3.3 第三阶段场地环境调查
1.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。
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四、土壤污染风险评价
1.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
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四、土壤污染风险评价
• 2.研究进展
(1)1980年国际卫生组织成立国际化学品安全 规划署(PICS),建立土壤风险评估体系;
✓ 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。
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(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。
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(1)不良生态效应识别
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。
✓ 试验方案的实施 ✓ 结果分析 ✓ 外推分析
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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
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