《基于生態(tài)安全的土壤鎘、銅、鋅、鉛、砷閾值》

編制說(shuō)明

中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所

中華人民共和國(guó)生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所

南京大學(xué)

I

1任務(wù)來(lái)源

我國(guó)在2014年首次發(fā)布了《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》（HJ25.3-2014），

并根據(jù)該導(dǎo)則在2018年發(fā)布了《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)

（試行）》（36600-2018），《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》

（15618-2018），規(guī)定了國(guó)家級(jí)的建設(shè)用地和農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值和管制

值。然而，目前我國(guó)現(xiàn)行的土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)主要基于食物鏈累積和人體健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)

行推導(dǎo)，缺乏保護(hù)土壤生態(tài)受體和生態(tài)過(guò)程的閾值研究，并且沒(méi)有充分考慮我國(guó)

的國(guó)情和區(qū)域土壤特征，導(dǎo)致土壤環(huán)境保護(hù)存在著“欠保護(hù)”和“過(guò)保護(hù)”的問(wèn)

題。因此，結(jié)合我國(guó)場(chǎng)地土壤環(huán)境特征及管理需求，開(kāi)展基于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的土壤環(huán)

境閾值的研究與制定工作。項(xiàng)目承擔(dān)單位為中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所、中華人

民共和國(guó)生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所、中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院。

2制定標(biāo)準(zhǔn)的必要性和意義

根據(jù)中共中央、國(guó)務(wù)院于2021年11月2日發(fā)布的《關(guān)于深入打好污染防治

攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見(jiàn)》，改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量被確定為核心目標(biāo)之一。在這份文件中，指

出到2025年，生態(tài)環(huán)境應(yīng)持續(xù)改善，生態(tài)環(huán)境治理體系應(yīng)更加完善，生態(tài)文明

建設(shè)應(yīng)取得新的進(jìn)步。因此，基于保護(hù)生態(tài)環(huán)境的土壤污染物閾值研究成為加強(qiáng)

我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要任務(wù)之一。推導(dǎo)基于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的土壤污

染物閾值，是深入推進(jìn)污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的關(guān)鍵之一。

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，盡管我國(guó)早已提出要開(kāi)展針對(duì)保護(hù)土壤生態(tài)受體和功能的

生態(tài)安全閾值研究工作，但由于缺乏針對(duì)生態(tài)安全的環(huán)境技術(shù)框架和方法體系，

迄今為止還沒(méi)有建立針對(duì)生態(tài)安全的土壤重金屬閾值，嚴(yán)重制約土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的

精準(zhǔn)評(píng)估。通過(guò)建立基于生態(tài)安全的土壤重金屬閾值，可以推動(dòng)生態(tài)環(huán)境的持續(xù)

改善，實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)。這項(xiàng)工作對(duì)于加強(qiáng)我國(guó)的土壤環(huán)境管理、生態(tài)環(huán)境保

護(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

3主要起草過(guò)程

1

2021年3月，科技部發(fā)布了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“場(chǎng)地土壤污染成因與治理

技術(shù)”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南，圍繞國(guó)家場(chǎng)地土壤污染防治的重大科

技需求，設(shè)立了“場(chǎng)地土壤環(huán)境容量與承載力量化方法（基礎(chǔ)研究類(lèi)）”項(xiàng)目。

2021年12月，中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心對(duì)“場(chǎng)地土壤環(huán)境容量與承載力

量化方法（2021YFC1809100）”正式立項(xiàng)，該項(xiàng)目由牽頭單位中國(guó)科學(xué)院南京土

壤研究所，聯(lián)合南京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院、

生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)共同實(shí)施。項(xiàng)目圍繞差異化的土

地開(kāi)發(fā)利用和土壤質(zhì)量改善需求，基于區(qū)域、土壤類(lèi)型和自然環(huán)境條件，解析場(chǎng)

地土壤污染物交互作用和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵參數(shù)，構(gòu)建場(chǎng)地土壤污染物環(huán)境容量和

承載力的量化評(píng)價(jià)框架；研究區(qū)域尺度土壤污染物環(huán)境容量的精細(xì)化核算方法，

開(kāi)發(fā)兼顧區(qū)域性及動(dòng)態(tài)性的土壤承載力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和定量評(píng)價(jià)模型；研究構(gòu)建

支撐區(qū)域土壤環(huán)境容量與承載力估算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)；基于土壤環(huán)境容量和承載

力，提出區(qū)域土地開(kāi)發(fā)利用和保護(hù)的優(yōu)化策略。

2022年3月，成立標(biāo)準(zhǔn)編制組，正式開(kāi)展基于生態(tài)安全的土壤鎘、銅、鋅、

鉛、砷閾值的研究與制定工作。

2024年8月，編制組初步確定了基于生態(tài)安全的土壤鎘、銅、鋅、鉛、砷閾

值，并形成《基于生態(tài)安全的土壤鎘、銅、鋅、鉛、砷閾值》。

4制定標(biāo)準(zhǔn)的原則和依據(jù)

4.1制定原則

依法依規(guī)：以《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》《中華人民共和國(guó)土壤污染防

治法》《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》等我國(guó)現(xiàn)行的環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)、政策、條例、

標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定和要求為主要依據(jù)，確保土壤環(huán)境閾值的制定與修訂符合國(guó)家法

律法規(guī)的要求。

國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)借鑒：通過(guò)系統(tǒng)查閱世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家如荷蘭、美國(guó)、英國(guó)、加

拿大、澳大利亞和新西蘭等的土壤環(huán)境閾值和標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)原文件，從理論方法、敏

感受體、暴露情景、用地類(lèi)型劃分、推導(dǎo)流程及應(yīng)用等方面進(jìn)行梳理和比較，充

分借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指南的經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)的土壤環(huán)境閾值制定提供參考。

2

因地制宜：制定基于生態(tài)安全的土壤環(huán)境閾值時(shí)，應(yīng)考慮國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)

展需求，確保閾值的可行性與實(shí)用性。土壤環(huán)境閾值是構(gòu)建國(guó)家生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防

范體系的重要基石，也是制修訂環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。因此，制定的

閾值應(yīng)因地制宜，適應(yīng)不同區(qū)域和場(chǎng)地的特點(diǎn)，確保土壤環(huán)境閾值的科學(xué)性和實(shí)

用性。

科學(xué)性與可行性：充分吸收國(guó)內(nèi)土壤環(huán)境閾值相關(guān)的最新研究成果，以科學(xué)

為準(zhǔn)則，兼顧合理性和可行性。相關(guān)基準(zhǔn)研究需要具備長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和足夠的

數(shù)據(jù)支持，確保我國(guó)環(huán)境質(zhì)量閾值的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和實(shí)用性。同時(shí)，考慮我國(guó)

的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展水平和相關(guān)方的承受能力，建立健全我國(guó)場(chǎng)地土壤環(huán)境閾值研

究體系。

4.2編制依據(jù)

GB/T1.1標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則

GB/T7714信息與文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則

GB/T17138土壤質(zhì)量銅、鋅的測(cè)定火焰原子吸收分光光度法

GB/T17141土壤質(zhì)量鉛、鎘的測(cè)定石墨爐原子吸收分光光度法

GB/T21010土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)

GB/T21759化學(xué)品慢性毒性試驗(yàn)方法

GB/T21809化學(xué)品蚯蚓急性毒性試驗(yàn)

GB/T21810化學(xué)品鳥(niǎo)類(lèi)日糧毒性試驗(yàn)

GB/T21811化學(xué)品鳥(niǎo)類(lèi)繁殖試驗(yàn)

GB/T22105.2土壤質(zhì)量總汞、總砷、總鉛的測(cè)定原子熒光法第2部分:土

壤中總砷的測(cè)定

GB/T27851化學(xué)品陸生植物生長(zhǎng)活力試驗(yàn)

GB/T31270.9化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則第9部分：鳥(niǎo)類(lèi)急性毒性試

驗(yàn)

GB/T31270.15化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則第15部分：蚯蚓急性毒性

試驗(yàn)

GB/T31270.16化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則第16部分：土壤微生物毒

3

性試驗(yàn)

GB/T32720土壤微生物呼吸的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法

GB/T32723土壤微生物生物量的測(cè)定底物誘導(dǎo)呼吸法

GB/T35514化學(xué)品線(xiàn)蚓繁殖試驗(yàn)

GB/T35522化學(xué)品土壤彈尾目昆蟲(chóng)生殖試驗(yàn)

GB36600土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）

GB50137城市用地分類(lèi)與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)

HJ25.1建設(shè)用地土壤污染狀況調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則

HJ25.2建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控和修復(fù)監(jiān)測(cè)技術(shù)導(dǎo)則

HJ25.3建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則

HJ813-2022淡水生物水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)技術(shù)指南

NY/T1121.3土壤檢測(cè)第3部分：土壤機(jī)械組成的測(cè)定

NY/T1121.6土壤檢測(cè)第6部分：土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定

NY/T1377土壤中pH值的測(cè)定

5主要條款說(shuō)明

5.1標(biāo)準(zhǔn)適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了基于生態(tài)安全的土壤鎘、銅、鋅、鉛、砷含量限值。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了基于生態(tài)安全的土壤鎘、銅、鋅、鉛、砷閾值的術(shù)語(yǔ)和定義、

土地利用方式分類(lèi)、基于生態(tài)安全的土壤閾值及監(jiān)測(cè)與分析。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于基于生態(tài)安全的土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)與管理。

本標(biāo)準(zhǔn)不適用于放射性物質(zhì)的場(chǎng)地。

5.2標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)和定義

標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)土壤環(huán)境閾值、生態(tài)安全土壤環(huán)境閾值、生態(tài)保護(hù)水平、x%危害濃

度、物種敏感性分布、無(wú)觀察效應(yīng)濃度等關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)進(jìn)行了定義，術(shù)語(yǔ)的定義與我

國(guó)標(biāo)準(zhǔn)性文件中的術(shù)語(yǔ)定義基本一致。

5.2.1基于生態(tài)安全的土壤閾值ecologicalsafetythresholdvaluesinsoils

4

保護(hù)土壤生態(tài)受體或生態(tài)功能的土壤中砷、鎘、銅、鋅、鉛的最大允許含量。

5.2.2土壤生態(tài)保護(hù)水平soilecologicalprotectionlevel

根據(jù)不同土地利用方式下土壤所提供的生態(tài)服務(wù)功能的重要性所確定的生

態(tài)物種或生態(tài)過(guò)程保護(hù)的程度。

5.2.3x%效應(yīng)濃度effectiveconcentration（ECx）

與對(duì)照組相比，污染物對(duì)受試生物產(chǎn)生x%生態(tài)效應(yīng)（如死亡率、生長(zhǎng)抑制

率、生殖等）時(shí)的濃度。

5.2.4x%危害濃度hazardousconcentration（HCx）

受影響物種的累積概率達(dá)到x%時(shí)的污染物質(zhì)濃度，或（100-x）%的物種能

夠得到有效保護(hù)的污染物質(zhì)濃度。

5.2.5物種敏感性分布speciessensitivitydistribution（SSD）

描述不同物種對(duì)環(huán)境因子敏感性相互關(guān)系的數(shù)據(jù)分布。

5.2.6無(wú)觀察效應(yīng)濃度noobservedeffectconcentration（NOEC）

在規(guī)定的暴露條件下，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀察，一種外源污染物質(zhì)不引起生物任何

有害作用的最高濃度。

5.3土壤污染物項(xiàng)目

土壤類(lèi)型多樣，人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度大，尤其工業(yè)企業(yè)用地，涉及各種化學(xué)品和生

產(chǎn)加工過(guò)程中產(chǎn)生的污染物，污染源類(lèi)型復(fù)雜，污染物種類(lèi)繁多，且因污染區(qū)域

而異。本標(biāo)準(zhǔn)選定的鎘、銅、鋅、鉛、砷5種重金屬為2014年4月由環(huán)境保護(hù)

部和國(guó)土資源部公布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》中重點(diǎn)關(guān)注的無(wú)機(jī)污染物，

其中包含陽(yáng)離子型重金屬鎘、銅、鋅、鉛和陰離子型重金屬砷（主要以含氧陰離

子形式存在于土壤介質(zhì)中）。

5.4基于生態(tài)安全的土壤閾值制定程序

基于生態(tài)安全的土壤閾值的制定主要包括4個(gè)步驟，具體如下：

（1）確定需要保護(hù)的生態(tài)受體和生態(tài)過(guò)程；

（2）有效毒性數(shù)據(jù)的獲取及篩選；

（3）PNECsoil（PredictedNoEffectConcentrationforSoil）外推；

5

（4）閾值的確定。

6基于生態(tài)安全的土壤閾值計(jì)算方法

6.1確定需要保護(hù)的生態(tài)受體和生態(tài)功能

制定生態(tài)安全土壤環(huán)境閾值時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮可能影響生態(tài)受體個(gè)體或種群特

性的慢性毒性指標(biāo)或亞致死毒性指標(biāo)，需要包含以下重要土壤生態(tài)受體和生態(tài)功

能：

（1）陸生植物：包括農(nóng)作物、景觀植物和需保護(hù)的野生植物等，選擇生物

量、產(chǎn)量、根伸長(zhǎng)等。

（2）土壤無(wú)脊椎動(dòng)物：包括蚯蚓、跳蟲(chóng)、螨蟲(chóng)、線(xiàn)蟲(chóng)等，選擇繁殖率、種

群數(shù)量和生長(zhǎng)率等。

（3）土壤微生物和微生物主導(dǎo)的土壤生態(tài)過(guò)程：包括微生物生物量、土壤

呼吸作用、土壤硝化作用等。

6.2數(shù)據(jù)收集和篩選

6.2.1數(shù)據(jù)來(lái)源

單一物種的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)可通過(guò)以下3種途徑獲得：

（1）開(kāi)展土壤生態(tài)毒性實(shí)驗(yàn)

基于室內(nèi)外源添加的生態(tài)毒性實(shí)驗(yàn)，按照我國(guó)發(fā)布的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法

（GB/T21809、GB/T31270等）開(kāi)展。

在無(wú)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法的情況下，可等效采用經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）

或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的標(biāo)準(zhǔn)方法。

（2）檢索已有的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)庫(kù)

生態(tài)毒性數(shù)據(jù)可以從已有生態(tài)毒性數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取，常用的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)庫(kù)主

要有美國(guó)環(huán)保署（USEPA）的ECOTOX生態(tài)毒理數(shù)據(jù)庫(kù)

（/ecotox）、荷蘭國(guó)立公共健康與環(huán)境研究所（RIVM）的e-

toxBase（）、歐洲化學(xué)品管理局（ECHA）的國(guó)際統(tǒng)一化

學(xué)品信息數(shù)據(jù)庫(kù)（IUCLID）（https://iuclid6.echa.europa.eu）。

6

（3）收集公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)

生態(tài)毒性數(shù)據(jù)還可以從已公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)中獲取，常用的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)主要有：

國(guó)內(nèi)外已發(fā)表的文獻(xiàn)，包括WebofScience（）、中國(guó)

知網(wǎng)（）、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)（）等。

6.2.2數(shù)據(jù)篩選原則

從數(shù)據(jù)庫(kù)或文獻(xiàn)中獲取毒性數(shù)據(jù)需對(duì)收集的毒性數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和處理，有效

毒性數(shù)據(jù)的篩選遵循以下原則：

（1）生態(tài)毒性數(shù)據(jù)應(yīng)遵照GB/T21809、GB/T31270等或OECD、ISO規(guī)定的生

態(tài)毒性實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法獲得；

（2）應(yīng)能根據(jù)文獻(xiàn)資料確定測(cè)試生物暴露于土壤污染物的時(shí)間和毒性終點(diǎn)，并

可根據(jù)劑量-效應(yīng)關(guān)系估算毒性效應(yīng)數(shù)據(jù)ECx，如EC10；

（3）文獻(xiàn)應(yīng)記錄開(kāi)展毒性實(shí)驗(yàn)的條件，必須包含以下參數(shù)：土壤pH、有機(jī)質(zhì)（碳）

（OM/OC）、陽(yáng)離子交換量（CEC）、黏粒含量（clay）和老化時(shí)間等；

（4）優(yōu)先考慮污染物外源添加的室內(nèi)生態(tài)毒性實(shí)驗(yàn)，避免存在非關(guān)注污染物的

顯著干擾；

（5）陸生植物、無(wú)脊椎動(dòng)物和土壤微生物和微生物主導(dǎo)的土壤生態(tài)過(guò)程的相關(guān)

生態(tài)毒性數(shù)據(jù)應(yīng)分類(lèi)評(píng)估。

6.2.3毒性效應(yīng)數(shù)據(jù)的選擇

制定生態(tài)安全土壤環(huán)境閾值時(shí)，毒性效應(yīng)數(shù)據(jù)的選擇應(yīng)遵循以下原則：

（1）同一物種有不同毒性終點(diǎn)的，選擇最敏感的毒性終點(diǎn)的毒性參數(shù)；

（2）同一毒性終點(diǎn)有多個(gè)效應(yīng)濃度（如EC10、EC20、EC50等）時(shí)，優(yōu)先采用EC10

或通過(guò)建立EC10與EC20或EC50之間的回歸模型將其轉(zhuǎn)換為EC10；

（3）同一物種的不同品種有多個(gè)EC10時(shí)，取其幾何平均值。

7PNECsoil外推：物種敏感性分布法外推

7.1數(shù)據(jù)歸一化

7.1.1老化-淋洗歸一化

重金屬添加到土壤后，其生物有效性和毒性會(huì)因以下過(guò)程顯著降低：與礦物

7

結(jié)構(gòu)合并、擴(kuò)散到礦物內(nèi)部空隙、成核和沉淀、礦物表面氧化及與土壤中固相成

分形成配合物，即老化效應(yīng)。因此，為了減少人工試驗(yàn)與田間實(shí)際污染的差異，

還需要對(duì)文獻(xiàn)中基于不同重金屬老化時(shí)間而獲取的相關(guān)毒性數(shù)據(jù)歸一化到同一

時(shí)間（>180天）。歸一化方法可從發(fā)表文獻(xiàn)中獲取或自行實(shí)驗(yàn)建立。

??2?

通過(guò)外源添加將重金屬施加入土壤時(shí)，共存的可溶性離子（Cl、NO3、SO4

等）會(huì)提升土壤的離子強(qiáng)度，而對(duì)重金屬毒性產(chǎn)生影響，因此還需要對(duì)文獻(xiàn)中基

于非淋洗土壤的相關(guān)毒性數(shù)據(jù)進(jìn)行淋洗歸一化。歸一化方法可從發(fā)表文獻(xiàn)中獲取

或自行實(shí)驗(yàn)建立。

如確無(wú)相關(guān)報(bào)道重金屬的老化-淋洗歸一化方法，可在推導(dǎo)出危害濃度后除

以一定安全系數(shù)（詳見(jiàn)7.3）。

7.1.2土壤性質(zhì)歸一化

在采用SSD法擬合不同生態(tài)受體或生態(tài)過(guò)程的毒性效應(yīng)參數(shù)（優(yōu)先選用

EC10）分布曲線(xiàn)前，利用步進(jìn)法建立EC10與土壤pH、有機(jī)質(zhì)（碳）（OM/OC）、

陽(yáng)離子交換量（CEC）、粘粒含量（clay）的相關(guān)性，建立土壤性質(zhì)歸一化方程，

并歸一化到統(tǒng)一土壤性質(zhì)下。為提升本閾值可操作性，按照土壤pH對(duì)生態(tài)毒性

效應(yīng)參數(shù)分類(lèi)歸一化，土壤分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1土壤分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)1）

土壤pH分類(lèi)pHCEC（cmol/kg）OC（g/kg）clay（%）

pH≤5.55202025

5.5<pH≤6.56202025

6.5<pH≤7.57202025

pH>7.58202025

1）CEC為陽(yáng)離子交換容量；OC為土壤有機(jī)碳；clay為土壤黏粒含量

7.2擬合函數(shù)的選取

利用shinyssdtools（version:0.1.1；https://bcgov-env.shinyapps.io/ssdtools/）擬

合毒性數(shù)據(jù)，選用包括BurrIII、Log-Normal、Log-Logistic、Weibull及Gamma

在內(nèi)的5種擬合函數(shù)分別對(duì)歸一化到不同土壤條件下的EC10進(jìn)行擬合，并進(jìn)行

擬合優(yōu)度評(píng)價(jià)，選擇擬合度較好的一個(gè)或多個(gè)分布函數(shù)，確定各個(gè)優(yōu)選分布函數(shù)

8

的權(quán)重，最終建立基于優(yōu)選分布函數(shù)加權(quán)平均后的分布模型，以減少數(shù)據(jù)依偏于

某一分布函數(shù)的不確定性。

7.3PNECsoil值的推導(dǎo)

（1）分別依據(jù)生態(tài)物種和生態(tài)過(guò)程的最佳擬合函數(shù)曲線(xiàn)計(jì)算不同生態(tài)保護(hù)

水平下的危害濃度HCx，不同用地方式下的生態(tài)物種及生態(tài)過(guò)程保護(hù)水平和危

害濃度見(jiàn)表2。

表2不同用地方式下的生態(tài)物種及生態(tài)過(guò)程保護(hù)水平和危害濃度

用地方式保護(hù)水平危害濃度

農(nóng)用地和自然保護(hù)地95%的生態(tài)物種和生態(tài)過(guò)程HC5

公園用地80%的生態(tài)物種和生態(tài)過(guò)程HC20

居住用地60%的生態(tài)物種和生態(tài)過(guò)程HC40

商業(yè)服務(wù)用地和工礦用地50%的生態(tài)物種和生態(tài)過(guò)程HC50

（2）制定自然保護(hù)地、農(nóng)用地和公園用地方式下生態(tài)安全土壤環(huán)境閾值時(shí)，

若需要將短期效應(yīng)毒性數(shù)據(jù)外推到慢性毒性數(shù)據(jù)、將實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)外推到野外并考

慮測(cè)試生物種內(nèi)和種間的差異，可根據(jù)實(shí)際情況將危害濃度除以1-5的安全系數(shù)

得到PNECsoil值；制定住宅和商服及工業(yè)用地方式下生態(tài)安全土壤環(huán)境閾值時(shí)，

不考慮安全系數(shù)。

（3）安全系數(shù)與曲線(xiàn)擬合時(shí)采用的毒性效應(yīng)水平、污染物的活性以及用地

方式有關(guān)。對(duì)于自然保護(hù)地，農(nóng)用地和公園綠地，當(dāng)同時(shí)滿(mǎn)足①毒性效應(yīng)水平為

EC10②毒性實(shí)驗(yàn)開(kāi)展前土壤經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間老化（≥180天）或淋溶處理兩個(gè)條件時(shí)，

安全系數(shù)取1；以上任意一個(gè)條件不滿(mǎn)足時(shí)，安全系數(shù)的取值應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)或模

型（老化效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、淋溶模型等）來(lái)決定，在無(wú)實(shí)驗(yàn)或模型的情況下需要根據(jù)專(zhuān)

家判斷來(lái)確定。

8基于生態(tài)安全的土壤閾值的確定

（1）以SSD外推獲得的PNECsoil值作為基于生態(tài)安全的土壤閾值。

（2）基于實(shí)驗(yàn)室外源添加所得PNECsoil后，考慮土壤環(huán)境背景濃度，可選取全

國(guó)土壤環(huán)境背景數(shù)據(jù)的95%順序統(tǒng)計(jì)值作為背景值缺省值，也可根據(jù)具體

9

區(qū)域的環(huán)境背景值，利用外推獲得的PNECsoil疊加土壤環(huán)境背景值作為當(dāng)?shù)?/p>

土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)閾值。

9定值說(shuō)明

9.1鎘

9.1.1毒性數(shù)據(jù)收集

基于生態(tài)安全的土壤鎘閾值推導(dǎo)所涉及的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)收集情況見(jiàn)表3。

表3土壤中鎘的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)收集情況

物種類(lèi)型物種名稱(chēng)毒性數(shù)據(jù)（條）

番茄5

白菜8

小白菜5

空心菜6

薺菜1

日本女貞10

陸生植物

油菜2

水稻1

黑麥草7

大麥8

玉米1

小麥1

蚯蚓18

陸生無(wú)脊椎動(dòng)物跳蟲(chóng)12

線(xiàn)蟲(chóng)7

脫氫酶5

土壤生態(tài)過(guò)程

硝化作用3

9.1.2數(shù)據(jù)歸一化

土壤中鎘的老化因子（AF）預(yù)測(cè)方程（Yuetal.,2024）為：

10

lg（AF）=0.324lgpH+0.049lgCEC+0.11OC-0.0012

鎘的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)歸一化方程和EC10結(jié)果如表4所示。

表4土壤中鎘的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)歸一化情況

物種歸一化后EC10

物種名稱(chēng)歸一化方程R2

類(lèi)型pH≤5.55.5<pH≤6.56.5<pH≤7.5pH>7.5

logEC10

番茄0.561.685.0715.29=0.479pH-0.732

2.646

白菜33.6297.63283.53823.37

小白菜14.7042.68123.96359.97logEC10

空心菜2.437.0620.4959.52=0.463pH+1.

0.453

陸生薺菜0.361.043.028.78605logclay-

植物日本女貞10.1629.5185.69248.833.619

油菜1.123.279.4827.54

水稻5.9420.3269.49237.66

黑麥草8.1027.7194.75324.01logEC10

大麥20.6570.62241.50825.89=0.534pH+1.0.339

玉米1.545.2718.0161.6062

小麥8.1127.7594.89324.52

陸生蚯蚓81.35128.05201.55317.24logEC10

無(wú)脊跳蟲(chóng)100.06157.50247.90390.19=0.197pH+0.

0.588

椎動(dòng)677logOM+0

線(xiàn)蟲(chóng)79.89125.74197.92311.52

物.599

土壤脫氫酶16.9544.23133.26401.50logEC10

生態(tài)=0.431pH-0.429

硝化作用21.7449.62149.49450.42

過(guò)程0.884

9.1.3SSD法擬合

按照土壤pH對(duì)生態(tài)毒性效應(yīng)參數(shù)分類(lèi)歸一化后，獲取pH≤5.5、5.5<pH≤6.5、

6.5<pH≤7.5和pH>7.5。如圖1所示，分別采用5種常見(jiàn)分布模型（Weibull、

11

Gamma、Log-Logistic、Log-Normal和BurrIII），擬合了不同pH分組下鎘的SSD

曲線(xiàn)。

圖1不同pH土壤中鎘的SSD曲線(xiàn)

所用SSD模型的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)如表5所示。均通過(guò)KS和KD檢驗(yàn)（p>0.05），

且AIC和BIC檢驗(yàn)結(jié)果接近，并確定各個(gè)優(yōu)選分布函數(shù)的權(quán)重，建立基于優(yōu)選

分布函數(shù)加權(quán)平均后的分布模型，以減少數(shù)據(jù)依偏于某一分布函數(shù)的不確定性。

表5SSD模型的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)

土壤pHSSD分布模型ADKSAICBICdelta權(quán)重

Weibull0.2580.113-14.4-12.800.309

Gamma0.3240.124-14.1-12.50.2990.266

pH≤5.5Log-Logistic0.2910.108-12.9-11.21.530.144

Log-Normal0.3090.132-13.9-12.20.5370.237

BurrIII0.2360.103-11.5-93.920.044

Weibull0.320.119-1.94-0.2750.1950.398

5.5<pH≤6.5

Gamma0.2840.117-2.14-0.4700.439

12

Log-Logistic0.5110.1541.663.323.790.066

Log-Normal0.5730.1940.8652.5330.098

Weibull0.6630.1587.719.3700.468

Gamma0.6180.1737.749.40.0280.462

6.5<pH≤7.5

Log-Logistic0.9030.17613.114.85.410.031

Log-Normal1.020.23112.714.44.990.039

Weibull0.9020.2273.965.6200.384

Gamma0.8840.2424.135.80.1770.352

pH>7.5Log-Logistic1.190.2389.2210.95.260.028

Log-Normal1.30.2969.1410.85.190.029

BurrIII0.6470.1944.196.691.220.208

注：AD表示Anderson-Darling檢驗(yàn)，KS表示KolmogorovSmirnov檢驗(yàn)，AIC表

示赤池信息量準(zhǔn)則，BIC表示貝葉斯信息準(zhǔn)則，delta表示校正的赤池信息準(zhǔn)則

（AICC）參數(shù)。

9.1.4PNECsoil值的推導(dǎo)

全國(guó)土壤Cd背景含量（Cb，0-20cm）的95%順序統(tǒng)計(jì)量為0.264mg/kg（中

國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，1990)，因此，獲得不同土地利用方式下基于生態(tài)安全的土壤鎘

閾值（HCx+Cb）如表6所示。

表6不同土地利用方式下基于生態(tài)安全的土壤鎘閾值

閾值/（mg/kg）

土地利用方式

pH≤5.55.5<pH≤6.56.5<pH≤7.5pH>7.5

農(nóng)用地和自然保護(hù)地0.61.86.518

公園用地2.68.22675

居住用地7.32159168

商業(yè)服務(wù)用地和工礦用地112980224

13

9.2銅

9.2.1毒性數(shù)據(jù)收集

基于生態(tài)安全的土壤銅閾值推導(dǎo)所涉及的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)收集情況見(jiàn)表7。

表7土壤中銅的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)收集情況

物種類(lèi)型物種名稱(chēng)毒性數(shù)據(jù)（條）

番茄16

黃瓜2

青椒2

小麥12

大麥17

水稻3

玉米1

陸生植物洋蔥1

包菜3

小白菜6

油菜1

芥菜2

菠菜1

芹菜1

蘿卜1

蚯蚓15

陸生無(wú)脊椎動(dòng)物

跳蟲(chóng)1

生物發(fā)光量17

土壤生態(tài)過(guò)程

生物硝化速率17

9.2.2數(shù)據(jù)歸一化

土壤中銅的老化因子（AF）預(yù)測(cè)方程（Wangetal.,2015）為：

AF=100-(89.8/(10^(7.7-pH)+1))*t^(1/t)-4.92*ln(t)

歸一化到360天

14

土壤中銅的淋洗因子（LF）取值為：

pH<7:LF=0.169pH-0.014CEC+0.012clay+0.056

pH7~8.5:LF=1.087pH+0.041CEC+0.003clay-0.7346

pH>8.5:LF=6.917pH+0.2639CEC-0.056clay-60.307

銅的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)歸一化方程和EC10結(jié)果如表8所示。

表8土壤中銅的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)歸一化情況

物歸一化后EC10

種

物種名稱(chēng)歸一化方程R2

類(lèi)pH≤5.55.5<pH≤6.56.5<pH≤7.5pH>7.5

型

番茄124.50178.72256.54368.27

logEC10=0.157pH+

黃瓜71.21102.22146.73210.630.54

0.961logCEC+0.042

青椒20.8729.9643.0061.73

小麥931.32931.32931.32931.32

大麥434.22434.22434.22434.22

陸水稻227.90227.90227.90227.90EC10=80.01CEC-504.170.55

生玉米393.14393.14393.14393.14

植洋蔥188.68188.68188.68188.68

物包菜22.4461.24167.11456.04

小白菜4.1811.4231.1585.02

油菜5.0413.7537.51102.36logEC10=0.436pH+1.801

0.317

芥菜6.6018.0249.18134.20logclay-3.816

菠菜20.5256.01152.84417.11

芹菜18.9251.62140.88384.46

陸蚯蚓176.14176.14176.14176.14

生

無(wú)EC10=13CEC-34.150.717

跳蟲(chóng)107.63107.63107.63107.63

脊

椎

15

動(dòng)

物

土生物發(fā)光logEC10=0.328pH+

299.71493.97814.141341.830.65

壤量0.953logclay-0.67

生

態(tài)生物硝化LogEC10=-0.189pH+

65.40107.79177.65292.800.27

過(guò)速率0.827logclay+2.724

程

9.2.3SSD法擬合

按照土壤pH對(duì)生態(tài)毒性效應(yīng)參數(shù)分類(lèi)歸一化后，獲取pH≤5.5、5.5<pH≤6.5、

6.5<pH≤7.5和pH>7.5。如圖2所示，分別采用5種常見(jiàn)分布模型（Weibull、

Gamma、Log-Logistic、Log-Normal和BurrIII），擬合了不同pH分組下銅的SSD

曲線(xiàn)。

圖2不同pH土壤中銅的SSD曲線(xiàn)

所用SSD模型的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)如表9所示。均通過(guò)KS和KD檢驗(yàn)（p>0.05），

且AIC和BIC檢驗(yàn)結(jié)果接近，并確定各個(gè)優(yōu)選分布函數(shù)的權(quán)重，建立基于優(yōu)選

16

分布函數(shù)加權(quán)平均后的分布模型，以減少數(shù)據(jù)依偏于某一分布函數(shù)的不確定性。

表9SSD模型的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)

土壤pHSSD分布模型ADKSAICBICdelta權(quán)重

Weibull0.2750.162-23.8-2200.301

Gamma0.2970.168-23.5-21.70.3190.256

pH≤5.5Log-Logistic0.4030.158-22.2-20.41.680.13

Log-Normal0.3980.141-23.6-21.80.2190.27

BurrIII0.3110.173-20.9-18.23.880.043

Weibull0.220.104-15.9-14.10.6020.235

Gamma0.260.118-15.7-13.90.7620.217

5.5<pH≤6.

Log-Logistic0.2320.107-15.4-13.61.090.184

5

Log-Normal0.2320.111-16.5-14.700.318

BurrIII0.2090.0954-13.5-10.83.890.046

Weibull0.5480.164-7.91-6.131.930.137

Gamma0.5480.168-8.32-6.541.520.168

6.5<pH≤7.

Log-Logistic0.4110.15-9.26-7.480.5830.27

5

Log-Normal0.4390.162-9.85-8.0700.361

BurrIII0.3960.144-7.29-4.623.470.064

Weibull0.4770.174-9.98-8.23.10.087

Gamma0.4180.159-11-9.212.090.145

pH>7.5Log-Logistic0.2610.137-12.3-10.60.740.285

Log-Normal0.2520.123-13.1-11.300.412

BurrIII0.2710.144-10.5-7.823.510.071

注：AD表示Anderson-Darling檢驗(yàn)，KS表示KolmogorovSmirnov檢驗(yàn)，AIC表

示赤池信息量準(zhǔn)則，BIC表示貝葉斯信息準(zhǔn)則，delta表示校正的赤池信息準(zhǔn)則

（AICC）參數(shù)。

9.2.4PNECsoil值的推導(dǎo)

全國(guó)土壤銅背景含量（Cb，0-20cm）的95%順序統(tǒng)計(jì)量為44.8mg/kg（中國(guó)

環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，1990)，因此，獲得不同土地利用方式下基于生態(tài)安全的土壤銅閾

17

值（HCx+Cb）如表10所示。

表10不同土地利用方式下基于生態(tài)安全的土壤銅閾值

閾值/（mg/kg）

土地利用方式

pH≤5.55.5<pH≤6.56.5<pH≤7.5pH>7.5

農(nóng)用地和自然保護(hù)地485574107

公園用地183774131

居住用地98129179257

商業(yè)服務(wù)用地和工礦用地126160215305

18

9.3鋅

9.3.1毒性數(shù)據(jù)收集

基于生態(tài)安全的土壤鋅閾值推導(dǎo)所涉及的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)收集情況見(jiàn)表10。

表10土壤中鋅的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)收集情況

物種類(lèi)型物種名稱(chēng)毒性數(shù)據(jù)（條）

番茄17

黃瓜2

辣椒2

茄子1

大麥16

小麥2

水稻3

玉米1

白菜16

黑麥草2

陸生植物芥菜2

生菜2

魚(yú)腥草1

蘿卜2

洋蔥1

蕪菁1

萵筍1

蓖麻1

莧菜1

油菜籽1

空心蓮子草1

蚯蚓3

陸生無(wú)脊椎動(dòng)物

跳蟲(chóng)19

19

蠕蟲(chóng)2

磷酸酶1

生物硝化速率16

土壤生態(tài)過(guò)程脲酶2

蔗糖酶3

過(guò)氧化氫酶1

9.3.2數(shù)據(jù)歸一化

土壤中鋅的老化因子（AF）預(yù)測(cè)方程（萬(wàn)亞男,2020）為：

AF=6-32.9/(10^(6.52-pH)+1)+exp(0.00023*t)*[erfc√（0.00023*t）]*100-0.883*OM

歸一化到360天。

土壤中鋅的淋洗因子（LF）取值為：

pH≤6.5:LF=1.36

pH6.5~7.5:LF=1.51

pH>7.5:LF=1.71

鋅的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)歸一化方程和EC10結(jié)果如表11所示。

表11土壤中鋅的生態(tài)毒性數(shù)據(jù)歸一化情況

物種歸一化后EC10

物種名稱(chēng)歸一化方程R2

類(lèi)型pH≤5.55.5<pH≤6.56.5<pH≤7.5pH>7.5

番茄86.63221.31418.80792.51logEC10

黃瓜63.45162.11306.76580.50=0.277pH+0.83

辣椒42.36108.23204.80387.560.4331logO4

茄子74.30189.83359.22679.77M+0.612

大麥209.09298.08424.94605.80logEC10

陸生

小麥167.90239.35341.23486.45=0.154pH+0.65

植物

水稻319.50455.49649.35925.710.425logO5

玉米241.47344.25490.76699.64M+1.545

白菜214.34349.22568.99927.05logEC10

0.39

黑麥草268.85438.04713.701162.83=0.212pH-

7

芥菜171.51279.44455.29741.810.056logO