近日，生態環境部南京環境科學研究所土壤中心鄭麗萍助理研究員在國內中文核心期刊《生態毒理學報》“土壤環境基準與風險評估”專輯發表了題為《基于保護生態的土壤基準值制訂關鍵技術研究—以美國和澳大利亞為例》的學術論文。

文中對美國和澳大利亞基于保護生態的土壤基準制訂關鍵技術進行系統總結凝練，從兩國的制訂策略和關鍵推導方法等方面進行詳細闡述，比對了兩國的基準值制訂技術要點。同時，結合我國具體國情與土壤分布特點，給出了我國當前土壤基準研究的科研建議與意見。

引 言

土壤環境基準指土壤中物理、化學等要素對土壤生物、作物、健康或使用功能不產生不良或有害影響的最大限值或臨界含量。根據不同保護對象和受體，可分為保護農產品安全、保護人體健康、保護生態受體、保護地下水的土壤環境基準等。

土壤基準研究是一項科學性的研究工作，主要體現技術性與科學性，較少考慮經濟和社會因素，而土壤環境質量標準的制訂是在土壤基準研究結果的基礎上，綜合考慮經濟和社會因素后提出的一系列可服務于環境管理的值，二者存在聯系而不完全等同。

土壤環境基準是土壤環境質量標準制修訂、土壤環境質量評價和監管的重要科學依據，加強土壤基準研究工作可為我國相關標準的制訂提供數據支持。

主要內容

一、美國土壤生態篩選值制訂的關鍵技術

1、采用數據打分制獲取推導篩選值的核心數據

土壤生態篩選值(Eco-SSL) 由美國環境保護局(US EPA) 制訂，US EPA 首先通過一系列嚴格的篩選程序，篩選出可信度較強的文獻數據。其中必須包含土壤理化性質數據，包括土壤pH 和有機質百分比。如果土壤pH

2、美國的Eco-SSL 制訂未考慮土壤微生物過程，但考慮了對野生生物的保護

美國的Eco-SSL 的保護對象主要考慮了植物、土壤無脊椎動物和野生動物( 鳥類和哺乳動物) ，但未考慮土壤微生物過程。其中，推導保護野生生物的土壤生態篩選值(Eco-SSL)采用了野生生物風險模型。野生生物受體主要通過兩個暴露途徑接觸土壤污染物：(1)進食時偶然攝入土壤；(2)攝入富集了土壤污染物的食物。通過這兩種途徑分別按照公式計算土壤篩選值。

3、美國的Eco-SSL 定位為場地初步篩查，不作為保護生態的土壤修復目標值

Eco-SSL 用于場地初步篩查判斷污染物對土壤的生態風險，從生態風險角度初步對土壤污染物進行篩選，在特殊場地需根據特定導則進行詳細生態風險評估，進一步確定特定潛在污染物( contaminants of potential concern，COPCs) 的環境風險。US EPA 在指導文件中明確指出，Eco-SSLs 不可用作清潔修復目標值，也不能將其修改后用作聯邦清潔修復標準。US EPA 強調土壤Eco-SSL 用于指導識別可能對陸生生態受體產生不可接受風險的污染物，不能替代US EPA 現有的法規或規章，它對US EPA、美國各州或監管社區不具有法律約束力。

二、澳大利亞如讓生態調查值制定的關鍵技術

1、澳大利亞土壤生態調查值的制訂考慮了土壤背景值

澳大利亞基于保護生態的土壤基準值在該國被叫做生態調查值(ecological investigation levels，EILs)，該推導方法關鍵是規定了用來推導EILs 的數據必須是外源添加到土壤中以引起毒性的污染物含量，不可使用野外污染土壤的生物毒性數據。當使用這些毒性數據時，結果值稱為添加污染物水平(added contaminant level，ACL) 。

由于土壤中某些元素本身存在背景值，澳大利亞在制訂土壤EILs 的時候考慮了土壤背景值的因素，在ACL 中加入一個被調查土壤的環境背景值(ambient background concentration，ABC) 來計算EILs，表達公式為：EILs =ACL+ABC

式中：EILs 為生態調查值；ACL 為添加污染物水平；ABC 為土壤環境背景值。澳大利亞的EILs 的推導方法如圖所示。

圖1 澳大利亞生態調查值（EILs）的推導方法示意圖

注：AF表示評估系數，SSD表示物種敏感分布法，ACL 表示添加污染物水平；綠色箭頭表示前一個問題回答為“是”時的路徑，紅色箭頭表示前一個問題回答“否”時的路徑，藍色箭頭表示沒有選擇的路徑。

2、使用土壤理化性質計算特定土壤的ACL

澳大利亞使用了包含土壤的理化性質(pH、陽離子交換量和粘土含量) 多元模型用于計算特定土壤的ACL。在這種方法中，不同理化性質的土壤具有不同的污染物EIL，而不是每種污染物的只有一個通用EIL值，即每種污染物的EIL 值不唯一。

3、使用數據歸一化模型對毒性數據進行校正

由于土壤的異質性，澳大利亞采用了數據歸一化的方法對不同土壤的生物毒性數據進行校正，使用校正過的數據通過物質敏感性分布(SSD) 法推導EILs。該國導則中納入了不同研究團隊開發的土壤與生物毒性關系的經驗模型。經驗模型利用土壤的物理化學性質(例如土壤pH值和有機碳含量) 預測單一污染物對單一物種的毒性。通過使用歸一化關系方程表達土壤特性對毒性數據的影響，以此來使毒性數據反映試驗物種的固有敏感性。

4、根據不同用地類型確定物種保護水平

澳大利亞為3種用地方式設置開發了EILs：(1) 具有生態價值的地區；(2) 城市住宅區和公共區域；(3) 商業和工業用地。EILs 不適用于農用地土壤，農用地土壤需要評估污染物對植物的毒性、植物污染物吸收富集和土壤類型等因素。

一般土地使用設置的保護級別為：具有生態價值的地區物種保護水平為99%；城市住宅區和公共開放空間物種保護水平為80%；商業和工業用地的物種保護水平為60%。當污染物存在生物放大效應時，保護水平將相應增加5%。

EILs 在土壤的適用深度為地面以下2m，地面以下2m為大多數生物物種的根系區和生物居住區。干旱地區的生物物種的根滲透率可能更大，具體考慮可能應用到地表以下3m。

三、兩國制訂保護生態受體的土壤基準值技術要點比較

對上述2個國家制訂基于保護生態的土壤基準值的技術要點進行比較可以看出，兩國的基準名稱、保護對象、毒理數據處理措施等有一定差異，這與各國的具體制定策略有密切關聯，有些國家在制定土壤基準值時已考慮了土地利用方式。作者認為由于不同的土地后續利用方式存在差異,在推導土壤基準值的時候建議考慮土地利用方式的差別。同時，毒理數據的選擇與甄別直接關系到基準值制訂的科學性、合理性，建議借鑒各國對毒理數據的篩選方法對數據進行科學選擇。

表1 兩國制訂保護生態受體的土壤基準值技術要點比較

結 論

1. 美國對于數據的打分制優先選擇生物有效性高的土壤，未體現土壤理化性質的差異性。

美國推導Eco-SSL優先選擇具有較高生物有效性的土壤的毒性數據，采用土壤生物有效性最高(如4≤土壤pH<5、土壤有機質<2%)的所有生物毒性數據的幾何平均值計算Eco-SSL，如果有效數據少于3個，可從土壤生物有效性次高的土壤中(如5.5<土壤pH<7、土壤有機質<2%)尋找生物毒性數據。此類推導方法會導致所推導的土壤基準是基于生物有效性較高的土壤毒性數據獲得，生物有效性低的土壤未有相應的土壤基準值。

我國幅員遼闊，由于地域的差異，不同省份的土壤理化性質差異明顯，如果采用美國的生物毒性數據打分制，某些土壤生物有效性低的省份的土壤毒性數據不會被納入基準值制訂基礎毒性數據的考慮范疇，導致所推導的基準值較為嚴格，如果在我國北方土壤生物有效性低的地區按照此基準值參照執行環境管理，可能造成“過保護”的情況。因此，建議因地制宜，分區域制訂土壤環境基準。如我國農用地標準(GB15618-2018)采用了分4檔pH(pH<5.5，5.5≤pH<6.5，6.5≤pH<7.5，pH>7.5)分別制訂了我國的農用地土壤篩選值，筆者建議我國的基準研究應借鑒農用地標準的制訂經驗開展相應的基準研究工作，分區域進行土壤基準的針對性研究。

2. 澳大利亞采納本國不同團隊開發的經驗模型存在一定的限制性和不確定性。

澳大利亞在其生態調查值制訂過程中，采用了本國研發團隊所開發的經驗模型，納入了對土壤理化性質制訂不唯一的生態調查值(EILs)，其方法值得我國學者參考與借鑒。但其模型涵蓋的生物物種相對有限，導致生物毒性數據使用模型的歸一化后結果存在一定的不確定性；使用包含土壤理化參數的經驗模型，模型本身存在一定的不確定因素。使用經驗模型進行生物毒性數據校正，可能與實際土壤生物毒性試驗結果有所偏差，高估或者低估化學物質在不同土壤中的毒性，建議對不同開發團隊的經驗模型進行科學的甄別與采用。

3. 建議我國針對本國的土壤生物毒性數據進行集成，形成共享數據平臺，為土壤基準研究提供高質量的基礎生物毒性數據。

我國針對土壤生態毒理已開展了大量基礎科研工作，相關研究成果發表在國內外期刊，可在中國知網、Web of Science等國內外相關數據庫進行查閱。建議我國參考ECOTOX的數據收錄方法整理我國已發表的陸生生物毒性數據，對我國的土壤生物毒性數據進行集成，利用大數據、云計算等數據處理技術建立中國生態毒性數據平臺，為我國土壤基準研究提供高質量的土壤基礎生物毒性數據支持。