介绍
现有的土壤重金属污染评估方法尚未与土壤和农产品的含量紧密联系在一起，并且经常质疑它们的科学性和可靠性。
本文有机地将农田土壤和农产品中重金属的含量有机联系起来。在污染评估中，还考虑了土壤环境质量标准，土壤元素背景价值，农产品污染物极限标准和元素价效应，并建议土壤适合土壤。评估重金属复合材料和个体影响的方法。
文字/王Yujun，Liu Cun，Zhou Dongmei，Chen Huaiman（中国科学院Nanjing土壤研究所）
资料来源：农业环境科学杂志（2016年第7期）（微信官方帐户：NYHJKX）
一方面，在评估农田土壤中的重金属影响时，有必要强调同时对土壤农产品进行采样的重要性；另一方面，有必要强调复合污染影响的客观存在，无论是在典型的污染区域还是普通农田中，都存在重金属复合材料的影响。这是无可争议的事实。
但是，在土壤环境质量评估中，土壤和农产品质量尚未良好联系，也没有非常关注复合污染，即使在相关国家部门发出的“国家土壤污染状态调查公告”中， ，2014））也完全简化了应该考虑的一些因素。
2016年3月，环境保护部发布了“农业土地土地环境质量标准（三个评论的草稿）”和“土壤环境质量评估的技术规格（评论的第二稿）和“土壤的技术规格”环境质量评估（评论第二稿）“环境保护部推荐（评论第二稿）”，如下：
（1）单因素索引方法：如果在特定点仅存在一种污染物，则使用单因素污染指数方法。计算公式是：
pi = ci /si（1）
其中：PI是土壤中污染物I的单个因子污染指数； CI是表面土壤中污染物I的含量，该单元与Si一致，Si是土壤污染物I的评估标准。
（2）最大单因素索引方法：对于某个点，如果有多种污染物，则使用单因素污染指数方法分别计算出来，并采用单因素污染指数的最大值，是，：
p = max（pi）（2）
其中：P是土壤中多种污染物的污染指数； PI是土壤中污染物I的单因素污染指数。
从公式（1）和（2）中可以看出，尽管在土壤环境质量土地上重金属的分配中考虑了多种因素简化，尤其是公式（2）所代表的含义和理性需要仔细考虑。
实际上，土壤环境质量当前状态的评估方法一直是环境科学家所关心的热门问题之一，因为正确的评估方法可以更客观地反映质量状况或污染水平。
确定重金属复合污染指标是一项非常艰巨的任务。关于评估方法，许多学者已经发表了讨论，包括索引评估方法，模糊歧视方法等，以及索引评估方法是当前评估中最常见的。它包括各种表达式，但是由于某些方法和参数不是为土壤制定的，尤其是主要集中于土壤部分，并且缺乏与生物学作用相关的。
近年来，在研究土壤环境质量的研究中，作者一直在关注评估方法的构建和改进。基于离子冲动，本文提出了一种新的污染影响评估方法，将土壤评估方法与生物学效应紧密联系在一起，并促进了农田土壤植物系统中重金属复合材料的影响评估的定量过程，并采用了。各个方面都期望批评和验证。
1。方法构建的基础和过程
1.1植物离子冲动评估方法的提案和扩展
早期研究表明，离子冲动可以用作重金属复合污染的综合指标。它是与植物金属浓度有关的参数，可以表示为：
其中：CI是植物体中金属I的浓度（干重，Mmol·G-1），而N是金属的氧化数。在正常情况下，离子冲动大约是一个恒定值，而在污染中，离子脉冲随着土壤中有毒金属含量的增加而增加，这使得可以使用该指标测试植物的污染后果。
基于植物离子冲动，我们扩大了植物离子冲动与土壤重金属离子冲动之间的关系。
研究表明，植物生物量（干重）是在土壤外源重金属离子冲动（I1），上述地面离子脉冲（I2），根离子脉冲（I3）和相对离子脉冲（I3/I2），等。存在非常显着的负相关性，表明其生物量随着离子脉冲的增加而降低，表明土壤重金属元素对植物的影响是全面，而不是单个元素的行为；糙米离子冲动和土壤外源重金属，尤其是土壤重金属和植物根离子冲动的有效状态，植物根离子含量的量与土壤特性和重金属胁迫（重金属胁迫）之间也有很好的相关性，因此，农产品的可食部分通过根系与土壤密切相关。 。
此外，离子脉冲可用于监测土壤和植物污染，描述不同土壤修订在土壤植物系统中的影响，土壤重金属复合污染对土壤酶活性的影响以及野生金属积累方法的研究植物;该研究表明，土壤显示了重金属的分级形式，例如水溶性和可交换的土壤，与土壤离子脉冲具有良好的相关性。因此，可以相信，离子脉冲具有相对足够的实验基础，可以表征重金属复合材料在某些条件下土壤植物系统中的影响。 。
1.2相对土壤污染等效评估方法的形成
尽管离子冲动在土壤植物系统研究中具有一定的适用性，但它也有明显的局限性。首先，当植物由于污染而无法正常生长时，它不适用。其次，它无法区分具有相同氧化数的不同元素之间的影响程度。例如，Cd，Cu，Zn和Pb的氧化数为2，但它们用于农作物。当浓度相同时，离子冲动的影响掩盖了毒性的固有差异。
为了解决这个问题，我们根据离子脉冲构建了相对污染，用于评估土壤重金属复合污染，并引入了土壤评估参考值：
其中：RPE是相对污染等效的，CPI是土壤中外源污染物I的浓度，CBI是土壤中元素I的背景值，CSI是元素i的土壤环境质量标准。在一定程度上，它反映了土壤中不同重金属元素的相对影响，有效地解决了离子脉冲无法区分其相对毒性的问题时，当元素的氧化数相同时。
1.3创建土壤污染的综合指数评估方法
从公式（4）中，我们可以看到CPI和CBI实际上是由土壤确定的元素浓度，并且它们在评估中的作用并未得到很好的反映。与先前的表征方法相比，用于表征土壤复合污染的综合污染指数已取得了进步。它还考虑了土壤元素背景价值，土壤元素标准和价效应等因素，这有利于区域环境质量和数字的评估和表征。
在随后的工作中，添加了污染表达式，以提供对污染状况的更直观的理解。曾经在行业标准中推荐综合污染指数作为评估方法之一。
但是，尽管综合污染指数包括重要参数，例如背景价值和评估标准，但与离子脉冲和相对污染相比，它在科学和理性方面取得了进展。但是，由于评估参考值通常引用相关标准，但不会引起污染。因此，结果仍然不足以确定是否污染的基础。因此，在评估重金属复合效果的当前土壤环境质量状态时，它将其重命名为土壤综合质量影响指数，但仍然仅限于对土壤部分的评估。
2构建综合质量影响指数评估方法
考虑到农产品的质量在评估农田土壤环境质量上是必不可少的，当前正在构建的评估参数考虑到土地使用的实际情况，补充农产品可食用金属的影响的质量指数，并解决土壤和农产品的土壤环境质量。在评估中不能考虑这个长期问题。
综合质量（IICQ）在农田（或可耕地）的综合影响中的影响指数包括全面质量质量质量影响指数（IICQ）和农产品的综合质量影响指数（IICQAP），而同时考虑到土壤元素背景。诸如价值，土壤元素标准和价效应，农产品目标因素的内容和污染物极限标准等因素主要包括以下计算过程：
2.1确定污染元素和数量
比较土壤样品的元素确定值与评估标准值和背景值的比较，以确认土壤样品的数字x和y值超过了标准值和背景值；将农产品样品样本的元素确定值与食物中污染物的极限标准标准进行比较，以确认农产品超过污染物极限标准的样品数量的Z值，而更简单的方法可以使用指数歧视方法：
2.2相对影响等效物（RIE）
在公式中，n是要测量的元素的数量，CI是元素I的浓度，CSI是土壤环境质量的标准值（评估参考值），而n是元素i的氧化数。 RIE值越大，外源物质的影响就越明显。对于可变价元素，应考虑其价状态与毒性之间的关系；由于土壤环境质量标准值已经考虑了元素氧化数和毒性之间的关系，因此在实际评估中通常使用土壤中元素的稳定状态氧化数为5，而CR（III）和CR（VI）通常以氧化数为3。如果可能的话，根据土壤中的实际情况进行选择。
2.3确定偏差浓度偏离背景值（DDDB）
在公式中，CBI是元素i的背景值，其他符号与上面相同。 DDDB越大，外源物质的影响就越明显。
2.4土壤标准偏离背景值（DDSB）
每个符号的含义与上面相同。 DDSB越大，土壤标准偏离背景值的程度越大，特定土壤的负载能力越大，并且外源物质的缓冲能力越强。
2.5农产品质量指数（QIAP）
其中CAPI是土壤相应点农产品中元素I的浓度，而CLSI是农产品中元素I的极限标准（污染物极限标准；卫生标准）。
QIAP值的大小表明重金属对农产品质量的影响。当农产品中重金属的浓度超过污染物极限标准时，价值越大，质量越高。
2.6构建综合质量影响指数（IICQ）
如前所述，综合质量影响指数是综合土壤质量影响指数（IICQ）和综合农产品质量影响指数（IICQAP）的总和。制作：
其中x和y是土壤测量值分别超过标准值和背景值的数量； z是超过污染物极限的农产品中的元素数量，k是背景校正因子，这与农产品污染物限制的国家标准和元素背景有关。该值的比率与参数有关。
由于难以确定农产品的背景价值，因此本文选择玉米，小麦和小米在不同地区的元素作为有限文献和计算中的一个例子（算术平均水平）。在204个样品和11组数据中，食物中污染物的限制标准（GB 2672-2012）与背景值的限制标准有10（16.1）的比率，因此背景校正因子k设置为5考虑食品安全。
根据公式（9），如果y = 0，则为X月0，因此IICQS = 0，这是背景条件；如果y≥1，x = 0，0 ＜IICQ <1，则目前是一种入侵和积累条件。如果y≥1，x = 0，0 ＜IICQS <1，则目前是入侵和积累条件。 （直接，不超过标准），其数值大小表示与背景值的相对偏差程度；如果土壤中已经存在超过评估参考值的元素，即x≥1，IICQ> 1，如果使用的评估参考值目前是特定的，目前是研究区域土壤污染的初始值，可以直接确定农业产品状况被污染（超过标准）；如果土壤评估参考值是非污染的起始价值，则需要将其与农业产品质量状态联合考虑。
农产品的综合质量指数（IICQAP）考虑了一个额外的术语（公式10），即农产品质量指数（QIAP）与土壤缓冲（DDSB）和背景校正因子之间的关系。在公式（11）中，土壤和农产品质量之间可能存在多种条件：
（1）当x = 0，0 ＜iicqs ＜1，z = 0，iicqap
（2）当x = 0，0 ＜iicqs ＜1，z≥1或iicqap ＞1时，它表明，尽管土壤尚未超过标准，但农产品已超过了标准在特定指标下的亚卫生或亚sub-genuine不再可用于生产特定农产品的污染状态（副外标准）状态，污染物的来源必须是追踪；
（3）当x≥1或iicqs> 1时，z = 0，iicqap
（4）当x≥1和z≥1时，它是污染（超过标准）。通过综合质量影响指数（IICQ），在特定利用条件下的土壤环境质量条件可以轻松分为两种状态：清洁（不超过标准）（i）和污染（超过标准），污染（超过标准）可以参考“国家土壤污染状态调查公告”和“土壤环境质量评估的技术规格（次要评论草案）”中的方法，分为成绩。
应该强调的是，本文在污染状态中添加了子污染（子）的状态描述。当土壤和农产品之一超过标准时，它被称为亚污染（子），其层次结构也基于IICQ。数值的值可以通过sub-ⅱ-ⅴ来描述。
（5）写出土壤环境质量状态的表达。此步骤可以根据实际需求确定选择：
1）用于土壤样品或样品
uztxiicq-（as，bs，…; aap，bap…）（12）
其中x是超过土壤标准的元素的数量，z是超过农产品污染物极限的元素的数量，u是样本或样本点数，IICQ是综合质量影响指数，AS和BS是其土壤的元素超过评估参考值。姓名; AAP和BAP是超过极限标准的农产品中要素的名称。
2）对于该地区
wtaviicq-（级）（13）
其中W是区域名称或数字，AVIICQ是区域样本的平均值，等级是根据AVIICQ确定的土壤环境质量水平（表1）。
综合质量影响指数可用于评估在个人或复合影响的条件及其时间和空间变化的条件下，重金属对土壤质量的相对影响程度，并且可以在不同的数字上更方便地标记鳞片，有利于区域土壤环境质量。比较。
此外，综合质量影响指数方法也适用于单个元素的影响评估。与“土壤环境质量评估的技术规格（次要评论草案）”中建议的单个因子污染指数方法相比，它更接近农田土壤。实际情况是因为评估还涉及土壤和农业产品质量问题。
3个评估示例
3.1基本数据
表2显示了土壤和农产品样品中AS，CD，HG和PB的测量值。区域1和2区位于吉州省SQ和DX的典型铅矿山中。样品1至4是从稻田中收集的，5至6A是玉米田。 3区位于省省坎根县的主要水稻生产基地。第4区位于广东省Zengcheng City的肥料测试领域，主要研究不同肥料对水稻产量和安全性的影响。
3.2确定评估参考值
土壤评估的参考价值由“农业土地土壤环境质量标准”采用（2016年征求意见的三个草案）。土壤样品1〜6a为6.5 Guizhou Province的土壤元素背景值（A层的算术平均值）采用了1至6的土壤背景参考值；省省A层采用了7至10的土壤样品；土壤样品11至18被用于广东省的算术平均水平。 3.3计算相关参数 根据表1，基本参数是使用公式5至8计算的；使用公式9至11计算评估参数（表3）。 3.4质量状态表达 根据需要编写土壤环境质量表达式。根据评估参数的计算结果进行必要的分析和讨论。 评估工作的最后一步是编写土壤环境质量表达，例如 （1）样本1可以被描述为 （2）样本5可以被描述为 （3）样本7可以被描述为 （4）样本11可以被描述为 从公式（14）到（17）可以清楚地看出，样本1中农产品的土壤和4个要素超过了标准（严重污染或严重超过标准，土壤环境质量水平为v）；样本5具有4个土壤，3个农产品元素超过标准（质量级V）；土壤和农产品都不超过标准（干净，质量I级）；虽然样品11的土壤不超过标准，但是农产品的PB超过了食物中污染物的极限，是亚污染状态或不合标准状态（质量水平sub-ii），但污染的来源需要分析和跟踪。 该地区的土壤环境质量的特征如下： W1T20.28－（ⅴ）; W2T19.29－（ⅴ）; W3T0.41－（ⅰ）; W4T1.83－（sub-ⅱ） 上面的土壤环境质量状态表达和表3表明，区域1（样品1〜4）和2（样品5〜6A）的土壤污染受到严重污染；区域3（样品7〜10）的土壤处于干净状态；和区域4（样本的情况11〜18更为复杂。尽管土壤中元素的内容不是异常，但它处于亚污染状态，也就是说，没有超过土壤元素的标准，但是农产品中的PB超过了食物中污染物的极限标准。 单向方差分析表明，区域1和区域2之间没有显着差异，并且区域1和第3区和区域4，区域2和第3区和区域4，第3区和区域4（第4区（第4区）（sub 4） -ⅱ）>区域1（v）≈区2（v）。 4摘要 重金属在农田影响的评估方法是由土壤中重金属的综合指数和农产品中重金属的综合指数组成，这反映了重金属对土壤对农田土壤环境质量的相互影响。该组成考虑了离子冲动和土壤重金属负荷能力。有许多计算步骤，比“土壤环境质量评估的技术规格（次要评论草案）”中建议的评估方法更为复杂，但是它对农田土壤环境质量的影响的评估是更客观和可靠。特别是在准备一个简单的计算程序之后，可以根据监视数据方便，快速，准确地获得所需的结果。 致谢：关于土壤中AS和CR的价状态，作者曾经问中国科学院城市环境研究所的Zhu Yongguan先生，Si Youbin先生和Chen Nengchang先生，生态环境与土壤研究所，广东省。他们的研究工作给了我们许多灵感，我们在此感谢您！
