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時(shí)間：2023-07-03 09:41:42
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由此可見,原先的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要限于人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),許多有害廢物管理也是著眼于人體健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行的。近幾年來,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)業(yè)已被人們所重視,已處在同人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的同等地位。但是到目前為止,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)還沒有一套方法指南。盡管有人將NAS模式加以改變后用于討論生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)問題,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)原則上也可按其四個(gè)方面進(jìn)行,但由于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)不完全等同于人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),用于人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一系列方法指南并不完全適用于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。因此美國(guó)EPA從1989年以來一直致力于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南的制訂工作,1992年確定了一個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南制訂工作大綱[11],原則上給出了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的框架。從研究?jī)?nèi)容上看,大致上與NAS提出的“四步法”相同,但每一方面的重點(diǎn)和方法又有不同的內(nèi)容。該大綱將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程分為三步:第一步為問題闡述(Problem formulation),描述目標(biāo)污染物特性和有風(fēng)險(xiǎn)生態(tài)系統(tǒng),進(jìn)行終點(diǎn)選擇和有關(guān)評(píng)價(jià)中假設(shè)的提出。問題闡述是確定評(píng)價(jià)范圍和制定計(jì)劃的過程;第二步為分析階段(analysis phase),主要從暴露表征和生態(tài)效應(yīng)表征兩個(gè)方面進(jìn)行;第三步為風(fēng)險(xiǎn)表征。
顯然,目前國(guó)外環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要包括人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)兩方面,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的科學(xué)體系已基本形成。相對(duì)來說,人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法基本定型,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)正處在總結(jié)、完善階段?？偟膩碚f,目前國(guó)外環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有如下的特點(diǎn)和趨勢(shì):
·研究熱點(diǎn)已由人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)移到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià);
·從污染物數(shù)量來說,已由單一污染物作用進(jìn)一步考慮到多種污染物的復(fù)合作用;
·從環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)類型來說,不僅考慮化學(xué)污染物,特別是有毒有害化學(xué)物,而且還要考慮到非化學(xué)因子對(duì)環(huán)境的不利影響;
·從評(píng)價(jià)范圍方面來說,由局部環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展到區(qū)域性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),乃至全球環(huán)境風(fēng)險(xiǎn);
·生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)不僅僅只考慮到生物個(gè)體和群體,而且考慮到群落、甚至整個(gè)生態(tài)系統(tǒng);
·技術(shù)處理上由定性向半定量、定量方向發(fā)展。
環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù),特別是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),還有許多問題有待研究,其中主要的有以下幾方面:
1.評(píng)價(jià)終點(diǎn)的選擇 人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的終點(diǎn),只有一個(gè)物種(受體為人),而生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的終點(diǎn)卻不止一個(gè),終點(diǎn)選擇就成了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程的關(guān)鍵。對(duì)任何不同組織等級(jí)都有終點(diǎn)選擇問題,終點(diǎn)選擇原則上根據(jù)所關(guān)注的生態(tài)系統(tǒng)和污染物特性來進(jìn)行,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和污染物特性了解得愈深刻,終點(diǎn)選擇就愈準(zhǔn)確。由于生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性,不同評(píng)價(jià)人員可以選擇不同的終點(diǎn),因此目前迫切需要有一個(gè)統(tǒng)一的方法來確定生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的終點(diǎn)。
由此可見，原先的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要限于人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，許多有害廢物管理也是著眼于人體健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行的。近幾年來，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)業(yè)已被人們所重視，已處在同人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的同等地位。但是到目前為止，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)還沒有一套方法指南。盡管有人將NAS模式加以改變后用于討論生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)問題，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)原則上也可按其四個(gè)方面進(jìn)行，但由于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)不完全等同于人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，用于人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一系列方法指南并不完全適用于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。因此美國(guó)EPA從1989年以來一直致力于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南的制訂工作，1992年確定了一個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指南制訂工作大綱[11]，原則上給出了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的框架。從研究?jī)?nèi)容上看，大致上與NAS提出的“四步法”相同，但每一方面的重點(diǎn)和方法又有不同的內(nèi)容。該大綱將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程分為三步：第一步為問題闡述(Problemformulation)，描述目標(biāo)污染物特性和有風(fēng)險(xiǎn)生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)行終點(diǎn)選擇和有關(guān)評(píng)價(jià)中假設(shè)的提出。問題闡述是確定評(píng)價(jià)范圍和制定計(jì)劃的過程；第二步為分析階段(analysisphase)，主要從暴露表征和生態(tài)效應(yīng)表征兩個(gè)方面進(jìn)行；第三步為風(fēng)險(xiǎn)表征。
顯然，目前國(guó)外環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要包括人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)兩方面，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的科學(xué)體系已基本形成。相對(duì)來說，人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法基本定型，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)正處在總結(jié)、完善階段?？偟膩碚f，目前國(guó)外環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有如下的特點(diǎn)和趨勢(shì)：
·研究熱點(diǎn)已由人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)移到生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；
·從污染物數(shù)量來說，已由單一污染物作用進(jìn)一步考慮到多種污染物的復(fù)合作用；
·從環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)類型來說，不僅考慮化學(xué)污染物，特別是有毒有害化學(xué)物，而且還要考慮到非化學(xué)因子對(duì)環(huán)境的不利影響；
·從評(píng)價(jià)范圍方面來說，由局部環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展到區(qū)域性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，乃至全球環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；
·生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)不僅僅只考慮到生物個(gè)體和群體，而且考慮到群落、甚至整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)；
·技術(shù)處理上由定性向半定量、定量方向發(fā)展。
環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)，特別是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，還有許多問題有待研究，其中主要的有以下幾方面：
1．評(píng)價(jià)終點(diǎn)的選擇人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的終點(diǎn)，只有一個(gè)物種(受體為人)，而生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的終點(diǎn)卻不止一個(gè)，終點(diǎn)選擇就成了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程的關(guān)鍵。對(duì)任何不同組織等級(jí)都有終點(diǎn)選擇問題，終點(diǎn)選擇原則上根據(jù)所關(guān)注的生態(tài)系統(tǒng)和污染物特性來進(jìn)行，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和污染物特性了解得愈深刻，終點(diǎn)選擇就愈準(zhǔn)確。由于生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性，不同評(píng)價(jià)人員可以選擇不同的終點(diǎn)，因此目前迫切需要有一個(gè)統(tǒng)一的方法來確定生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的終點(diǎn)。
2．模型優(yōu)化模型在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的重要性是顯而易見的，因?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是研究人為活動(dòng)引起環(huán)境不利影響的可能性，是根據(jù)有限的已知資料預(yù)測(cè)未知后果的過程，這就需要應(yīng)用大量的數(shù)學(xué)模型才能完成。模型的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)涉及的模型很多，主要有污染物環(huán)境轉(zhuǎn)歸模型、污染物時(shí)空分布模型、暴露模型、生物體分布模型、外推模型、風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型等。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)就是由這些模型的組合，借助于計(jì)算機(jī)來連串在一體的。隨著風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)越來越復(fù)雜，準(zhǔn)確性要求越來越高，發(fā)展和完善各種數(shù)學(xué)模型始終是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的重要方面。
1.1地累指數(shù)法地累指數(shù)法（Indexofgeoaccumulation，Igeo）是由德國(guó)學(xué)者M(jìn)uller于1969年提出［9］，目前已被廣泛作為研究沉積物中重金屬污染程度的定量指標(biāo)。以沉積物中重金屬含量的高低反映污染水平［10］，適用于研究現(xiàn)代沉積物中重金屬污染的評(píng)價(jià)。涂劍成等［8］采用地累指數(shù)法對(duì)我國(guó)東北地區(qū)部分污水處理廠污泥重金屬潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行了對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)各污泥中Cr和Ni的Igea指數(shù)均小于0。表明污泥中Cr和Ni對(duì)耕地土壤環(huán)境無污染風(fēng)險(xiǎn)；大部分污泥樣品中Cu和Zn的污染程度為中度污染到強(qiáng)污染之間，污泥中Zn的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度最高?？傮w上看，污泥進(jìn)入耕地黑土環(huán)境前，應(yīng)降低Cu、Zn和Mn的含量。
1.2內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法（Nemerouindex）常用于評(píng)估土壤重金屬污染程度［11］，現(xiàn)已逐漸被引入研究污泥重金屬的污染程度。評(píng)價(jià)方法首先根據(jù)公式計(jì)算出每個(gè)污泥樣品中各個(gè)重金屬元素的內(nèi)梅羅單項(xiàng)污染指數(shù)，然后再計(jì)算各樣品所有重金屬的綜合污染指數(shù)。某樣品中某種重金屬元素的內(nèi)梅羅單項(xiàng)污染指數(shù)計(jì)算公式為。內(nèi)梅羅綜合指數(shù)分為5級(jí)：PI≤0.7時(shí)，污染程度為清潔；0.7>PI≤1時(shí)，污染程度為尚清潔；1<PI≤2時(shí)，污染程度為輕度污染；2<PI≤2時(shí)，污染程度為輕度污染；2<PI≤3時(shí)，污染程度為中度污染；PI>3時(shí)，污染程度為中度污染［11］。涂劍成等采用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法和地累指數(shù)法對(duì)某污水處理廠污泥重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，各污泥對(duì)應(yīng)的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)反映出各污泥總體對(duì)耕地土壤環(huán)境存在嚴(yán)重的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，由于內(nèi)梅羅指數(shù)不僅考慮到各種影響參數(shù)的平均污染狀況，而且特別強(qiáng)調(diào)了污染最嚴(yán)重的因子，同時(shí)在加權(quán)過程中避免了權(quán)系數(shù)中主管因素的影響。因此克服了平均值法各種污染物分擔(dān)的缺陷，能較好反映污泥總體上潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
1.3潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法（PotentialEcologicalRiskIndex）是瑞典科學(xué)家Hacanson根據(jù)重金屬性質(zhì)及其環(huán)境行為特點(diǎn)，從沉積學(xué)角度提出來的對(duì)土壤或沉積物中重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。該方法不僅考慮土壤重金屬含量，而且將重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)與毒理學(xué)聯(lián)系在一起，采用具有可比的、等價(jià)屬性指數(shù)分級(jí)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，并定量地區(qū)分出潛在生態(tài)危害程度，是應(yīng)用比較廣泛、比較先進(jìn)的方法。寧建鳳等采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)廣東大中型水庫底泥重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了調(diào)查與評(píng)價(jià)［16］，其研究結(jié)果表明：粵北大中型水庫底泥重金屬具有很強(qiáng)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，其中Cd潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)最大。
1.險(xiǎn)評(píng)價(jià)碼法重金屬的生物毒性和生態(tài)效應(yīng)與其賦存形態(tài)密切相關(guān)，因此在進(jìn)行潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，需要考慮其賦存形態(tài)的影響。沉積物中重金屬的賦存形態(tài)有可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)，以及存在于晶格礦物中的殘?jiān)鼞B(tài)等?？山粨Q態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)存在的重金屬，由于其鍵合微弱，易與上層水體相互交換，因而具有快速生物可利用性，常用于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［17］。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)碼（riskassessmentcode，RAC）方法是常用的沉積物中重金屬的風(fēng)險(xiǎn)表征手段，以碳酸鹽結(jié)合態(tài)和離子可交換態(tài)的重金屬占重金屬總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表征［18］。有學(xué)者在河北灤河一些采樣點(diǎn)的沉積物中發(fā)現(xiàn)，Cd的RAC已超過50%［19］。采用RAC評(píng)價(jià)沉積物中重金屬風(fēng)險(xiǎn)，可反映重金屬賦存形態(tài)的生物有效性，但還應(yīng)考慮重金屬的總質(zhì)量，若金屬總質(zhì)量很低，即使RAC很高，也不宜判定為高風(fēng)險(xiǎn)。
1.5改進(jìn)型潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法相比RAC法，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)法（ModifiedPotentialEcologicalRiskIndex）對(duì)重金屬的化學(xué)形態(tài)未予以區(qū)分。越來越多的研究表明，相對(duì)于重金屬的總量，重金屬元素的生物有效態(tài)含量更能反映出其生態(tài)毒性大小。因此朱慧娜等對(duì)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)法進(jìn)行了修正。參考風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)碼法適當(dāng)考慮了重金屬元素的不同化學(xué)形態(tài)對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)度［20］，并使用MRI對(duì)霞灣港底泥重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。波蘭學(xué)者在此研究基礎(chǔ)上，將MRI用于了污泥堆肥中重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［21］，拓展了MRI的研究使用范圍，為污泥中重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了新的思路。
中圖分類號(hào)X8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）97-0101-02
我國(guó)環(huán)境工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)存在特有的特點(diǎn)及趨勢(shì)主要有：一是由污染物數(shù)量角度出發(fā)，已從簡(jiǎn)單單一的污染物作用延伸到了多種污染物之間復(fù)合產(chǎn)生的作用；二是由環(huán)境研究的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)焦點(diǎn)角度出發(fā)，已從人體健康變成了生態(tài)環(huán)境；三是由環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)才類型角度出發(fā)，不單單考慮化學(xué)污染物、有毒害的化學(xué)物，還重視非化學(xué)因素造成的有害影響；四是由環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)范圍角度出發(fā)，已從局部發(fā)展成到區(qū)域，甚至全球；五是在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)上由南定性發(fā)展成了半定量或定量；六是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的內(nèi)容不限于生物個(gè)體及生物群體，還對(duì)生物群落及生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
1 環(huán)境工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)含義介紹
對(duì)于生態(tài)環(huán)境事件其受到影響的除了人群和生物，還有環(huán)境的介質(zhì)，如水、土壤、空氣等等。而造成環(huán)境工程受到影響的原因大致可分為三個(gè)因素：一是管理層決策，使環(huán)境處于長(zhǎng)期較差質(zhì)量，如環(huán)境監(jiān)管部門根據(jù)環(huán)境的法規(guī)審批的項(xiàng)目在正常及非正常的情況下排放污染物；二是客觀環(huán)境出現(xiàn)的事故或偶然事件，如地震、海嘯、設(shè)備技術(shù)等；三是主觀因素導(dǎo)致出現(xiàn)突發(fā)性事件，如人為破壞、施工管理不當(dāng)?shù)?。因?yàn)榛瘜W(xué)品的特性及進(jìn)入方式不同，自然中擴(kuò)散、傳遞、轉(zhuǎn)化途徑也不同，而且對(duì)環(huán)境影響時(shí)間也不一樣，可能是長(zhǎng)期、短期，也有可能是一瞬間的事情。可以是直接的也可能是間接的，可以是急性的也可能是慢性的。因此環(huán)境工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)廣義上的內(nèi)容有，環(huán)境質(zhì)量、人體健康、社會(huì)影響、、資源需求、產(chǎn)品使用、產(chǎn)品終結(jié)處理。狹義上主要內(nèi)容有，環(huán)境資源及質(zhì)量、人體健康[1]。
2 環(huán)境工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)重要性分析
隨著高新科技的不斷發(fā)展，化工業(yè)、建筑業(yè)等得到了飛速的進(jìn)步，取得了很多技術(shù)上的突破，但是在快速發(fā)展的道路上化學(xué)品帶來的爆炸、泄露、輻射等時(shí)間不斷的侵?jǐn)_著人們的生活環(huán)境，對(duì)人類的生命財(cái)產(chǎn)安全及生存環(huán)境的污染等產(chǎn)生了巨大的不容忽視的影響，成為當(dāng)代各個(gè)國(guó)家重點(diǎn)治理項(xiàng)目之一。因此對(duì)存在風(fēng)險(xiǎn)的工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行環(huán)境工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)顯得尤為重要，成為了人類安全及生態(tài)循環(huán)得以保障的最為急切的需要。通過對(duì)歷史事例進(jìn)行研究分析可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行前期飛風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，如可能突發(fā)事故原因與概率分析并對(duì)后果危害進(jìn)行預(yù)測(cè)，提出能夠避免或減少的對(duì)策，這樣能夠大大降低事故發(fā)生的概率，降低損失到最低[2]。
3 環(huán)境工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的問題分析
3.1選擇風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)終點(diǎn)
對(duì)于人體健康的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)終點(diǎn)一般為一個(gè)物種，受體是人，無需選擇。生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)終點(diǎn)卻不一樣，不僅僅一個(gè)，因此需要進(jìn)行終點(diǎn)的選擇，這個(gè)選擇也決定了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程。終點(diǎn)選擇問題存在于所有的環(huán)境組織中，選擇的原則根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)及污染物的特性進(jìn)行選擇，了解越多選擇越準(zhǔn)確。鑒于生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜情況以及評(píng)價(jià)員的主觀性，因此選擇的終點(diǎn)不盡相同，對(duì)此現(xiàn)在缺乏一個(gè)統(tǒng)一的選擇方法與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)評(píng)價(jià)終點(diǎn)進(jìn)行選擇。
3.2優(yōu)化數(shù)學(xué)模型
數(shù)學(xué)模型是環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)不可缺少的部分。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的目的是對(duì)人為活動(dòng)造成環(huán)境影響的可能性進(jìn)行預(yù)測(cè)，而該過程是通過對(duì)已有資料分析預(yù)測(cè)可能發(fā)生的后果，其中涉及到大量數(shù)學(xué)計(jì)量模型的使用。因此數(shù)學(xué)模型質(zhì)量的好壞對(duì)整個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性起到關(guān)鍵性作用。主要涉及模型有：污染物的環(huán)境轉(zhuǎn)歸模型及時(shí)空分布模型、外推模型、暴露模型、風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型等。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是多種模型的有機(jī)組合，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接組合。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)變得日益復(fù)雜，準(zhǔn)確性的要求也日益提高，因此對(duì)數(shù)學(xué)模型的完善與優(yōu)化是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究重點(diǎn)工作。
3.3暴露評(píng)價(jià)
對(duì)人體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程中暴露評(píng)價(jià)主要是指預(yù)測(cè)人體的暴露值、暴露時(shí)間、頻率、途徑，表征為受到暴露群體。而進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程中，生態(tài)暴露評(píng)價(jià)比人體暴露評(píng)價(jià)要有難度，特別是暴露群體表征的確定，主要原因是不同的物種擁有不同的棲息地環(huán)境，且該環(huán)境差異大，如陸生環(huán)境、水生環(huán)境等。生態(tài)的暴露評(píng)價(jià)屬于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中基本組成部分，且因?yàn)楸┞断到y(tǒng)具有極為復(fù)雜的特性，因此當(dāng)前仍缺乏一個(gè)可以適用于全部生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的暴露描述。對(duì)生態(tài)暴露評(píng)價(jià)方法與技術(shù)的研究與發(fā)展成為當(dāng)前本行研究工作者研究重點(diǎn)項(xiàng)目。
3.4處理不確定性風(fēng)險(xiǎn)
處理不確定性風(fēng)險(xiǎn)作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中長(zhǎng)期存在的問題。其不確定性來自于多種外推的結(jié)果，如，非同級(jí)生物之間的外推、實(shí)驗(yàn)室對(duì)野外狀況的外推等。對(duì)不確定性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量化的處理，是當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)需要解決的重要技術(shù)問題，需要研究與發(fā)展多種外推的理論，并建立科學(xué)外推的模型。
4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的應(yīng)用
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中應(yīng)用的目的是有效科學(xué)的對(duì)整個(gè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)質(zhì)量進(jìn)行提高。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)首先就工程進(jìn)行分析，從中預(yù)測(cè)可能發(fā)生的事故風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)項(xiàng)目原有風(fēng)險(xiǎn)開展調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容有工藝、包裝、運(yùn)輸、原料及燃料用量、貯存等。其次在確定了風(fēng)險(xiǎn)源后，根據(jù)選擇的模式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，最終確定該項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的級(jí)別，同時(shí)對(duì)事故造成進(jìn)一步污染后果進(jìn)行預(yù)測(cè)[3]。
5結(jié)論
綜上所述，環(huán)境工程中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的發(fā)展進(jìn)度直接影響著我國(guó)環(huán)境狀況改善及質(zhì)量提高的速度?，F(xiàn)在對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)越來越受到重視，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)將會(huì)給人類更加健康的發(fā)展以及生存環(huán)境的良性循環(huán)做出不可磨滅的貢獻(xiàn)。作為新時(shí)代環(huán)境保護(hù)工作者，更應(yīng)該不斷發(fā)展提升自我素質(zhì)，研究創(chuàng)新新的評(píng)價(jià)技術(shù)與方法，為環(huán)保事業(yè)的持續(xù)發(fā)展添磚加瓦。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）13-3010-04
Assessing the Potential Ecological Risks of Heavy Metals in Farmland Soils in Shandong Province
YU Lei，LU Cheng-xiu，LIU Yu-zhen，LIU Fu，CHENG Jie-min
（College of Population Resources and Environment， Shandong Normal University， Jinan 250014， China）
Abstract： Using the basic farmland of Shandong Province served as object， the potential ecological risks of Cu and Zn， Pb， Cd in the soil was evaluated by using the index of potential ecological risk and the index of geoaccumulation.Results based on the index of potential ecological risk showed that the potential ecological risk of moisture soil was at B level， indicating that the ecological damage was moderate. The potential ecological risk of brunisolic soil were at A level， indicating that the ecological damage was not serious； while the potential ecological risk of brown earth was at B level， indicating that the ecological damage was moderate. The potential ecological risk degrees of heavy metals were ranked in order of Cd>Pb>Cu>Zn. Results based on index of geoaccumulation showed that the potential ecological risks of heavy metals were ranked in order of Pb>Cu>Zn>Cd.
Key words： soil； heavy metals； pollution assessment； index of geoaccumulation； index of potential ecologicalrisk
近年來，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在快速發(fā)展的同時(shí)，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境也遭受著嚴(yán)重的污染和破壞[1]。調(diào)查表明，我國(guó)污灌區(qū)被重金屬所污染的土地面積已達(dá)污灌區(qū)面積的64.8%，所以農(nóng)村生態(tài)被稱為“中國(guó)環(huán)保的短板”[2]，分析土壤重金屬元素含量對(duì)研究人為活動(dòng)對(duì)土壤質(zhì)量的影響以及合理開發(fā)和利用土地資源具有重要意義[3]。根據(jù)農(nóng)業(yè)部對(duì)全國(guó)污灌區(qū)進(jìn)行的調(diào)查表明，在我國(guó)大約140萬hm2的污水灌溉區(qū)中，已經(jīng)遭受重金屬污染的土地面積占到污水灌區(qū)面積的64.8%，具體為輕度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，而嚴(yán)重污染的占8.4%[4]。由農(nóng)田土壤及作物的重金屬污染所引起的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[5-7]。對(duì)重金屬進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法很多，其中常用的有地積累指數(shù)法及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法等。地積累指數(shù)法主要對(duì)沉積物或土壤中的重金屬污染程度及其分級(jí)情況進(jìn)行定量評(píng)價(jià)[8，9]。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法可以將生物毒性、生態(tài)危害與污染物濃度有機(jī)結(jié)合起來，從而綜合反映重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響潛力[10]。本研究以山東省典型農(nóng)田土壤為對(duì)象，于2009-2010年對(duì)山東省90%以上的棕壤、褐土、潮土等主要土壤類型進(jìn)行調(diào)查，并在此基礎(chǔ)上采用地累積指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)山東省典型農(nóng)田土壤重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而為采用何種方法對(duì)污染土壤進(jìn)行科學(xué)管理、修復(fù)、治理并防止污染進(jìn)一步發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況
山東省地處黃河下游，位于東徑114°36′-122°43′，北緯34°22′-38°33′之間，土地總面積15.7萬km2，其中耕地面積為733.5萬hm2。
山東省主要土壤類型有棕壤、褐土、潮土和鹽土等土壤類型。其中褐土占全省土壤總面積的18.16%、潮土占41.10%、棕壤占30.66%，總計(jì)約90%。棕壤、褐土、潮土為山東省主要土壤類型[11]，同時(shí)也是本研究農(nóng)田土壤的3種類型。
1.2 樣品采集與測(cè)定
按照土壤類型和作物種植品種分布及土壤肥力高、中、低分別采樣，采用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行全省范圍內(nèi)的精確布設(shè)代表性采樣點(diǎn)60個(gè)（其中褐土25個(gè)，潮土16個(gè)，棕壤19個(gè)）（圖1），采集農(nóng)田耕層土壤（0～20 cm），風(fēng)干，磨細(xì)，過篩，備用。土壤中Cu、Zn的測(cè)定采用火焰原子吸收分光光度法[12]；土壤中Pb、Cd的測(cè)定采用KI-MIBK萃取火焰原子吸收分光光度法[13]。
1.3 數(shù)據(jù)處理
1.3.1 地累積指數(shù)法 地積累指數(shù)（Index of geo-accumulation）又稱Mull指數(shù)，地積累指數(shù)法考慮了元素相對(duì)于自然本底值的富集性，主要側(cè)重于從自然角度對(duì)土壤進(jìn)行評(píng)價(jià)[10] 。
計(jì)算公式如下：Igeo=log2Cn/（K?Bn）
式中，Cn為實(shí)測(cè)重金屬元素的含量，mg/kg；Bn為當(dāng)?shù)爻练e物中重金屬元素含量的地球化學(xué)背景值，mg/kg；K為考慮到各地成巖作用不同引起背景值波動(dòng)所設(shè)定的常數(shù)，K=1.5。地累積指數(shù)法分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。
1.3.2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù) （The potential ecologicalrisk index） 法則考慮了各重金屬元素的毒性，更側(cè)重于從生物和人的角度對(duì)土壤進(jìn)行評(píng)價(jià)[14]。計(jì)算公式如下：
式中， RI為多種重金屬元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)； Eir為第i種重金屬元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)； Cif為第i種重金屬元素的污染系數(shù)；Ci為所測(cè)樣品中第i種重金屬元素含量的實(shí)測(cè)值，mg/kg；Cin為第i種重金屬元素含量的背景值，mg/kg；Tir為第i種重金屬元素的毒性響應(yīng)參數(shù)[14]。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表2。
2 結(jié)果與分析
2.1 地累積指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果
山東省農(nóng)田土壤60個(gè)采樣點(diǎn)的重金屬污染地累積指數(shù)不同風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別的頻數(shù)及比例如表3所示。
根據(jù)地累積指數(shù)法分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知，山東省典型土壤中Zn、Cu、Pb、Cd等元素多數(shù)樣點(diǎn)在無污染至中等―強(qiáng)污染范圍內(nèi)。其中，Pb的污染最重，其中污染程度達(dá)到強(qiáng)―極嚴(yán)重污染和強(qiáng)污染的采樣點(diǎn)各有1個(gè)，風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別分別為5級(jí)和4級(jí)。另外有21.7%的采樣點(diǎn)達(dá)中等―強(qiáng)污染的程度，值得重視。其次是Cu元素，有5.0%的采樣點(diǎn)達(dá)中等―強(qiáng)污染的污染程度，3級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，28.3%的采樣點(diǎn)達(dá)中等污染程度。Cd、Zn的污染程度相對(duì)較輕，分別有40.0%和26.7%的采樣點(diǎn)土壤達(dá)到中等污染程度，其余為無污染或輕度―中等污染程度，風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別較低。
就不同的土壤類型來看（表4），褐土中Cu、Zn風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為1級(jí)，Cd、Pb為2級(jí)，各元素的風(fēng)險(xiǎn)程度依次為Pb>Cd>Cu>Zn；潮土中Cu、Cd、Zn為1級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，Pb為2級(jí)，各元素的風(fēng)險(xiǎn)程度依次為Pb>Cu>Cd>Zn；棕壤中Cd、Zn為0級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，Pb為1級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，Cu的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為2級(jí)，各元素的風(fēng)險(xiǎn)程度依次為Cu>Pb>Zn>Cd。
2.2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果
研究區(qū)農(nóng)田表層土壤中各元素的單項(xiàng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（表5）顯示，所有采樣點(diǎn)的Cu和Zn元素的潛生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于40，風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為A，潛在生態(tài)危害程度輕微；對(duì)于Pb元素，占總數(shù)3.30%的采樣點(diǎn)其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)大于80但小于160，風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為C，生態(tài)危害程度強(qiáng)，占總數(shù)10%的采樣點(diǎn)，其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)大于40小于或等于80，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為B，潛在生態(tài)危害程度中等，其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于或等于40，屬A級(jí)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，對(duì)生態(tài)有輕微危害，全省所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為A級(jí)；對(duì)于Cd元素，占總數(shù)3.30%的采樣點(diǎn)，其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)大于160，風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別D級(jí)，潛在生態(tài)危害程度極強(qiáng)，A、B、C三個(gè)級(jí)別采樣點(diǎn)所占比例分別為20.00%、36.70%和40.00%，全省平均潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為82.78，大于80，屬于C級(jí)，對(duì)生態(tài)具有強(qiáng)污染。由此可看出，Cd污染較為嚴(yán)重，各元素的潛在生態(tài)危害程度為Cd>Pb>Cu>Zn。
綜合多元素，從綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（表6）來看，山東省基本農(nóng)田土壤中褐土和棕壤潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為B級(jí)，潛在生態(tài)危害程度中等，潮土的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為A級(jí)，潛在生態(tài)危害程度輕微。
3 結(jié)論與討論
從地累積指數(shù)可以看出，Pb的污染最重；其次是Cu元素，有5.0%的采樣點(diǎn)達(dá)中等―強(qiáng)污染的程度，3級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，28.3%的采樣點(diǎn)達(dá)中等污染程度。Cd、Zn的污染程度相對(duì)較輕，分別有40%和26.7%的采樣點(diǎn)土壤達(dá)到中等污染程度，其余為無污染或輕度―中等污染，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低。
根據(jù)地累積指數(shù)法，就不同的土壤類型來看，褐土中各元素的風(fēng)險(xiǎn)程度為Pb>Cd>Cu>Zn；潮土中各元素的風(fēng)險(xiǎn)程度為Pb>Cu>Cd>Zn；棕壤中各元素的風(fēng)險(xiǎn)程度為Cu>Pb>Zn>Cd。
研究區(qū)農(nóng)田表層土壤中各元素的單項(xiàng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)顯示，所有采樣點(diǎn)的Cu和Zn元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于40，潛在風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為A級(jí)，潛在生態(tài)危害程度輕微，其中Zn元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍為0.23～4.70，Cu元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍為2.31～36.84；對(duì)于Pb元素，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍為3.03～136.23；對(duì)于Cd元素，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍為9.88～173.43。由此可看出，Cd元素的潛在生態(tài)危害最大，各元素的潛在生態(tài)危害程度為Cd>Pb>Cu>Zn。
兩種方法都得出Zn元素的污染程度最低，但是對(duì)于其他3種元素的結(jié)果均不相同，這是各方法的要求不同造成的，具體采用何種方法應(yīng)根據(jù)研究目的而定。根據(jù)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果，Cd元素的潛在生態(tài)危害最大，但是根據(jù)地累積指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果，只有40%的采樣點(diǎn)土壤Cd達(dá)到中等污染程度，其余屬無污染或輕度―中等污染程度，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較低。在成杰民等[15]對(duì)Cu、Cd、Pb、Zn的積累速率的計(jì)算中發(fā)現(xiàn)，4種重金屬元素中雖然Cd的積累速率非常低，但由于其本身原始含量就較低，其年變化速率卻高于Cu、Zn，僅次于Pb，這從另一方面說明了Cd存在較大潛在風(fēng)險(xiǎn)。賈琳等[1]在對(duì)山東禹城農(nóng)田土壤的研究中同樣發(fā)現(xiàn)其土壤中Hg和Cd潛在生態(tài)危害指數(shù)較大，存在較大的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)橛沓菫榈湫褪┓蕝^(qū)，其畜禽養(yǎng)殖和污灌以及城市化進(jìn)程是造成土壤中Cd含量超過原有背景值的主要因素。
農(nóng)田土壤的質(zhì)量與人類的生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)，因此對(duì)于農(nóng)田土壤重金屬污染的危害應(yīng)多從人類和生物的角度考慮，對(duì)毒性的研究要多加注意。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法不僅可以反映在一定環(huán)境中的全部污染物的影響，并且通過潛在生態(tài)危害指數(shù)的計(jì)算指出了其中應(yīng)該特別注意的物質(zhì)，所以對(duì)于污染的控制非常重要[16]。由此來看，采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)農(nóng)田土壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)更適合此次的研究目的。
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1.1事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分為事故性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（突發(fā)性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)）和非突發(fā)性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，非突發(fā)性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)包括生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。廢棄物填埋場(chǎng)必須依據(jù)其工程力學(xué)特性進(jìn)行合理的預(yù)處理或者分區(qū)填埋來控制堆體穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)外曾出現(xiàn)數(shù)次垃圾填埋場(chǎng)失穩(wěn)破壞事件：1996年美國(guó)俄亥俄州辛辛那提發(fā)生歷史上最大的垃圾填埋場(chǎng)滑坡；2001年深圳下坪填埋場(chǎng)的滑坡體積達(dá)2450萬m3；另外，土耳其、菲律賓等國(guó)家也曾出現(xiàn)垃圾大堆體引起的沼氣大爆炸［6］。因此，垃圾堆體沉降或滑動(dòng)引起的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)屬于廢棄物填埋場(chǎng)事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的內(nèi)容之一。根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)廢棄物填埋場(chǎng)穩(wěn)定性的研究，填埋廢物自身性質(zhì)、填埋邊坡穩(wěn)定性及填埋堆體襯墊系統(tǒng)穩(wěn)定性是主要的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素［7］。填埋氣體（LFG）是垃圾降解的主要產(chǎn)物，在填埋初期，LFG的主要成分是CO2，隨后CO2含量逐漸變低，CH4含量逐漸增大。在產(chǎn)氣穩(wěn)定期，厭氧條件下LFG中CH4含量為50%~60%，CO2含量為30%~50%，以及少量的NH4及H2S等氣體［8］。孫亞敏將垃圾堆體爆炸分為物理性爆炸和化學(xué)性爆炸。物理性爆炸由于填埋氣體大量堆積不能及時(shí)正常排出引起，化學(xué)性爆炸由于CH4和空氣的混合體積達(dá)到爆炸限制范圍（5.3%~14%），遇到明火引起。此外，NH4、H2S屬于惡臭氣體，是影響人體健康的危險(xiǎn)物質(zhì)。填埋氣引起的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)屬于另一種廢棄物填埋場(chǎng)事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)內(nèi)容。
1.2非突發(fā)性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)廢棄物填埋場(chǎng)的水污染是環(huán)境影響評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容之一，主要來源于垃圾滲瀝液，滲瀝液屬于高濃度有機(jī)廢水，主要的污染物包括BOD5、COD、NH3-N和錳、砷、鎘、鉻、鎳和銅等重金屬［9］，如果處理不當(dāng)會(huì)對(duì)填埋場(chǎng)周圍的地表水和地下水造成污染。南方多雨地帶的廢棄物填埋場(chǎng)在設(shè)計(jì)污水調(diào)蓄池容積的時(shí)候都要考慮洪水的影響，特大洪水引起的未處理污水外溢污染地表水屬于事故性環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。韓東升將由于豎向集水石籠兼導(dǎo)氣管失效引起的填埋場(chǎng)集水系統(tǒng)失效和選址不當(dāng)或施工不合要求引起的不均勻沉降導(dǎo)致的防滲層斷裂作為填埋場(chǎng)水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事故的誘因。此外，填埋場(chǎng)水污染特別是地下水污染屬于非突發(fā)性風(fēng)險(xiǎn)，通常采用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)體系。填埋場(chǎng)地的土壤污染屬于第二大類非突發(fā)性風(fēng)險(xiǎn)，采用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。廢棄物中的有害成分會(huì)隨雨水滲出液或滲瀝液進(jìn)入土壤，影響土壤酸度和結(jié)構(gòu)以及微生物活動(dòng)，富集在植物體內(nèi)，影響食物鏈。王春銘［10］對(duì)廣州增城市垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)土壤及植物當(dāng)中的重金屬進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)填埋場(chǎng)區(qū)土壤呈堿性，明顯高于場(chǎng)外的土壤酸度，而且Cd元素污染指數(shù)最高；周圍的4種本土植物對(duì)Zn的富集作用最強(qiáng)。趙秀閣等［11］研究發(fā)現(xiàn)不同風(fēng)向區(qū)域土壤和植被樣品中的Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn等重金屬含量存在顯著性差異，下風(fēng)向明顯高于上風(fēng)向。周效志等［12］的研究表明減少地表水入滲量，合理控制滲瀝液回灌溫度，并在回灌前進(jìn)行脫氮處理，可以顯著提高垃圾填埋處理的無害化與資源化水平。
2源項(xiàng)分析和后果計(jì)算
事故源項(xiàng)分析是對(duì)通過風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別找出的主要危險(xiǎn)源進(jìn)一步分析、篩選，以確定最大可信災(zāi)害事故。表2列出了廢棄物填埋場(chǎng)可能的潛在風(fēng)險(xiǎn)源，分析時(shí)須依據(jù)具體項(xiàng)目，統(tǒng)計(jì)出發(fā)生頻率、發(fā)生時(shí)間和事故級(jí)別，對(duì)于受天氣和風(fēng)向影響的事故性風(fēng)險(xiǎn)，要考慮不利天氣出現(xiàn)的概率及下風(fēng)向的人口分布。層次分析法常用來篩選有一定發(fā)生概率，危害程度最大且風(fēng)險(xiǎn)值最大的事故。確定最大可信事故，對(duì)該風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行源強(qiáng)分析，估算各功能單元的最大可信事故泄漏量和泄漏率。垃圾填埋場(chǎng)穩(wěn)定性可以通過物理力學(xué)模型和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，結(jié)合力學(xué)數(shù)值計(jì)算結(jié)果綜合分析廢棄物堆體的穩(wěn)定性。孫嬌［6］采集典型的危險(xiǎn)廢棄物通過室內(nèi)土工試驗(yàn)測(cè)定理化特性和工程力學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)安全填埋高度取決于填埋坡度和廢棄物自身強(qiáng)度，進(jìn)入填埋場(chǎng)的廢棄物含水率不得高于50%，若高于50%須進(jìn)行脫水處理，滲透力強(qiáng)的廢物不適合埋在頂層，堆體填埋中不得堆放軟層作為夾層，填埋物的填埋順序應(yīng)按照其抗剪強(qiáng)度與滲透系數(shù)綜合確定。對(duì)填埋場(chǎng)整體的穩(wěn)定性數(shù)值模擬后發(fā)現(xiàn)靠近坡面處的HDPE膜剪切變形大，存在較大的破壞風(fēng)險(xiǎn)，高抗壓強(qiáng)度的地基材料可以提高堆體整體的穩(wěn)定性，應(yīng)用Geo-Studio軟件可以有效指導(dǎo)填埋處置操作。填埋氣產(chǎn)量可以通過經(jīng)驗(yàn)估算法、數(shù)學(xué)模型法和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法來確定，關(guān)于產(chǎn)氣速率的計(jì)算目前應(yīng)用較多的是SchoolCanyon數(shù)學(xué)模型法［13］。王偉等［14］依據(jù)IPCC統(tǒng)計(jì)模型和Marticorena模型分別計(jì)算某填埋場(chǎng)的CH4產(chǎn)量，結(jié)果基本吻合；閔一玨等［15］采用等標(biāo)污染負(fù)荷和等標(biāo)污染負(fù)荷比計(jì)算填埋氣中的惡臭物質(zhì)排放量，發(fā)現(xiàn)惡臭氣體NH4、H2S對(duì)周圍環(huán)境的影響與氣象條件、地形因素有關(guān)，一般與廢氣源強(qiáng)、溫度成正比，與垃圾填埋時(shí)間成反比。滲瀝液產(chǎn)生的計(jì)算方法很多，基本可以分為日本填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)指南所推薦的主因素相關(guān)法、以水量平衡為基礎(chǔ)的多因素法及美國(guó)環(huán)保局的HELP模型［16］。錢磊等［17］考慮了填埋過程中的孔隙比和滲透系數(shù)等隨深度的變化，將飽和-非飽和滲流分析方法應(yīng)用于二維分析，對(duì)滲瀝液水位的分析比HELP和FILL軟件與實(shí)測(cè)結(jié)果更吻合。填埋場(chǎng)滲瀝液中污染物在襯層和包氣帶土層中的遷移是由于地下水的遷移和污染物與介質(zhì)間的吸附/解吸、化學(xué)溶解/沉淀等多種物理化學(xué)反應(yīng)的共同作用所致，其遷移速度與地下水的運(yùn)動(dòng)速度有一定的關(guān)系［18］。此外，在環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查時(shí)通過環(huán)境背景值測(cè)定或數(shù)據(jù)收集確定填埋場(chǎng)附近土壤的污染物的污染程度和污染分布。
3風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和評(píng)價(jià)
環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具體的研究方法有安全檢查表法、預(yù)先危險(xiǎn)性分析法、概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法、打分的檢查表法、事件數(shù)分析法、故障樹分析法、道化學(xué)指數(shù)法、ICI蒙德法等。馬娟［19］采用事故樹法對(duì)阜新市垃圾填埋場(chǎng)的最大量可信事故進(jìn)行定量分析，根據(jù)事故源項(xiàng)建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行事故后果預(yù)測(cè)。發(fā)現(xiàn)在公關(guān)營(yíng)子村處污染物的濃度最后達(dá)到穩(wěn)定值，其中，氨氮、汞、鐵、錳在預(yù)測(cè)期內(nèi)最大濃度均超過地下水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，氨氮超標(biāo)最為嚴(yán)重。由于填埋場(chǎng)滲瀝液的釋放是一個(gè)長(zhǎng)期而緩慢的過程，故其危害主要表現(xiàn)為慢性效應(yīng)，采用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。美國(guó)環(huán)保局（EPA）1989年提出的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型包括4個(gè)步驟：數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)評(píng)估，毒性評(píng)估，暴露評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)表征。張玉晨［20］使用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，對(duì)北京14處典型垃圾場(chǎng)展開評(píng)價(jià)，得到北天堂垃圾場(chǎng)、看丹垃圾場(chǎng)、西紅門垃圾場(chǎng)同一預(yù)測(cè)期內(nèi)對(duì)成年人和兒童的多污染物非致癌危害指數(shù)均大于風(fēng)險(xiǎn)警戒值1，其它垃圾場(chǎng)多污染物非致癌危害指數(shù)均小于1的結(jié)果。嚴(yán)小三［21］運(yùn)用不同的健康風(fēng)險(xiǎn)模型對(duì)垃圾填埋場(chǎng)附近的淺層地下水進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出基因毒物質(zhì)中化學(xué)致癌物造成的健康風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)大于軀體毒物質(zhì)的結(jié)果。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是定量預(yù)測(cè)各種風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的或然性及評(píng)估該風(fēng)險(xiǎn)可接受程度的方法體系，是生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理與決策的重要依據(jù)［22］。張思鋒等［23］認(rèn)為對(duì)于化學(xué)類污染源有商值法、暴露-反應(yīng)法2種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，對(duì)生態(tài)事件類風(fēng)險(xiǎn)源有物種入侵、遺傳修飾生物體2種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，而對(duì)于復(fù)合風(fēng)險(xiǎn)源有R=P•D（R為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，P為風(fēng)險(xiǎn)概率，D為風(fēng)險(xiǎn)可能造成的損失）模型、生態(tài)梯度、相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)模型等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。鄧煥廣等［24］通過化學(xué)評(píng)價(jià)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)老港潮灘沉積物中的重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出老港潮灘沉積物受到一定程度的重金屬污染，污染狀況為Zn＞Cu＞Pb＞Cr，沉積物中由這4種元素造成的潛在危害是中等程度，其中，Cu和Pb的毒性貢獻(xiàn)較大。張維等［25］采用單向污染指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法和潛在生態(tài)危害指數(shù)法隨4種填埋結(jié)構(gòu)陳腐垃圾重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)Cr、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb重金屬平均含量均低于GB15618—1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但厭氧填埋體陳腐垃圾中Cr略超標(biāo)。準(zhǔn)好氧填埋體陳腐垃圾重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（R）I均低于輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，且在數(shù)值上低于厭氧填埋體，開采和利用準(zhǔn)好氧填埋體中的陳腐垃圾存在重金屬污染的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較小。
中圖分類號(hào)：P964 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）04-0797-04
由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增加，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受到的干擾和破壞強(qiáng)度日益加強(qiáng)，土地利用的變化在很大程度上反映了人與自然相互作用的過程[1-5]。國(guó)內(nèi)大量學(xué)者對(duì)土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)開展大量研究，研究?jī)?nèi)容主要包括土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、方法與模型等方面[6-9]。如孫洪波等[10]對(duì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展地區(qū)昆山市開展了土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；安佑志等[11]在開展上海市土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，采用半變異函數(shù)對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定量測(cè)度；吳文婕等[12]采取土地景觀生態(tài)格局與馬爾可夫概率轉(zhuǎn)移矩陣相結(jié)合的方法，對(duì)綠洲城市的土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)；楊勇等[13]從土地利用視角，基于綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)模型和土地生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)模型，對(duì)西安市長(zhǎng)安區(qū)土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
平塘縣喀斯特峰叢洼地發(fā)育典型，代表性顯著，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)500 m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（簡(jiǎn)稱FAST）項(xiàng)目利用平塘縣克度鎮(zhèn)金科村的一個(gè)天然巖溶洼坑圓形洼地――大窩凼作臺(tái)址。本研究從景觀生態(tài)視角，結(jié)合研究區(qū)特殊地質(zhì)地貌特征，篩選出土地利用程度指數(shù)、耕地墾殖指數(shù)、植被覆蓋指數(shù)、景觀多樣性指數(shù)、景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)等主要土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子，構(gòu)建典型喀斯特峰叢洼地平塘縣土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用改進(jìn)的TOPSIS模型與變異系數(shù)法相結(jié)合的方法，對(duì)平塘縣2000、2005、2010年三年土地利用風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為該地區(qū)土地利用效益的提高及土地資源的可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)，為在建FAST項(xiàng)目創(chuàng)造優(yōu)美的生態(tài)環(huán)境提供參考依據(jù)，以供FAST項(xiàng)目周邊地區(qū)乃至黔南、黔西南喀斯特峰叢洼地石漠化生態(tài)修復(fù)參考借鑒。
1 研究區(qū)概況
中圖分類號(hào) X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2015）15-0215-03
污水灌溉曾被認(rèn)為是緩解農(nóng)業(yè)水資源緊張狀況的重要途徑，但長(zhǎng)期使用未經(jīng)處理的污水進(jìn)行灌溉，可能會(huì)導(dǎo)致污水中的重金屬等污染物在土壤中累積，并經(jīng)過作物吸收進(jìn)入食物鏈，或通過某些遷移進(jìn)入地下水和大氣，最終威脅其他動(dòng)物甚至人類的健康[1]。由于長(zhǎng)期污灌已經(jīng)引起了一系列的環(huán)境問題，如小麥拔節(jié)后抽穗少、蔬菜易腐爛不耐貯藏等[2]。因此，污染土壤修復(fù)技術(shù)已成為全球的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一，通過土壤淋洗、加入土壤改良劑使重金屬固化或改變重金屬形態(tài)、微生物與植物的生物修復(fù)等措施，可以減輕或清除土壤的重金屬污染[3]。但無論采取何種污染修復(fù)技術(shù)，都必須先了解土壤污染狀況、污染類型和污染程度等，才能采取相應(yīng)的措施。
白銀市位于甘肅省中部，黃河上游，地下水資源豐富，黃河流經(jīng)市轄區(qū)，水能資源充足。面積2.12萬km2，人口180萬人。白銀地區(qū)礦產(chǎn)豐富，開采歷史悠久，礦產(chǎn)資源有銅、鉛、鋅、金、銀等金屬礦產(chǎn)及硫磺、煤炭、石膏、石灰石、芒硝、氟石等非金屬礦產(chǎn)。白銀市幾十年來粗放的有色金屬采選和冶煉加工，致使境內(nèi)東大溝流域農(nóng)田及周圍生態(tài)環(huán)境的重金屬污染問題嚴(yán)重，直接影響黃河流域生態(tài)安全。東大溝是白銀市東市區(qū)工業(yè)區(qū)的一條排污溝，起源于白銀公司露天礦，由北向南穿過白銀市東市區(qū)，流經(jīng)38 km于四龍口匯入黃河。沿途主要接納了白銀公司、銀光公司等工業(yè)企業(yè)排放的工業(yè)廢水和東市區(qū)居民生活污水。作為農(nóng)業(yè)灌溉用水的有效方式，東大溝沿線耕地用污水灌溉有很長(zhǎng)的歷史。因此，研究污灌區(qū)土壤重金屬污染特征，對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，可為污灌區(qū)土壤重金屬污染修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。
1 研究方法
1.1 樣品采集
1.1.1 采樣區(qū)域與采樣點(diǎn)分布。本次研究基于2007年全國(guó)第二次土壤普查工作中在東大溝污灌6個(gè)不同區(qū)域（分別標(biāo)記為A、B、C、D、E、F）采集的表層土壤，采樣深度為0～20 cm，共計(jì)50個(gè)，其中區(qū)域A有4個(gè)，區(qū)域B有10個(gè)，區(qū)域C有23個(gè)，區(qū)域D有3個(gè)，區(qū)域E有6個(gè)，區(qū)域F有4個(gè)，代表白銀市東大溝污灌區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量，采樣定位見圖1。
1.1.2 土樣采集與處理方法。測(cè)量重金屬的樣品用竹片或竹刀去除與金屬采樣器接觸的部分土壤，再用其取樣。等重量混勻后用四分法棄取，保留相當(dāng)于風(fēng)干土3 kg的土樣記錄裝袋。采樣結(jié)束后，采樣小組填好樣品流轉(zhuǎn)單，同樣品一起交樣品管理員。采集的土壤樣品放置于風(fēng)干室的風(fēng)干盤中，除去土壤中混雜的磚瓦石塊、石灰結(jié)核、根莖動(dòng)植物殘?bào)w等，攤成2～3 cm的薄層，經(jīng)常翻動(dòng)。半干狀態(tài)時(shí)，用木棍壓碎或用2個(gè)木鏟搓碎土樣，置陰涼處自然風(fēng)干。風(fēng)干后的樣品倒在有機(jī)玻璃板上，用木錘敲打，用木棒再次壓碎，細(xì)小已斷的植物須根，采用靜電吸附的方法清除。混勻土樣，過孔徑2 mm的尼龍篩，去除2 mm以上的砂粒，大于2 mm的土團(tuán)繼續(xù)研磨、過篩。過篩后的樣品全部置于無色聚乙烯薄膜上，充分?jǐn)嚢琛⒒旌现敝辆鶆?，用四分法棄取、稱重，保留2份樣品，一份裝瓶備分析用，另一份繼續(xù)進(jìn)行細(xì)磨，過孔徑0.15 mm的尼龍篩用于分析。
1.2 樣品分析
采用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸全消解的方法，徹底破壞土壤中的礦物晶格，使試樣中的待測(cè)元素全部進(jìn)入試液，使用Zeenit-700原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定Cu、Pb、Zn、Cd，使用AFS-930原子熒光光度計(jì)測(cè)定As、Hg。所有測(cè)定均有空白樣和質(zhì)控樣進(jìn)行質(zhì)量控制。
1.3 評(píng)價(jià)方法
污染評(píng)價(jià)的方法很多，目前使用較多的是指數(shù)法，不同的評(píng)價(jià)方法側(cè)重點(diǎn)不同。本次研究采用污染綜合指數(shù)法、污染分擔(dān)率對(duì)污灌區(qū)土壤重金屬污染特征進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)污灌區(qū)土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
1.3.1 土壤重金屬污染質(zhì)量評(píng)價(jià)。土壤按照應(yīng)用功能、保護(hù)目標(biāo)和土壤主要性質(zhì)劃分為3類，Ⅱ類主要適用于一般農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場(chǎng)等土壤。土壤質(zhì)量基本對(duì)植物和環(huán)境不造成危害和污染。本次評(píng)價(jià)區(qū)域執(zhí)行《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618―1995）Ⅱ類土壤標(biāo)準(zhǔn)[4]，采用單項(xiàng)污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)，對(duì)污灌區(qū)土壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)估。具體的數(shù)學(xué)模型如下。
單項(xiàng)污染指數(shù)：Pi=Ci/Si
污染分擔(dān)率：Ki（%）=（Pi/P）×100
式中，Pi為第i種污染物單項(xiàng)污染指數(shù)，Ci為第i種污染物的實(shí)測(cè)值，Si為第i種污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，P為污染綜合指數(shù)，Ki為第i項(xiàng)污染物所占的分擔(dān)率（%）。
土壤質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。綜合污染指數(shù)全面反映了各污染物對(duì)土壤污染的不同程度，同時(shí)充分考慮了高濃度物質(zhì)對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的影響。
根據(jù)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的定義，本文將土壤環(huán)境質(zhì)量分為5個(gè)級(jí)別，具體分級(jí)見表2。
1.3.2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。瑞典著名地球化學(xué)家Hakanson在1980年提出的潛在生態(tài)指數(shù)法（The Potential Ecological Risk Index）（RI）是一套應(yīng)用沉積學(xué)原理評(píng)價(jià)重金屬污染和生態(tài)危害的方法。該方法作為國(guó)際上土壤（沉積物）中重金屬研究的先進(jìn)方法之一，不僅反映了某一特定環(huán)境中不同污染物的影響，同時(shí)也反映了多種污染物的綜合影響，并定量劃分出潛在危害程度，是目前應(yīng)用很廣的一種方法。我國(guó)著名學(xué)者陳靜生曾于1989年根據(jù)Hakanson的關(guān)于潛在生態(tài)危害指數(shù)評(píng)價(jià)方法介紹了6個(gè)重金屬元素的毒性系數(shù)的計(jì)算方法，并給出了毒性系數(shù)。隨后，我國(guó)眾多學(xué)者在研究土壤（沉積物）重金屬污染評(píng)價(jià)中也大量使用了潛在生態(tài)危害指數(shù)法。
單個(gè)元素污染系數(shù)：Cir=Ci實(shí)測(cè)/Cin
式中，Cir為某一種金屬的污染系數(shù)，Ci實(shí)測(cè)為土壤（沉積物）重金屬元素的實(shí)測(cè)含量，Cin為該元素的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，某一重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)Eir=Tir×Cir
某一點(diǎn)土壤（沉積物）多種重金屬綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)：
Hakanson提出的重金屬毒性水平順序：Hg（40）>Cd（30）>As（10）>Pb（5）=Cu（5）>Zn（1），潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)可以定量評(píng)價(jià)單一元素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，也可以評(píng)價(jià)多個(gè)元素的總體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)與分級(jí)關(guān)系見表3。
2 結(jié)果與分析
2.1 東大溝污灌區(qū)土壤重金屬污染特征
對(duì)白銀市東大溝污灌區(qū)50個(gè)點(diǎn)位表層采集的土壤樣品，使用原子吸收光度法和原子熒光光度法完成了6種元素（Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg）的測(cè)試。同時(shí)，選取全國(guó)第二次土壤普查中本地區(qū)環(huán)境土壤背景點(diǎn)的土壤樣品，并將此作為本地的背景值。監(jiān)測(cè)分析結(jié)果可知，東大溝污灌區(qū)不同區(qū)域表層土壤中重金屬含量分布差別較大（表4）。由表4可知，6種重金屬含量均值大小在區(qū)域A、E、F中依次為Zn>Pb>Cu>As>Cd>Hg，區(qū)域B依次為Cu>Zn>Pb>As>Cd>Hg，區(qū)域C、D則為Zn>Cu>Pb>As>Cd>Hg。重金屬污染程度沿程分布呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。
以相關(guān)元素背景值為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的最基本的依據(jù)之一，也是判別土壤污染程度與否的重要標(biāo)準(zhǔn)之一[5]。通過與白銀市土壤背景值比較，污灌區(qū)表層土壤中6種重金屬平均含量均顯著高于土壤背景值。其中，Cu的最高平均值達(dá)到土壤背景值的39倍（區(qū)域B），Pb為24倍（區(qū)域A），Zn為23倍（區(qū)域A），Cd為475倍（區(qū)域A），As為15倍（區(qū)域F），Hg為48倍（區(qū)域F）。除As和Hg外，其他重金屬元素的超標(biāo)率為100%。因此，由于歷史原因和現(xiàn)實(shí)條件限值，常年使用處理未達(dá)標(biāo)的污水灌溉，白銀市東大溝污灌區(qū)表層土壤已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的重金屬累積現(xiàn)象，應(yīng)引起農(nóng)業(yè)環(huán)境部門的重視。
2.2 東大溝污灌區(qū)土壤重金屬污染質(zhì)量評(píng)價(jià)
由于該地區(qū)的土壤pH均值為7.58，屬微堿性環(huán)境，故選擇國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)pH>7.5的二級(jí)限量值作為污染評(píng)價(jià)值，計(jì)算污灌區(qū)土壤中6種重金屬的單項(xiàng)污染指數(shù)值和綜合污染指數(shù)值，分析結(jié)果見表5。
從表5可以看出，根據(jù)單項(xiàng)污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果，污灌區(qū)表層土壤已經(jīng)受到重金屬污染。在研究區(qū)中的重金屬，Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg的單項(xiàng)污染指數(shù)的變化范圍分別為1.06～7.57、0.50～1.99、0.73～4.46、10.7～62.0、1.68～6.92、0.14～1.89；單項(xiàng)污染指數(shù)均值分別為3.91、1.34、2.50、35.2、3.32、1.06，均大于1。在研究的污灌區(qū)中，Cd的污染指數(shù)最高，對(duì)環(huán)境的污染也最大。表層土壤重金屬的平均單項(xiàng)污染指數(shù)從大到小依次為Cd>Cu>As>Zn>Pb>Hg。
污灌區(qū)的綜合污染指數(shù)范圍為2.5～13.2，均值為7.9，污灌區(qū)土壤受到重污染，作物受到的污染已相當(dāng)嚴(yán)重。由綜合污染指數(shù)看以看出，各個(gè)污灌區(qū)表層土壤重金屬污染程度為區(qū)域C>區(qū)域A>區(qū)域B>區(qū)域D>區(qū)域F>區(qū)域E。從分布的區(qū)域來看，重金屬污染程度呈現(xiàn)污灌土地沿流域自上而下，由近岸到遠(yuǎn)離逐漸降低的趨勢(shì)。
污染物分擔(dān)率反映了各污染物在污染過程中所占的比率。從表6看以看出，污灌區(qū)表層土壤中6項(xiàng)污染物平均分擔(dān)率的順序?yàn)镃d>As>Cu>Zn>Pb>Hg，但不同區(qū)域中污染物分擔(dān)率有差別。在污灌區(qū)表層土壤中，Cd污染物分擔(dān)率明顯高于其他污染物，平均值達(dá)到了72.51%，因此東大溝污灌區(qū)表層土壤重金屬的污染程度主要由該地區(qū)Cd的污染程度來判定。從污染因子結(jié)構(gòu)來看，與東大溝納入廢水企業(yè)明顯相關(guān)。
2.3 東大溝污灌區(qū)表層土壤潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
根據(jù)東大溝流域特點(diǎn)，綜合本地區(qū)背景土壤不會(huì)對(duì)東大溝污灌區(qū)土壤中重金屬含量造成影響情況，本次研究確定以《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618―1995）Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。
【關(guān)鍵詞】旅游資源環(huán)境經(jīng)濟(jì)價(jià)值生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值風(fēng)險(xiǎn)損失損益分析
隨著旅游業(yè)的迅速發(fā)展，它對(duì)于生態(tài)環(huán)境社會(huì)等方面的消極影響逐漸暴露出來。如何對(duì)開發(fā)利用進(jìn)行合理的規(guī)劃，在開發(fā)中保護(hù)生態(tài)環(huán)境，使區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展是目前首要研究的問題。自然生態(tài)環(huán)境具有價(jià)值，生態(tài)服務(wù)功能是人類生存與現(xiàn)代文明的基礎(chǔ)，科學(xué)技術(shù)能影響生態(tài)服務(wù)功能，但不能完全替代。
旅游行為具有兩重性，一方面旅游行為能夠促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和文化的發(fā)展，另一方面也加劇了環(huán)境耗損和地方特色的消失。當(dāng)前，對(duì)于旅游業(yè)這兩方面的作用，人們往往注意前者而忽視后者，認(rèn)為其是無煙產(chǎn)業(yè)，投資少、見效快、產(chǎn)出高，而旅游消費(fèi)又是一種精神消費(fèi)過程，旅游資源不存在枯竭問題。實(shí)際上，過度開展旅游活動(dòng)、不合理開發(fā)和游客的大量涌入，也會(huì)排出廢物、污染環(huán)境、消耗資源。主要包括：自然環(huán)境的污染與破壞、自然資源破壞、旅游資源破壞、生態(tài)破壞、社會(huì)污染。
一、自然生態(tài)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估
1、自然生態(tài)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值
人們的思維慣性認(rèn)為，自然生態(tài)區(qū)如果沒有進(jìn)行旅游資源開發(fā)，它的存在就是沒有價(jià)值的，甚至某些專業(yè)旅游人士也存在這樣的看法。原因在于：雖然它的存在有其自身價(jià)值，但這種價(jià)值并沒有通過貨幣形式體現(xiàn)出來，或只體現(xiàn)其中的一部分價(jià)值可以通過貨幣形式得以體現(xiàn)，而一旦進(jìn)行旅游資源開發(fā)，門票收入、住宿收入、出售紀(jì)念品的收入等等大量的資金收益，讓人們看到資源開發(fā)后形成旅游區(qū)帶來的利益，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到開發(fā)的價(jià)值。正是由于這種觀念的存在，使人們?cè)谶M(jìn)行旅游資源開發(fā)的時(shí)候，一味只重視開發(fā)后的經(jīng)濟(jì)收益，忽略資源的固有價(jià)值。導(dǎo)致對(duì)資源的野蠻開發(fā)，使生態(tài)環(huán)境遭受到一定程度的破壞。因此在旅游開發(fā)的時(shí)候要把生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值考慮在內(nèi)。
2、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估
通過一系列方法可以對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值進(jìn)行評(píng)估。如印度加爾各達(dá)農(nóng)業(yè)大學(xué)德斯教授就曾經(jīng)對(duì)一棵樹的生態(tài)價(jià)值進(jìn)行了計(jì)算：一棵50年樹齡的樹，以累計(jì)計(jì)算，產(chǎn)生氧氣的價(jià)值約為200美元；吸收有毒氣體、防止大氣污染價(jià)值約62500美元；增加土壤肥力價(jià)值約31200美元；涵養(yǎng)水源價(jià)值37500美元；為鳥類及其它動(dòng)物提供繁衍場(chǎng)所價(jià)值31250美元；產(chǎn)生蛋白質(zhì)價(jià)值2500美元。除去花、果實(shí)和木材價(jià)值，總計(jì)價(jià)值約196000美元。
根據(jù)生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)和資源經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究成果，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的價(jià)值評(píng)估方法可分為兩類：（1）替代市場(chǎng)技術(shù)法。它以“影子價(jià)格”和消費(fèi)者剩余來表達(dá)生態(tài)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，評(píng)價(jià)方法很多，包括費(fèi)用支出法、市場(chǎng)價(jià)值法、機(jī)會(huì)成本法、旅行費(fèi)用法和享樂價(jià)格法等等。（2）模擬市場(chǎng)技術(shù)法。又稱假設(shè)市場(chǎng)技術(shù)法，它以支付意愿和凈支付意愿來表達(dá)生態(tài)服務(wù)。功能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其評(píng)價(jià)方法為條件價(jià)值法。目前，常用的方法為條件價(jià)值法、費(fèi)用支出法和市場(chǎng)價(jià)值法。
二、旅游資源開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)損失評(píng)估
1、旅游資源開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估步驟與方法
（1）充分了解旅游資源開發(fā)地區(qū)自然和環(huán)境的基本狀況，包括地質(zhì)構(gòu)造、氣候、土壤、河湖分布、植被分布、社區(qū)分布等等。社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況調(diào)查主要目的是為了了解社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境的相互作用。旅游開發(fā)項(xiàng)目的社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查圍繞項(xiàng)目開發(fā)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活、人群健康以及社會(huì)文化的相互作用展開。主要包括：區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、開發(fā)區(qū)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況、毗鄰的工礦企業(yè)等。具體包括區(qū)域總?cè)丝?、城鄉(xiāng)比例、人口密度、人均耕地與水資源、收入水平與主要來源、居住特點(diǎn)與村鎮(zhèn)分布、占地拆遷問題及安置辦法、區(qū)域社會(huì)文化特點(diǎn)，有無特別風(fēng)俗、教育普及程度、人口文化素質(zhì)、人文景觀與歷史文化保護(hù)目標(biāo)。
（2）分析旅游資源開發(fā)活動(dòng)可能影響的地區(qū)范圍。旅游資源開發(fā)活動(dòng)可能影響的地區(qū)范圍包括開發(fā)活動(dòng)的直接影響范圍和間接影響范圍。按照程序，可分為調(diào)查范圍、分析范圍和影響范圍。按照受影響因子的性質(zhì)，可分為植被、動(dòng)物、土壤、地表水、地下水等不同因子相應(yīng)的調(diào)查與評(píng)價(jià)范圍。一般確定此范圍所考慮的因素是：地表水系特征、道路交通狀況、地形地貌特征、生態(tài)特征、旅游開發(fā)項(xiàng)目特征等?？梢园崖糜钨Y源開發(fā)活動(dòng)及其影響范圍分為三級(jí)，如表1所示。
（3）風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。逐項(xiàng)分析旅游資源開發(fā)活動(dòng)可能產(chǎn)生的對(duì)自然環(huán)境社會(huì)因子各方面的影響，綜合分析風(fēng)險(xiǎn)種類及風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率。歷史記錄法——?dú)v史上許多類型的生態(tài)環(huán)境破壞事件不斷重演，如一定頻率的暴雨、洪水都有出現(xiàn)期。通過查閱區(qū)域的地方志可了解當(dāng)?shù)貧v史上的生態(tài)環(huán)境破壞事件及災(zāi)害事件，再根據(jù)區(qū)域旅游開發(fā)活動(dòng)的現(xiàn)狀，分析歷史環(huán)境破壞在當(dāng)前條件下發(fā)生的可能性及其可能損失。成因分析法——對(duì)于自然環(huán)境破壞不僅可分析發(fā)生原因，還可以找出其發(fā)生的規(guī)律，揭示其發(fā)生的可能性及時(shí)空分布。預(yù)測(cè)法——根據(jù)區(qū)域的地理位置、自然條件、區(qū)域旅游開發(fā)的性質(zhì)和強(qiáng)度，預(yù)測(cè)未來可能發(fā)生的生態(tài)環(huán)境破壞事件。
（4）風(fēng)險(xiǎn)估算。不同的風(fēng)險(xiǎn)種類具有不同的風(fēng)險(xiǎn)估算方法，應(yīng)用這些方法，分析各種風(fēng)險(xiǎn)可能產(chǎn)生的損失，最后進(jìn)行加和，得到總的風(fēng)險(xiǎn)損失，
（5）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)損失嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，計(jì)算規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)可能付出的代價(jià)，進(jìn)行全面動(dòng)態(tài)綜合比較，以確定具體的旅游資源開發(fā)活動(dòng)是否應(yīng)在這些可能產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的地方有所規(guī)避，或進(jìn)行先期預(yù)防，并制定風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避防范對(duì)策與建議。其中主要包括：主要對(duì)象——旅游開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目。主要目的——保護(hù)生態(tài)環(huán)境和自然資源，解決優(yōu)美和持續(xù)性問題，為旅游資源開發(fā)區(qū)域長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展利益服務(wù)。評(píng)價(jià)因子——生物及其生境，污染的生態(tài)效應(yīng)，根據(jù)旅游開發(fā)活動(dòng)影響性質(zhì)、強(qiáng)度和環(huán)境特點(diǎn)來篩選。評(píng)價(jià)方法——重生態(tài)分析和保護(hù)措施，定量和定性方法相結(jié)合，綜合分析評(píng)價(jià)。工作解度——闡明生態(tài)環(huán)境影響的性質(zhì)、程度和后果。評(píng)估生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)損失，采取有效措施使生態(tài)環(huán)境功能達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的要求。措施——合理利用資源、尋求保護(hù)、恢復(fù)途徑和補(bǔ)償、建設(shè)方案及替代方案。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)——法定標(biāo)準(zhǔn)、背景與本底、類比及其它、具有研究性質(zhì)。
三、旅游資源開發(fā)的損益分析
3．鄂爾多斯國(guó)家級(jí)遺鷗自然保護(hù)區(qū)管理局，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）
摘要：以泊江海子流域的土壤為對(duì)象，采集表層土樣54份，對(duì)7種重金屬（Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Hg、As）含量進(jìn)行了分析，利用ArcGIS 10．1獲取各重金屬在該流域空間分布特征，運(yùn)用單因子法、綜合污染指數(shù)法及Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)研究區(qū)的土壤質(zhì)量及重金屬潛在生態(tài)危害程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，土樣中7種重金屬含量平均值從高到低依次為Zn（79．60 mg／kg）、Cr（56．40 mg／kg）、Ni（12．89 mg／kg）、As（12．48 mg／kg）、 Cu（8．34 mg／kg）、Pb（6．60 mg／kg）、Hg（0．03 mg／kg），均達(dá)到了國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618－1995）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中Zn、Cr、Pb含量均值高于內(nèi)蒙古土壤背景值，Ni、As、Cu含量低于內(nèi)蒙古土壤背景值；7種重金屬空間變異系數(shù)均達(dá)到中等變異程度；土壤各重金屬元素的單因子指數(shù)均值從大到小依次為As、Zn、Cr、Ni、Cu、Hg、Pb，綜合污染指數(shù)平均值為0．95，說明整個(gè)研究區(qū)土壤為尚清潔狀態(tài)；相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)，約1／3土壤存在輕微以上污染，Zn含量的高低是影響土壤環(huán)境質(zhì)量的主導(dǎo)因素；Hg、As為綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)主要貢獻(xiàn)元素，綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI均值為85．98，該流域處于輕微生態(tài)危害等級(jí)。
關(guān)鍵詞 ：鄂爾多斯國(guó)家級(jí)遺鷗自然保護(hù)區(qū)；泊江海子流域；土壤重金屬；分布特征；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)
中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439－8114（2015）05－1081-06
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.05.013
收稿日期：2014－12－16
基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAC09B00）
作者簡(jiǎn)介：辛 展（1990－），女，遼寧丹東人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)，（電話）15120090145（電子信箱）xinzhan1990＠163．com；
通信作者，婁華君，（電子信箱）louhj＠igsnrr．a(chǎn)c．cn。
土壤中的重金屬具有難降解、易積累、不可逆的特性［1－3］，其過量富集會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成威脅，其中，對(duì)生態(tài)環(huán)境安全影響最大的重金屬包括Cu、Zn、Pb、Cd、Co、Cr、Ni以及As等［4，5］。重金屬作為土壤一個(gè)必要參數(shù)、生態(tài)安全的基本指標(biāo)，已經(jīng)成為環(huán)境領(lǐng)域的一個(gè)重要的研究方向。土壤重金屬含量和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量息息相關(guān)，分析一個(gè)地區(qū)土壤重金屬狀態(tài)是判斷該地區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量安全的最直接、有效的方法［6］。
泊江海子流域的中心部分為鄂爾多斯國(guó)家級(jí)遺鷗自然保護(hù)區(qū)，是迄今為止全球僅有的以保護(hù)遺鷗及其棲息地濕地生境為目的的國(guó)際重要濕地［7］。隨著泊江海子流域內(nèi)油房壕煤礦和泊江海子煤礦的發(fā)現(xiàn)，最容易受煤礦業(yè)影響的土壤重金屬將逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)問題。目前，針對(duì)該地區(qū)的研究主要集中在生態(tài)學(xué)、動(dòng)物學(xué)、水文學(xué)方面，對(duì)土壤的研究十分缺乏［7－13］。本研究以泊江海子流域?yàn)檠芯繉?duì)象，在煤礦未正式開采、土壤重金屬含量尚未受到影響時(shí)，在野外充分地開展了土壤背景值調(diào)查，對(duì)土壤重金屬Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Hg、As含量進(jìn)行測(cè)定，并系統(tǒng)分析了各種重金屬的分布特征，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量狀況及潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。本研究彌補(bǔ)了泊江海子流域在土壤方面的資料匱乏，不僅分析了該地區(qū)土壤的重金屬背景值狀況，評(píng)價(jià)了保護(hù)區(qū)濕地的生態(tài)環(huán)境安全狀態(tài)，而且為以后分析煤礦的開采對(duì)當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境的影響及對(duì)土壤重金屬的修復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。
1 研究區(qū)概況
泊江海子流域地處鄂爾多斯市東勝市西約45 km處，地理坐標(biāo)為109°10′－109°58′E，39°65′－39°95′N，流域面積約為744．6 km2（圖1）。研究區(qū)屬于鄂爾多斯波狀高原，為典型的閉流盆地，四周高且中間低，最高點(diǎn)位于流域西側(cè)巴彥敖包山，海拔約為1 590 m，最低點(diǎn)位于研究區(qū)中心的桃阿海子湖，海拔約為1 360 m，整個(gè)流域80％以上的海拔高度在1 365～1 420 m。流域?qū)贉貛Т箨懶詺夂颍渲?、9月份降雨量約占全年的65％，1961～2006年，泊江海子流域年均降雨量約344．7 mm，年均蒸發(fā)量約2 523．75 mm。流域內(nèi)的植被以草地、沙柳為主，存在少量紅柳、白刺等。該地區(qū)主要以栗鈣土為主。
2 樣品采集與分析
2．1 樣品采集與預(yù)處理
在充分考慮地形特點(diǎn)及空間分布均勻性等因素的基礎(chǔ)上，2013年在研究區(qū)內(nèi)共確定采樣點(diǎn)54個(gè)。采樣點(diǎn)采用GPS定位坐標(biāo)，采樣布局如圖2所示。采用混合采樣法選取表面（0～20 cm）土樣，除去碎石、動(dòng)植物殘?bào)w等雜物，用四分法取500 g樣品，將樣品帶回室內(nèi)風(fēng)干后，用木棒碾碎，過2 mm篩，裝袋備用。
2．2 重金屬含量測(cè)定
土壤中As、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn利用HF－HClO4－HNO3三酸消煮法消化［14］，處理后Cr、Cu、Pb、Ni、Zn用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP－OES）測(cè)定，As利用原子熒光法檢測(cè)。土壤中Hg用原子熒光法檢測(cè)［14］。在樣品進(jìn)行消化、測(cè)定過程中，均有2~3個(gè)空白樣品、平行樣品和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GSS－2、GSS－10）同步分析，控制分析結(jié)果質(zhì)量。
2．3 評(píng)價(jià)方法
本研究主要使用的評(píng)價(jià)方法包括單因子法及綜合污染指數(shù)法［14，15］、生態(tài)危害指數(shù)法［16］、ArcGIS 10．1克里格插值法。
2．3．1 單因子法及綜合污染指數(shù)法 單因子法常用于評(píng)價(jià)土壤被某一重金屬的污染程度，是中國(guó)較為通用的方法。當(dāng)評(píng)價(jià)某區(qū)域土壤受到多種重金屬綜合影響程度時(shí)，通常采用綜合污染指數(shù)法，該方法更加突出超標(biāo)最嚴(yán)重的重金屬元素對(duì)土壤環(huán)境的影響［15］。本研究采用單因子法和綜合指數(shù)法兩種方法相結(jié)合，來評(píng)價(jià)土壤重金屬相對(duì)于國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度的超標(biāo)程度，評(píng)價(jià)結(jié)果相對(duì)單一方法更加直觀，能較精確、完整地反映出土壤質(zhì)量的優(yōu)劣。
單因子指數(shù)計(jì)算用公式如下：
式中，Pi為i金屬的污染指數(shù)；Ci為i金屬的實(shí)測(cè)值；Si為i金屬的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)Pi≤1時(shí)，表示土壤重金屬含量未超過標(biāo)準(zhǔn)；Pi＞1時(shí)，表示土壤重金屬含量超過標(biāo)準(zhǔn)。
綜合污染指數(shù)PN法公式如下：
式中，Piave為平均單項(xiàng)重金屬指數(shù)；Piamx為最大單項(xiàng)重金屬指數(shù)。
綜合指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。
2．3．2 生態(tài)危害指數(shù)法 本研究采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)泊江海子流域土壤重金屬存在的潛在生態(tài)危害進(jìn)行評(píng)價(jià)。該方法從各個(gè)重金屬具有的生物毒性角度考慮，不僅利用Eir定量的方法反映某種污染物的潛在生態(tài)危害的程度，同時(shí)利用RI反映了多種污染物的綜合生態(tài)影響［17］。
其計(jì)算公式為：
Eir＝Tir·Pi；RI＝∑Eir （3）
式中，Pi為i金屬的污染指數(shù)；Eir為i金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Tir為重金屬的毒性系數(shù)；RI為多種重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。
根據(jù)Hakanson的研究，7種重金屬的毒性系數(shù)分別為：THg＝40，TAs＝10，TNi＝TPb＝TCu＝5，TCr＝2，TZn＝1［16］。土壤重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示：
3 結(jié)果與分析
3．1 土壤重金屬統(tǒng)計(jì)
3．1．1 重金屬含量分析 經(jīng)過對(duì)泊江海子流域54個(gè)土壤樣品的分析，7種重金屬含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表3。土壤中各種重金屬的含量均值從大到小依次為：Zn（79．60 mg／kg）、Cr（56．40 mg／kg）、Ni（12．89 mg／kg）、As（12．48 mg／kg）、 Cu（8．34 mg／kg）、Pb（6．60 mg／kg）、Hg（0．03 mg／kg）。As、Zn的含量平均值均超過了內(nèi)蒙古地區(qū)、全國(guó)和世界土壤背景值［18］，As的含量均值約為內(nèi)蒙古土壤背景值的2倍， Zn的含量均值約為內(nèi)蒙古地區(qū)和世界土壤環(huán)境背景值的1．5倍，與全國(guó)的土壤背景值含量相近；研究區(qū)Hg的平均含量與內(nèi)蒙古地區(qū)土壤背景值基本相同；僅為全國(guó)和世界土壤Hg含量的1／2左右；Cr含量高于內(nèi)蒙古地區(qū)土壤背景值，比全國(guó)均值略低； Cu、Ni、Pb含量均值遠(yuǎn)低于內(nèi)蒙古地區(qū)、全國(guó)、世界土壤的背景值，3種重金屬的4個(gè)背景值含量從低到高均依次為泊江海子流域、內(nèi)蒙古地區(qū)、全國(guó)、世界。與國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618－1995）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相比，各重金屬均值均未超標(biāo)，但個(gè)別采樣點(diǎn)重金屬含量超標(biāo)，其中Zn的超標(biāo)率最高為15．1％。
變異系數(shù)反映一個(gè)數(shù)據(jù)集變異性程度，變異系數(shù)≤0．1為弱變異性，0．1＜變異系數(shù)＜1為中等變異性，變異系數(shù)≥1為強(qiáng)變異性［19］。7種重金屬元素的變異系數(shù)均相對(duì)較大（0．39～1．75），均在中等變異以上，Zn達(dá)到強(qiáng)變異性，表明研究區(qū)內(nèi)土壤各重金屬，尤其是Zn濃度波動(dòng)程度較大。
利用皮爾遜相關(guān)性檢驗(yàn)對(duì)7種重金屬之間的線性關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果如表4所示。在7種重金屬之間，Cr和Pb、Zn存在0．01水平上的顯著負(fù)相關(guān)，Pb、Zn之間存在顯著正相關(guān)；Cr和Ni之間存在顯著正相關(guān)性，Cu和Ni之間存在極顯著正相關(guān)，As、Hg與其他重金屬元素之間沒有顯著的相關(guān)性。
3．1．2 重金屬分布特征 為了更加清晰表述各重金屬在整個(gè)流域的濃度分布狀況，研究利用ArcGIS10．1克里格插值法繪制出各重金屬在研究區(qū)內(nèi)的含量分布圖（圖3-圖9）。
根據(jù)濃度分布圖發(fā)現(xiàn)重金屬含量分布規(guī)律如下：Ni在雞溝河和烏爾圖河兩條主要河流的中上游地區(qū)濃度較低，在泊江海子周圍不斷增大，說明河流對(duì)Ni的富集作用比較明顯，順著河水的流向，造成Ni濃度在地表水匯集地泊江海子變大；Cu在整個(gè)流域分布規(guī)律整體為從流域四周到桃阿海子附近逐漸升高，Cu的分布主要和海拔高度有關(guān)，即隨著高度的降低，Cu濃度逐漸增加；從區(qū)域的東北部向西南部，Cr含量總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；As分布規(guī)律與Cr基本相反，從北部到南部含量逐漸下降；Hg在整個(gè)流域內(nèi)含量較小，分布狀況基本沒有變化；Pb濃度從西北和東南方向向流域中心先減小再增大；Zn濃度從西北向東南方向逐漸升高，同時(shí)在研究區(qū)正北部地區(qū)濃度存在較大處。
3．2 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果
由表5可知，7種重金屬的單因子指數(shù)平均值從大到小依次為As（0．83）、Zn（0．80）、Cr（0．63）、Ni（0．32）、Cu（0．24）、Hg（0．22）、Pb（0．19），按照單因子指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)所屬等級(jí)均為安全。從各重金屬的指數(shù)分布來看，Ni、Pb、Cu、Hg除極少采樣點(diǎn)為尚清潔，其余均為安全狀態(tài)；Cr、As指數(shù)主要分布在安全和尚清潔區(qū)域，只有少部分為輕污染；Zn大部分處于安全水平，有7個(gè)采樣點(diǎn)濃度超過標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)到2倍以上。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，泊江海子流域目前除受到生活、農(nóng)業(yè)等人為影響之外，附近無可導(dǎo)致各重金屬污染的工廠、產(chǎn)業(yè)。本次研究各重金屬濃度接近該地區(qū)本底值，部分重金屬濃度偏高除了與該地區(qū)土質(zhì)等自然原因有密切聯(lián)系，還可能與生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)例如農(nóng)藥的使用和農(nóng)田的灌溉等有關(guān)。
研究區(qū)綜合污染指數(shù)的范圍是0.31~3.73，反映各采樣相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的污染水平各不相同，且差異明顯，綜合指數(shù)平均值為0．95，尚為清潔水平。通過圖10綜合指數(shù)分布圖可得，相對(duì)于國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在整個(gè)流域北部、西北部、中部土壤較清潔，從北至南土壤質(zhì)量逐漸下降，東南角地區(qū)的土壤綜合指數(shù)均大于1，處于輕微以上污染水平，面積約為整個(gè)流域1／3以上。同各重金屬濃度分布圖相比較，綜合指數(shù)的分布狀況與Zn空間濃度分布規(guī)律相似，說明Zn含量高低對(duì)研究區(qū)的綜合污染指數(shù)空間的分布影響較大，為影響土壤質(zhì)量的主導(dǎo)因素。
3．3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
由圖11可知，泊江海子流域各重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)由大到小為Hg、As、Cu、Cr、Pb、Zn、Ni，其中，Hg的部分采樣點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為中等生態(tài)危害級(jí)別，是研究區(qū)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要來源，屬于重金屬污染的優(yōu)先修復(fù)對(duì)象，對(duì)綜合潛在風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為59．17％；As僅30號(hào)采樣點(diǎn)為中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)綜合潛在風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為27．72％；其余5種重金屬的值很低，主要集中在0～7，基本不存在潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。泊江海子流域綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（RI）在56．36～188．26，平均為85．98，結(jié)果表明整個(gè)泊江海子流域土壤中重金屬基本不存在綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)RI風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分，11％的樣點(diǎn)呈現(xiàn)中等潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，89％的樣點(diǎn)存在輕微潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
單因子污染指數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、綜合污染指數(shù)和RI之間存在根本上的差異，主要是受到重金屬毒性系數(shù)影響，在研究區(qū)內(nèi)Hg雖然濃度較低，但毒性系數(shù)最高（THg＝40），因此潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最大，反之，雖然Zn濃度明顯高于標(biāo)準(zhǔn)值，由于Zn的生物毒性系數(shù)最低（TZn＝1），所以其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)降至最低。Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法在考慮重金屬濃度基礎(chǔ)上，更結(jié)合了不同重金屬的生物毒性因素，相比較而言其結(jié)果更準(zhǔn)確［20］。
4 結(jié)論
1）對(duì)泊江海子流域的土壤7種重金屬進(jìn)行分析，其均值均低于國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618－1995）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；除Zn、Pb、Cr含量較大外，其余元素含量基本小于內(nèi)蒙古土壤背景值；在研究區(qū)內(nèi)各重金屬的含量變異系數(shù)均為中等以上變異。
2）土壤各重金屬元素的單因子指數(shù)均值從大到小依次為As、Zn、Cr、Ni、Cu、Hg、Pb，均小于1；綜合指數(shù)平均值為0．95，說明整個(gè)研究區(qū)土壤為尚清潔狀態(tài)；該流域從西北向東南土壤環(huán)境質(zhì)量逐漸下降，約1／3以上面積土壤未達(dá)到尚清潔標(biāo)準(zhǔn)，Zn含量是影響整個(gè)流域土壤質(zhì)量的主導(dǎo)因素。
3）生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分析表明，除部分土樣Hg存在中等、強(qiáng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，其他元素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)輕微；Hg、As為綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)主要貢獻(xiàn)元素，貢獻(xiàn)率分別為59．17％、27．72％；綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（RI）均值為85．98，該流域處于輕微生態(tài)危害等級(jí)。
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指示生物又叫生物指示物(BiologicalIndicator，Bioindicator)，是指在一定地區(qū)范圍內(nèi)，能通過特性、數(shù)量、種類或群落等變化，指示環(huán)境或某一環(huán)境因子特征的生物［1］。使用生物體來對(duì)環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)的歷史由來已久。早在古希臘時(shí)期，亞里士多德就把淡水魚放到鹽水中，觀察其行為。在工業(yè)革命時(shí)期，金絲雀被放到地下煤礦中，工人通過觀察金絲雀的特殊反應(yīng)，及時(shí)離開煤礦避險(xiǎn);20世紀(jì)初期，歐美生物學(xué)家為了應(yīng)對(duì)河流湖泊污染，開始研究利用水生生物監(jiān)測(cè)水環(huán)境污染。中國(guó)開展指示生物監(jiān)測(cè)河流污染研究是從20世紀(jì)80年代開始的，到目前還沒有完善的監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系，尚需進(jìn)一步發(fā)展研究。使用指示生物監(jiān)測(cè)方法，監(jiān)測(cè)水體重金屬污染狀況，有著傳統(tǒng)理化監(jiān)測(cè)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在［2］:(1)反映生物學(xué)效應(yīng)。常規(guī)分析技術(shù)只說明污染程度偏離正常值，常常忽視生物個(gè)體以及種群對(duì)外源性污染物的效應(yīng);(2)靈敏性。重金屬在一般水體中，濃度很低，Cu、As、Cd、Hg在水體中的濃度通常在1×10－2～10μg/L之間，甚至在檢測(cè)限以下。生物監(jiān)測(cè)利用生物對(duì)重金屬的靈敏性、富集、放大作用，準(zhǔn)確快速監(jiān)測(cè)出水體中重金屬的污染狀況;(3)長(zhǎng)期性。指示生物可以持續(xù)監(jiān)測(cè)水體，可以反映出劑量小，長(zhǎng)期作用的慢性毒性效應(yīng);(4)綜合性。重金屬在生物體內(nèi)可以表現(xiàn)為協(xié)同效應(yīng)或拮抗效應(yīng)等復(fù)合污染效應(yīng)，指示生物可以反映出重金屬對(duì)其的綜合效應(yīng);(5)范圍廣。(6)成本低。
2指示生物的分類
生物監(jiān)測(cè)是使用活著的生物獲得定量的環(huán)境變化信息，而這些環(huán)境變化往往來自于人為活動(dòng)。指示生物是生物監(jiān)測(cè)的重要組成部分，根據(jù)物種不同，指示生物可以分為動(dòng)物、植物、微生物。根據(jù)不同的環(huán)境介質(zhì)，指示生物又可分為土壤、大氣、水體生物。根據(jù)生態(tài)學(xué)層次不同，可以分為個(gè)體以及系統(tǒng)水平上的指示生物;種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)水平上的指示生物［3］。由于重金屬在不同的生態(tài)學(xué)層次中有不同的表達(dá)特征，掌握這些特征，對(duì)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)重金屬污染有重要作用。
2．1個(gè)體、系統(tǒng)水平上的指示生物研究
2．1．1水生植物監(jiān)測(cè)重金屬研究水生植物是指能正常生長(zhǎng)在水中的植物。按照水生植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生活習(xí)性，水生植物可以分為三類:水生維管植物、水生蘚類、高等藻類。底棲植物長(zhǎng)期暴露在水環(huán)境中，能直接吸收水體和沉積物中的污染物，而積累的重金屬元素在其體內(nèi)不表現(xiàn)出生物響應(yīng)［4］。然而，環(huán)境重金屬的壓力會(huì)導(dǎo)致部分水生植物出現(xiàn)生理變化和生理功能減弱［5］，對(duì)指示生物的監(jiān)測(cè)，就是監(jiān)測(cè)其生理變化和生理功能改變，以反映水體重金屬的污染狀況。水生維管植物通過發(fā)達(dá)的根系和葉子吸收水體中重金屬，結(jié)合其定棲的習(xí)性，使其適用于監(jiān)測(cè)水環(huán)境狀況的變化［6］。Fawzy等［7］研究6種水生維管植物富集重金屬能力，發(fā)現(xiàn)維管植物提供一種具有成本效益的方式來監(jiān)測(cè)水體重金屬污染。Magdalena等研究波蘭南部沿海地區(qū)多種水生植物對(duì)汞的累積性時(shí)，發(fā)現(xiàn)開花維管植物體內(nèi)汞濃度隨著河流中汞濃度上升而增加。苔蘚植物自1971年Goodman等人發(fā)明蘚袋法監(jiān)測(cè)重金屬開始，蘚袋法在世界范圍得到了廣泛應(yīng)用。有研究表明，蘚袋法對(duì)于河流重金屬的慢性污染有良好的監(jiān)測(cè)效果。藻類植物種類繁多，主要有硅藻、綠藻、藍(lán)藻等。藻類吸收重金屬后，將影響藻類蛋白質(zhì)合成以及酶活性，引起藻類生長(zhǎng)代謝與生理功能紊亂、抑制光合作用、減少細(xì)胞色素、導(dǎo)致細(xì)胞畸變、組織壞死、甚至使機(jī)體死亡。同種重金屬由于價(jià)態(tài)、化合態(tài)和結(jié)合態(tài)的不同，藻類吸收后引起的毒性也不同，藻類監(jiān)測(cè)重金屬就是利用這種特異性。LalitK等利用硅藻監(jiān)測(cè)恒河重金屬Cu和Zn，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜發(fā)生畸變，表明硅藻細(xì)胞膜形態(tài)異?？梢杂脕肀O(jiān)測(cè)水體重金屬污染。Chakraborty使用海底藻類監(jiān)測(cè)海洋重金屬污染，發(fā)現(xiàn)綠藻和褐藻能高度富集重金屬，可以作為潛在生物指示物用于指示重金屬污染。
2．1．2水生動(dòng)物監(jiān)測(cè)重金屬研究水生動(dòng)物是生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分，最常見的是魚類，此外還有腔腸動(dòng)物，如?？?、海蜇、珊瑚蟲;軟體動(dòng)物，如烏賊、章魚;甲殼動(dòng)物，如蝦、蟹;其他動(dòng)物，如海豚、鯨(哺乳動(dòng)物)、龜(爬行動(dòng)物)等其他生物。水生動(dòng)物往往能夠積累某些重金屬，對(duì)重金屬毒性作出相應(yīng)的行為反應(yīng)或表現(xiàn)出某種遺傳特征，因此，這一類水生動(dòng)物能成為監(jiān)測(cè)重金屬污染的生物指示物。在突發(fā)性重金屬污染脅迫下，水生動(dòng)物常常能作出生物學(xué)行為反應(yīng)。水生動(dòng)物行為反應(yīng)能直觀、快速地反映水質(zhì)變化，常見的指標(biāo)有呼吸、生長(zhǎng)、心率、求偶行為和游動(dòng)行為等。Gendusa發(fā)現(xiàn)黑鱒暴露在Cr6+環(huán)境中時(shí)，快速的胸鰭運(yùn)動(dòng)能作為外部生物標(biāo)識(shí)監(jiān)測(cè)Cr。Svecevicius等研究虹鱒魚在Cr6+脅迫下的行為變化，發(fā)現(xiàn)虹鱒魚的游動(dòng)行為隨著Cr6+濃度增加而增加。黃東龍對(duì)斑馬魚行為反應(yīng)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)在Zn2+和Cr6+的突發(fā)性脅迫下，其行為反應(yīng)快速而且敏感，表明斑馬魚的行為變化能對(duì)突發(fā)性重金屬污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提供早期預(yù)警。
2．2種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)水平上指示生物研究重金屬對(duì)生物的有害性研究往往側(cè)重個(gè)體或細(xì)胞水平，然而不同水平上的生物有害效應(yīng)具有非線性的層次性，即高一級(jí)的生物水平上的效應(yīng)可能具有不能從次一級(jí)水平上得到的預(yù)測(cè)的新特征。如生物標(biāo)志物的研究集中在細(xì)胞水平上，通常不能直接擴(kuò)展到個(gè)體甚至種群水平上，因?yàn)榧?xì)胞水平的毒性效應(yīng)可能被組織的補(bǔ)償機(jī)制所掩蓋。同樣，個(gè)體的重金屬濃度、行為特征等參數(shù)并不能直接推移到種群水平上，要監(jiān)測(cè)水體重金屬的生物效應(yīng)，更需要關(guān)注種群、群落甚至生態(tài)系統(tǒng)上的生物監(jiān)測(cè)研究。生物在重金屬脅迫作用下，群落內(nèi)不同生物具有不同的響應(yīng)，尤其是長(zhǎng)時(shí)間低劑量暴露的情況下，群落種數(shù)發(fā)生變化，同時(shí)群落結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，敏感種減少，耐受性種成為優(yōu)勢(shì)種。常用的利用微生物群落監(jiān)測(cè)水體重金屬的方法是國(guó)標(biāo)PFU法(GB/T12990－91)。PFU(polyure-thanefoamunit，聚氨酯泡沫塑料塊)法就是將PFU浸沒在水中，利用PFU的小孔徑(約150μm)，采集微型生物群落，并評(píng)價(jià)水質(zhì)。研究表明，高濃度重金屬影響底棲生物和浮游生物的多樣性。
3對(duì)指示生物進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的應(yīng)用研究
通過指示生物監(jiān)測(cè)獲得的環(huán)境狀況，往往是生物體內(nèi)重金屬濃度的數(shù)值，還需要使用適合的評(píng)價(jià)方法反映當(dāng)前環(huán)境的污染程度，以及后期可能帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，提出合理的控制對(duì)策。當(dāng)前水體重金屬評(píng)價(jià)往往局限于對(duì)當(dāng)前濃度的評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)與否，忽視了長(zhǎng)期低劑量暴露下造成的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)指示生物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)有利于量化這一不確定性的風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可分為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是一個(gè)預(yù)測(cè)環(huán)境污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)或其中某些部分產(chǎn)生有害影響可能性的過程。環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是以風(fēng)險(xiǎn)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，把人體健康和環(huán)境污染相聯(lián)系，通過定量描述在污染環(huán)境中人暴露所受危害的風(fēng)險(xiǎn)。
3．1指示生物在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用目前，這些水生生物重金屬評(píng)價(jià)方法均能反映區(qū)域水質(zhì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，實(shí)際應(yīng)用中，為了更全面評(píng)估各種風(fēng)險(xiǎn)水平，常常同時(shí)使用多種評(píng)價(jià)方法。其次，還有基于種群、群落的生物評(píng)價(jià)方法，如對(duì)于水體物種種群豐度、敏感種的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，常采用生物評(píng)價(jià)指數(shù)。生物評(píng)價(jià)指數(shù)有很多，如基于敏感種和耐污種的出現(xiàn)與否構(gòu)建的指數(shù)BMWP(Bi-ologicalMonitoringWorkingParty)、基于物種的耐污值及其在群落中的重要性構(gòu)建的FBI(FamilyBioticIndex)指數(shù)、基于物種豐度和耐污值構(gòu)建的BI(Biot-icIndex)指數(shù)等。這些評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)各種環(huán)境問題的靈敏性不一，有研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)BI指數(shù)可以有效指示酸污染與氨氮污染，BI指數(shù)可以評(píng)估流域土地利用和重金屬污染對(duì)河流生態(tài)的影響。
3．2指示生物在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)將人體健康和環(huán)境污染聯(lián)系在一起，定量估算有害物質(zhì)對(duì)人體健康的危害程度，并提出減小環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)的對(duì)策。指示生物能用于評(píng)估重金屬對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)水平，為食用水生生物、消費(fèi)水產(chǎn)品人群提出早期預(yù)警以及安全指導(dǎo)。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的程序分為:危害鑒定、劑量反應(yīng)評(píng)估、接觸評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定等四個(gè)階段。目前，健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法已被法國(guó)、荷蘭、日本、中國(guó)等許多國(guó)家和一些國(guó)際組織如經(jīng)濟(jì)發(fā)展與合作組織(OECD)、歐洲經(jīng)濟(jì)共同體(EEC)等所采用。計(jì)算生物體內(nèi)重金屬的潛在非致癌風(fēng)險(xiǎn)值，通常使用目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)(THQ)，而致癌風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算，則使用致癌系數(shù)(CR)表示。在重金屬防治對(duì)策制定的過程中，必須考慮重金屬對(duì)人體的危害程度，指示生物的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)能科學(xué)地評(píng)估其風(fēng)險(xiǎn)值，從而指導(dǎo)決策的制定。
