不同国家基于生态风险的土壤筛选值研究及启示

2 澳大利亚土壤生态调查值与制定策略(Australian soil quality guidelines and strategies)

2.1 总体方法

土壤质量指导值(soil quality guidelines, SQG)根据其目标不同有多种类型。澳大利亚国家环境保护委员会(The National Environment Protection Measure, NEPM)其中包含基于生态风险的土壤质量指导值，即土壤生态调查值(ecological investigation level, EIL)，用于指导澳大利亚污染场地的评估。当土壤污染物含量超过土壤生态调查值时，表明陆地生态系统可能遭受不利影响。土壤生态调查值可用于指示场地是否需要采取进一步调查。

澳大利亚使用3组不同的生态毒性数据来推导SQG，如表3所示。这3组SQG被称为SQG(NOEC&EC10)，SQG(LOEC&EC30)和SQG(EC50)，下标反映了该组数值所使用的生态毒性数据的类型。表3列出了3种类型的SQG，其中最低观察效应浓度(LOEC)和30%效应浓度数据(EC30)已被NEPM采用来推导土壤生态调查值(EILs)。

SQG推导方法如图1所示。该推导方法关键是考虑污染物在被研究土壤中的生物有效性和生态毒性。该方法的另一个因素是背景浓度。因此，用于推导SQGs的数据是用外源添加到土壤中造成毒性的污染物的量。当按照该方法使用该毒性数据时，所得到的值为外源添加浓度值(added contaminant level, ACL)。然后在ACL中加上所研究土壤的环境背景浓度(background concentration, ABC)以计算SQG。

2.2 关键因素

该方法的关键步骤包括：(1)确定SQG的目的和适当的保护水平；(2)确定主要暴露途径；(3)整理和筛选毒性数据；(4)确定污染物是新鲜还是老化后的含量，以及是否有老化因子可用；(5)毒性数据标准化；(6)计算外源添加浓度值；(7)考虑生物放大效应；(8)测量或计算ABC；(9)计算不同土地用途土壤中新鲜污染的SQG(NOEC和EC10)、SQG(LOEC和EC30)和SQG(EC50)值；(10)计算不同土地用途土壤中老化污染物的SQG(NOEC&EC10)、SQG(LOEC&EC30)和SQG(EC50)值。

土地具有各种潜在的用途，适合每种土地利用类型的保护水平也各不相同。表4给出了在不同土地用途的土壤中要保护的物种的百分比。

一些土地用途的保护水平是相同的。因此，一些土地用途已经合并。因此，实质上只有4种不同的土地用途：1)具有高生态价值的国家公园/地区；2)城市住宅/公共休憩用地；3)商业/工业用地；4)农业用地。NEPM侧重于前3组。

图1 SQG推导方法

注：ACL、ABC分别表示外源添加浓度值和背景值。

Fig. 1 Overview of the methodology for deriving SQG

Note: ACL, ABC stand for added contaminant limits and ambient background concentration.

表2美国生态土壤筛选值(mg·kg-1)

Table 2 Ecological soil screening levels in USA (mg·kg-1)

注：NA表示不可获得，指现有数据不能推导出其Eco-SSL。

Note: NA stands for not applicable, and refers to the inability of using the existing data to derive its Eco-SSL. PCP, PAHs, DDT stand for pentachlorophenol, polycyclic aromatic hydrocarbons, dichlorodipenyltrichloroethane.

2.3 当前确定的EILs

许多污染场地的污染物不是新加入的，而是已经存在于土壤中很多年。由于结合到土壤颗粒、或经历化学和生物降解以及一系列其他过程，许多污染物的生物有效性和毒性随着时间的推移而降低。此外，土壤生物毒性数据基于许多可溶性金属盐的外源添加试验，由于缺乏可溶性盐对金属吸附的影响结果，因此高估了生态毒性。这些因素已经在近期使用的“老化/浸出”因素土壤的金属风险评估中得到了解决，并且可以通过将老化/浸出因子乘以毒性数据来计算，从而得出老化污染物的SQG。污染物的生物有效性也可以通过特定地点进行评估，但这些通常是作为更详细的特定地点生态风险评估的一部分进行的。当研究中检测的化学物质的老化/浸出因子可用时，SQG是由于老化污染而产生的。

考虑到现有的数据，对于8种污染物中的每一种污染物都得到了最完整的一组SQG，如表5所示。

3 英国土壤筛选值与制定方法(Britain soil screening values and formulation method)

土壤筛选值(soil screening values)是一组土壤中化学物质的浓度。土壤中化学物质浓度低于该浓度时，认为对土壤野生动物、植物以及微生物功能没有不利影响。若污染物浓度超过土壤筛选值，则应进行更高层次的调查评估，确定是否存在生态风险。

当土壤同时可能存在生态风险和人体健康风险时，可使用土壤筛选值(SSVs)和土壤指导值(SGVs)同时进行筛选。SGVs为基于人体健康风险的土壤筛选值。

3.1 总体方法

英国SSV的制定主要是根据欧盟的相关技术文件European Commission Technical Guidance Document (TGD)来获得PNECsoil(Predicted No Effect Concentration for soil，预计无效应土壤浓度)。其推导步骤如图2所示，主要包括数据获取、数据选择、数据归一化、数据外推、SSV值确定等。

表3三类土壤质量标准(SQG)之间的关系

Table 3 The relationship between the three types of soil quality guidelines (SQG)

注：NOEC、LOEC、EC10、EC30表示最大无效应浓度、最低观察效应浓度、10%效应浓度、30%效应浓度。

Note: NOEC, LOEC, EC10, EC30stand for no observed effect concentrations, lowest observed effect concentration, 10% effective dose, 30% effective dose.

表4基于不同土地利用类型的物种保护百分比例

Table 4 Percentage of species and soil processes to be protected for different land uses

注：a 污染物存在生物放大效应的情景；b 面积超过250 m2；c 面积超过1 000 m2；d 农作物；e表示土壤过程和陆生动物。

Note: a if a contaminant meets the criteria for biomagnification; b if surface area exceeds 250 m2; c if surface area exceeds 1 000 m2; d aguircultural crops; e for soil processes and terrestrial fauna.

图2 英国土壤生态筛选值推导流程

Fig. 2 General approach for the derivation of soil screening values (SSVs) in Britain