李 霁 高 超 李捍东 谷 秀 刘征涛#

(1.北京师范大学水科学研究院，北京 100875； 2.中国环境科学研究院，环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 100012； 3.东北师范大学环境科学系，吉林 长春 130024)

污染场地土壤生态毒性诊断方法的筛选*

李 霁1,2高 超3李捍东2谷 秀2刘征涛2#

(1.北京师范大学水科学研究院，北京 100875； 2.中国环境科学研究院，环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 100012； 3.东北师范大学环境科学系，吉林 长春 130024)

污染场地环境的调查诊断是污染场地风险管理的重要环节和依据，迄今为止中国在污染场地土壤生态毒性诊断方面尚未形成系统的技术方法。借鉴了发达国家在土壤生态毒性诊断方面的相关经验，从保护土壤功能(保持功能、栖息地功能)的角度出发，结合污染场地现在或未来土地利用类型，建立了污染场地土壤生态毒性诊断方法的筛选程序，包括污染场地初步调查、生态毒性诊断方法初筛和生态毒性诊断方法复筛3个阶段。该筛选方法在某铅蓄电池污染场地进行了应用，为中国污染场地土壤生态毒性诊断的规范化提供了参考。

污染场地 生态毒性 诊断方法 保持功能 栖息地功能

近年来，随着城市化和工业化进程的加快，许多原本位于城区的污染企业从城市中心迁出，遗留了大量污染场地。这类场地大多受到有毒有害物质的污染，在再开发利用的过程中可能会对人体健康和生态环境产生危害，因此加强对污染场地的风险管理刻不容缓[1_4]。

污染场地环境的调查诊断是污染场地风险管理的重要环节和依据，其目的是为了确定场地是否被污染以及污染的程度和范围。化学分析是污染场地土壤调查诊断的常用手段，但是存在着诸如无法对土壤中各种污染物进行全面测定、无法反映污染物对生物的毒性效应、无法对污染物的代谢毒性进行追踪等局限性[5]690。因此，越来越多的学者开始采用化学分析和生态毒性诊断相结合的方式来对污染场地土壤进行综合诊断[6_11]。我国对污染场地的管理工作正处于起步阶段，尚未制定污染场地土壤生态毒性诊断的相关技术规范。面对众多的生态毒性诊断方法，不同的污染场地该如何筛选没有明确的规定。本研究对污染场地土壤生态毒性诊断方法的筛选进行了探索研究，以期为我国污染场地的风险管理提供参考。

1 污染场地土壤生态毒性诊断方法的筛选

1.1 筛选原则

土壤生态毒性的诊断方法众多，常见方法的优缺点及适用范围见表1。要从众多方法中筛选出适宜污染场地土壤生态毒性的诊断方法应遵循以下原则：(1)敏感性原则。土壤生态毒性诊断应采用对关注污染物有敏感性效应的生物及相关毒理学终点，同时应考虑测试结果的可靠性。(2)可操作性原则。选择的试验方法要具体、可实施，试验过程要可重复，同时需符合我国经济社会发展水平，是国内大多数实验室有能力完成的试验方法。(3)适用性原则。所采用的试验方法应有必要的质量保证规范要求，要充分考虑关注污染物及目标土壤生态系统的特征，选择适用的毒理学终点及相关的试验方法，确保评估结果可靠、有效、适用。(4)经济性原则。尽量选择低成本试验方法，以最少的试验完成污染场地土壤污染的诊断，减少试验生物的消耗，降低试验成本。

表1 常见土壤生态毒性诊断方法的优缺点及适用性

1.2 筛选程序和方法

基于上述4项原则，考虑不同类型污染场地的特点，兼顾污染场地土壤现在或未来土地利用方式，建立了污染场地土壤生态毒性诊断方法筛选的程序，见图1，主要包括污染场地初步调查、生态毒性诊断方法初筛和生态毒性诊断方法复筛3个阶段。

1.2.1 污染场地初步调查

我国已于2014年颁布了《场地环境调查技术导则》(HJ 25.1—2014)[12]和《场地环境监测技术导则》(HJ 25.2—2014)[13]，详细规定了场地环境调查和监测的方法。在污染场地初步调查阶段，可采用资料收集与分析、人员访谈、土样采集与分析的方式，参照上述导则中的相关要求和程序对污染场地土壤环境进行调查、采样分析。调查至少应包括下列内容：(1)污染场地现在或未来土地利用方式；(2)污染场地内主要生产活动及污染源分布情况；(3)污染场地内建筑物和设备设施情况；(4)污染场地的关注污染物及其在土壤中的含量和分布。

1.2.2 生态毒性诊断方法初筛

孙铁珩等[5]691提出土壤生态毒理诊断的方法体系应以诊断土壤的不同功能和特殊用途为出发点，方法的建立以健康土壤的功能为前提，并认为一种健康的土壤应具有如下的功能：可提供植物健康生长，具有栖息功能(动物、微生物)，具有持留、净化污染物的功能，对污染物在土壤中积累及产生的影响具有反馈功能。国际标准化研究组织(ISO)在《土壤质量 土壤和土壤类物质生态毒性试验导则》(ISO 15799—2003)[14]中也提到，应该根据土地利用/再利用的类型和土壤功能选择毒性试验。

借鉴上述理念，本研究根据污染场地现在或者未来土地再开发利用类型的不同，进行了污染场地土壤生态毒性诊断方法的初筛。首先，参考我国的《土地利用现状分类》(GB/T 21010—2007)[15]和国内外污染场地风险评估时考虑的土地利用类别，将污染场地土地利用类型分为工业用地、商服用地、住宅及公共用地、园艺及农业用地4个类型。其次，参考ISO 15799—2003提出的生态毒性试验与土地再利用类型的相关性，基于土地利用类型和土壤功能的不同，将试验分为土壤浸出液毒性试验和实际土壤原土毒性试验。通过土壤浸出液毒性试验可以表征土壤中可随水相迁移的污染物含量、间隙水中污染物浓度和污染物的生物可利用性及其对地表生物的潜在危害，即反映土壤的保持功能。通过实际土壤原土毒性试验可以表征土壤为微生物、植物、土壤动物及其生物群落提供生活或居住环境的能力，即反映土壤的栖息地功能。除了生物毒性试验，若污染场地关注污染物可能具有涉及人体健康的遗传毒性效应，要考虑选择性开展一些有关人体健康的遗传毒性试验。综上所述，基于土地利用类型和土壤功能，将污染场地土壤生态毒性诊断方法分为生物毒性试验和遗传毒性试验两类，试验方法分为必测和选测两个类型，见表2。

图1 污染场地土壤生态毒性诊断方法筛选的程序Fig.1 Screening program of soil eco_toxicity diagnosis methods of contaminated sites

表2 污染场地土地利用类型及其相应的生态毒性诊断方法

1.2.3 生态毒性诊断方法复筛

复筛的目的是基于具体污染场地污染源分布及土壤关注污染物含量不同，选择敏感程度适合的生态毒性诊断方法和指标。首先根据试验终点的敏感性不同，将试验方法分成3类。表3推荐了一些常见的试验方法，其中“1类方法”和“2类方法”为短期/急性毒性试验方法，“3类方法”为慢性/遗传毒性试验方法，供参考选择。

表3 推荐的土壤生态毒性诊断方法

根据污染场地污染源分布及土壤中关注污染物含量将污染场地分为核心污染区和迁移污染区。核心污染区指生产、使用、存放、排放污染物的区域，一般该区域土壤中关注污染物的含量较高，可通过土壤化学分析进行验证。核心污染区推荐优先采用“1类方法”进行土壤生态毒性诊断，若诊断结果与对照组比较无显著性差异或效应响应小于5%，再采用较敏感的“2类方法”进行二次诊断。迁移污染区指核心污染区外围受到污染源辐射和迁移的区域，该区域土壤中关注污染物含量一般相对低一些。迁移污染区推荐优先采用较敏感的“2类方法”进行土壤生态毒性诊断，若诊断结果显示污染严重(如蚯蚓回避行为试验中蚯蚓回避率>80%或者蚯蚓死亡率>10%)，则应采用“1类方法”进行二次诊断。对于必须开展慢性/遗传毒性诊断的园地及农业用地，当“1类方法”或“2类方法”诊断显示存在急性毒性，则表明该项土壤功能受到限制，无需进行进一步的其他测试。若“1类方法”或“2类方法”诊断显示不存在急性毒性，才需进一步选用“3类方法”进行土壤的慢性/遗传毒性诊断。

2 某铅蓄电池污染场地土壤生态毒性诊断方法的筛选

2.1 污染场地概况

某铅蓄电池污染场地是目前我国蓄电池生产中心之一，属于典型的重金属潜在污染场地。2011年对该污染场地的调查显示，其土壤存在不同程度的重金属污染。两种关注污染物铅和铬的质量浓度分别为1.85～5 005.00、2.26～299.38 mg/kg，某些区域，如生产车间和废弃物堆放区域土壤中铅浓度约超过了《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)[21]中的三级标准限值的1～10倍，属于核心污染区。

2.2 生态毒性诊断方法的筛选

污染场地目前土地利用现状为工业用地，根据筛选方法，若污染场地作为工业用地，建议主要评价土壤的保持功能，需开展土壤浸出液毒性试验，实际土壤原土毒性试验为选测项目。为了更好地验证筛选方法，假定该污染场地未来可能用作住宅用地，在这种情况下对污染场地土壤进行诊断时，就需同时关注土壤的保持功能和栖息地功能，应开展土壤浸出毒性试验、实际土壤原土的植物、动物短期/急性毒性试验。

根据污染场地污染源分布情况和土壤重金属含量分析结果，对于生产车间和废弃物堆放区域这类核心污染区应该优先采用“1类方法”进行诊断，如蚯蚓急性毒性试验和种子发芽试验。试验结果表明，在核心污染区土壤暴露下，受试蚯蚓未发生死亡，受试植物种子发芽抑制也不明显，因此应采用较敏感的“2类方法”进行二次诊断。对于仓库、办公区域等迁移污染区，可直接采用“2类方法”进行诊断，包括反映土壤保持功能的发光菌急性毒性试验，表征土壤栖息地功能的陆生植物生长试验和蚯蚓回避行为试验。

2.3 诊断结果

以远离污染场地的距地表20 cm处未受污染的农田土壤作为对照组，开展了陆生植物生长试验、蚯蚓回避行为试验和发光菌急性毒性试验，结果表明，植物根伸长抑制率为_19.6%～75.5%，蚯蚓的回避率为5.0%～64.7%，发光菌的发光抑制率为9.3%～94.4%。

3 结 语

污染场地的环境修复和再开发在我国尚属新生事物。污染场地的诊断、评估、管理及修复方面都还需要很大程度的完善和提高，特别是污染场地土壤的生态毒性诊断方面，缺乏规范的筛选程序、试验方法和评判依据。本研究从保护土壤功能的角度出发，结合污染场地实际或未来土地利用类型，建立了污染场地土壤生态毒性诊断方法的筛选程序，以期为我国污染场地的风险管理提供参考。

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Screeningofsoileco_toxicitydiagnosismethodsofcontaminatedsites

LIJi1,2,GAOChao3,LIHandong2,GUXiu2,LIUZhengtao2.

(1.CollegeofWaterSciences,BeijingNormalUniversity,Beijing100875; 2.StateKeyLaboratoryofEnvironmentalCriteriaandRiskAssessment,ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing100012;3.DepartmentofEnvironmentalScience,NortheastNormalUniversity,ChangchunJilin130024)

Investigation and diagnosis was the basis and an important part of the risk management of contaminated sites. However,the systematic soil eco_toxicity diagnosis methods of contaminated sites had not been formed in China． By referencing the experience of developed countries,the screening program for soil eco_toxicity diagnosis methods of contaminated sites was established based on the soil function (retention and habitat function) and land_use types. The program comprised three stages:preliminary investigation of contaminated sites,preliminary screening and further screening of soil eco_toxicity diagnosis methods. A lead battery contaminated site was analyzed for demonstration of screening program. The study will provide technological support for normalization of soil eco_toxicity diagnosis of contaminated sites in China.

contaminated sites; eco_toxicity; diagnosis methods; retention function; habitat function

10.15985/j.cnki.1001_3865.2017.01.021

2016_05_03)

李 霁，女，1978年生，博士研究生，副研究员，主要从事污染物生态风险评价研究。#

。

*国家环境保护公益性行业科研专项(No.201109052)。