底泥重金属环境质量评价技术指南编制说明.doc

1、底泥重金属环境质量评价技术指南（征求意见稿）编制说明底泥重金属环境质量评价技术编制组二0九年六月1标准编制背景11.1任务来源11.2工作过程12标准制订的必要性和意义23国内外相关标准概况33.1常见评价方法及其优缺点33.2评价标准参照值83.3现有评价技术存在问题分析94标准制订的基本原则和技术路线94.1标准制订的基本原则94.2标准制订的技术路线105标准制定内容及说明115.1标准适用范围115.2规范性引用文件125.3评价对象的选择125.4评价标准的确定125.5本标准与国内外相关标准对比131标准编制背景 1.1任务来源国内尚未有底泥重金属环境质量评价技术的统一标准，致使评

2、价 结论对比参考性差，无法满足治理及管理需求。受山东省生态环境厅 委托，由山东省科学院新材料研究所牵头，山东建筑大学、山东省环 境规划研究院协作开展底泥重金属环境质量评价技术指南标准的 编制工作。1.2工作过程（1）2018年6月7月，成立标准编制组，根据国家环境保 护标准制修订工作管理办法山东省环境保护标准制修订工作管理 办法等环保标准制修订有关文件的要求，对目前河流、湖泊及入海 口滩涂底泥重金属环境质量评价技术进行了文献资料和实地调研，确 定了标准的框架结构和技术路线。（2）2018年8月，标准编制组组织召开开题论证会。通过与会 专家讨论，确定本标准技术原则和技术路线及主要内容。（3）20

3、18年9月 12月，按照国家环境保护标准制修订工作 管理办法（国家环境保护总局公告2006年第41号）的有关要求, 对现有各种方法和监测工作需求开展广泛而深入的调查研究，对工作 内容等进行研讨，形成标准的征求意见稿。组织召开专家审评会，对 标准征求意见稿和编制说明进行专家审评，并进一步完善。（4）2019年1月5月，征求厅相关处室及有关单位意见，根 据反馈意见进行修改完善，形成标准送审稿。（5）2019年6月，召开专家审查会，编制组按照专家意见进 一步修改完善后形成报批稿。2标准制订的必要性和意义近年来，经过全省上下的共同努力，山东省水环境质量实现了明 显改善，省控重点污染河流全部恢复鱼类生长

4、但是历史上重度污染 时期产生的底泥重金属污染问题短期内难以消除，并极有可能对水质 和水生生物造成威胁，存在环境安全隐患。为保障人民群众生产和生 活安全，落实国家“水十条，山东省委、省政府决定在“十三五期间 开展山东省底泥重金属污染治理的工作，制定了山东省河流湖泊和 入海口滩涂底泥重金属污染防治专项行动计划。实施底泥重金属污 染治理，是当前和今后一段时期水污染防治的重要任务，对于巩固提 高流域治污成果，保障水生态安全，具有重要意义。科学评价底泥重金属污染程度和水平，是底泥重金属污染调查的 重要环节，也是制定治理方案，实施底泥重金属污染治理的参考和依 据。目前，国内尚缺乏底泥重金属环境质量评价的

5、统一标准，致使评 价结论对比参考性差。因此，亟需出台底泥重金属环境质量评价方法 指南，为科学评价底泥重金属环境质量状况提供指导和依据。本指南 重点针对底泥重金属环境质量评价技术，指南实施后，将有利于底泥 重金属环境质量评价方法标准化、统一化，从而达到修复底泥重金属 污染，保护环境和人体健康的目的。3国内外相关标准概况目前，国家和地方尚未出台底泥重金属环境质量评价技术标准或 规范。国外关于河流、湖泊及入海河口滩涂底泥中重金属污染评价方 法的标准及规范较少，主要有Sediment quality guidelines by USEPA、Canadian sediment quality guide

6、lines for the protection of aquatic liffe, 但这些规范侧重于底泥重金属的质量标准，未涉及底泥重金属环境质 量状况分级。3.1常见评价方法及其优缺点国内外关于底泥中重金属评价方法的研究较多，发展了多种方法, 大致可分为化学方法、生态方法和毒理学方法以及化学、生态和毒理 学相结合的方法。各种评价方法都有其适用范围、评价目的、优点及 不足。目前，常见的评价方法有：单因子污染指数法；内梅罗综合污 染指数法；地累积指数法；潜在生态危害指数法；污染负荷指数法； 沉积物富集系数法；次生相与原生相分布比值法；次生相富集系数法 等。（1）单因子污染指数法单因子污染指数法

7、是以元素背景值为评价标准来评价重金属元 素的累积污染程度，表达式为：Pi = Ci/Si,其中Pi为底泥中污染物 i的环境污染指数；Ci为污染物i的实测浓度；Si为i种重金属的评 价标准。若Pi1.0,则底泥 已受到人为污染，指数越大则表明底泥重金属累积污染程度越高。该 模型只能分别反映单个重金属元素的污染程度，不能全面、综合地反 映底泥的污染程度，因此这种方法仅适用于单一因子污染特定区域的 评价，但单因子指数法是其它环境污染指数、环境污染分级和综合评 价的基础。（2）内梅罗综合污染指数法当评定区域内底泥环境质量作为一个整体与外区域底泥环境质量比较，或底泥同时被多种重金属元素污染时，需将单因子

8、污染指数 按一定方法综合起来应用综合污染指数法进行评价。综合污染评价采 用兼顾单元素污染指数平均值和最大值的内梅罗综合污染指数法。该 方法计算公式为：P综合h【（P宀佔）加，其中P综合为底泥综合污 染指数；万为底泥中各污染物的指数平均值；max（Pi）为底泥中单项污 染物的最大污染指数。若P综合S1为非污染；若1 V P综合S2为 轻度污染；若23为重污染。该方 法突出了高浓度重金属对底泥污染的影响，能反映出多种重金属对底 泥的污染程度，将研究区域底泥环境质量作为一个整体与外区域或历 史资料进行比较。但是没有考虑底泥中各种重金属的毒性差别，只能 反映污染的程度而难于反映污染的质变特征。（3）污

9、染负荷指数法该方法的评价模式为：CFi=Ci/COi； PLI=乌cf”cf2xxcfh ； PLIzone= nlpLIXxPLI2x.xpzim。其中，Ci 为元素 i 的实测值（mg/kg）； COi为元素i的评价标准（mg/kg）； n为评价元素的个数；m为评价 点的个数（即采样点的个数）；CFi为某单一金属最高污染系数；PLI 为某点污染负荷指数:PLIzone为评价区域污染负荷指数。若PLI1, 则污染等级0,无污染；若1 PLI2,则污染等级I,中等污染；若 2PLI3,则污染等级III,极强 污染。该法优点是能直观地反映各个重金属对污染的贡献程度以及重 金属在时间、空间上的变化

10、趋势，应用比较方便，但不能反映重金属 的化学活性和生物可利用性，且没有考虑不同污染物源所引起的背景 差别。(4) 沉积物富集系数法该方法是通过测定沉积物中重金属的含量来反映污染程度，其表 达式为：KSEF =(Es/AlS) - (Ea/Ala)/(Ea/Ala)o 式中：KSEF 为沉积物 中重金属的富集系数；Es为沉积物中重金属的含量；Als为沉积物中 A1的含量；Ea为未受污染沉积物中重金属的含量；Ala为未受污染 沉积物中A1的含量。由于A1在迁移过程中具有惰性，故选其作为 参比元素。当KSEF 0时，有重金属富集，富集程度可由数值大 小直观地表示出来。重金属富集系数愈大，表示沉积物被

11、重金属污染 程度愈高。该方法考虑到沉积物中重金属的背景值，能反映重金属污 染的来源、化学活性，但只侧重单一金属，不能庾映整体污染水平。(5) 次生相与原生相分布比值法存在于原生矿物晶格中的金属(即残渣态金属)称为原生地球化 学相，由原生矿物经风化破坏，金属核释放后，在地表环境中通过各 种物理化学作用，与土壤、沉积物各相重新结合的金属，即可交换态 一碳酸盐态、水合铁猛氧化物态和有机态金属称为次生地球化学相。 在未受污染的条件下，大部分重金属分右于矿物晶格中和存在于作为 颗粒物包裹膜的铁、猛氧化物中；而在污染条件下，人为源的重金属 主要以被吸附的形态存在于颗粒物表面或与颗粒物中的有机质结合。 微量

12、金属在次生相和原生相中的分配比例可在一定程度上用它来反 映土壤、沉积物等颗粒物质中重金属的潜在生态危害程度。该方法对 小区域的同源沉积物而言，其评价效果较好，但难以应用于具有异源 沉积物的较大范围区域。(6) 次生相富集系数法由于颗粒物组成的区域差异，相分冇比值法难以应用于具异源沉 积物的大范围区域，为了消除区域条件差异的影响，霍文毅于1997 年提出了次生相富集系数法，其计算式如下： KSPEF=Msec(a)/Mprim(a)/ Msec(b)/ Mprim( b) o 式中 KSPEF 为重 金属在次生相中的富集系数；Msec(a)为某沉积物样品次生相中重金 属的含量；Mprim(a)为

13、某沉积物样品原生相中重金属的含量；Msec(b) 为未受污染参照点沉积物样品次生相中重金属的含量；Mprim(b)为未 受污染参照点沉积物原生相中重金属的含量。当KSPEF1时，说明有人为造成的重金属污染, 其污染程度可由数值大小直接表示出来。该方法从重金属来源、化学 活性和生物可利用性考虑沉积物中重金属污染程度。(7) 地累积指数法地累积指数法由德国海德堡大学沉积物研究所教授Mtiller于 1969年提出，是一种应用较为广泛的评价模式，也是一种水环境沉 积物中重金属污染的定量指标。地积累指数法的优点是考虑了人为污 染因素、环境地球化学背景值，还特别考虑到由于自然成岩作用可能 会引起背景值变

14、动的因素；该方法仅需要沉积物重金属总含量的数据; 能评价单一重金属污染状况且很直观的给出重金属污染级别，反映沉 积物中重金属富集程度。但其缺点是侧重单一金属，不能评价重金属 元素整体污染状况，没有考虑生物有效性、各因子的不同污染贡献比 及地理空间差异，不能反映重金属来源、化学活性和生物可给性。计 算公式如下：Igeo=log2Ci/（k7.5)。5.4.2潜在生态危害指数法背景参照值的确定依据已经废止的土壤环境质量标准(GB156181995)中土壤 环境质量的一级标准进行确定，所表达的意义是为保护区域自然生态, 维持自然背景的土壤环境质量的限制值。虽然土壤环境质量标准 (GB15618-19

15、95)已经废止，但背景参照值是某区域重金属的本底 值，不会因重金属环境质量标准的变化而变化。5.5本标准与国内外相关标准对比5.5.1国内外常用评价技术与本指南评价技术应用比较示例点位信息数据：XX市，XX流域，XX河流，经度:XX,纬度：XX, 底泥 pH 7.2,镉 1.1 mg/kg,汞 0.8 mg/kg, 20 mg/kg,铅 150 mg/kg, 钻 200 mg/kg,铜 78 mg/kg,镰 50 mg/kg,锌 320 mg/kgo（1）地累积指数法评价该方法的评价模式为:Igeo=log2Ci/（kXBi）o式中:Igeo为重 金属的地累积指数；Ci为实测底泥中重金属的质量

16、分数；Bi为普通 页岩中重金属元素的地球化学平均背景值（为便于比较，应用底 泥重金属潜在生态危害指数法背景参照值）；K为考虑当地岩石差异 可能引起的背景值的变动而取的系数，一般取值1.5。依据Igeo值将 沉积物中重金属污染状况分为7个等级。FOrstner等提出了 Igeo值与 污染程度的对应关系，见表1。表1地累积指数与污染程度分级级别0123456Igeo5污染程度无无一中中中一强强一极强极强地累积指数法评价结果见表2,镉、汞、铅和锌元素污染程度为 中，絡和铜元素污染程度为无中，碑和镰元素污染程度为无。表2地累积指数评价结果级别镉汞碑铅铜謀锌污染程度中中无中无一中无一中无一（2）污染负荷

17、指数法评价该方法的评价模式为：CFi=Ci/C0i； PLI= VCFlxCF2xxCFW PLIzoiie=gGxM2x51m。其中，Ci 为元素 i 的实测值（mg/kg）； COi为元素i的评价标准（mg/kg）（为便于比较，应用底泥重金属潜 在生态危害指数法背景参照值）；n为评价元素的个数；m为评价点 的个数（即采样点的个数）；CFi为某单一金属最高污染系数；PLI 为某点污染负荷指数PLI； PLIzone为评价区域污染负荷指数。若PLI 200良好78良 好50良好320轻 度 污155.5.2本指南两种评价方法结合运用实例点位信息数据：点位信息数据：XX市，XX流域，XX河流，经

18、度: XX,纬度:XX,底泥 pH 为 7.4,镉 0.6 mg/kg,汞 0.4 mg/kg,碑 20 mg/kg, 铅 130 mg/kg,辂 250 mg/kg,铜 90 mg/kg,谋 100 mg/kg,锌 200 mg/kgo单因子指数法评价结果统计信息见表5,根据评价结果，该点位 测定的所有重金属元素环境质量状况为良好，点位综合环境质量状况 为良好。对该点位进一步应用潜在生态危害指数法进行评价，潜在生 态危害指数法评价结果统计信息表见表6,得出该点位镉和汞元素为 中等及以上生态危害，其他金属元素为轻微生态危害，该点位综合潜 在生态危害程度为中等及以上生态危害，根据两种方法结合最终

19、得出 该点位环境质量状况为轻度污染。16衣5单因子指敦;iiF价箱果藐计倍息表浓度单位=mg/kg号点 位 编 号所A市所 属 建 域所河 流采 样 点 位息镉汞碑铜锌点位 环境 质量 状况浓环 境t状况浓厦环t状况浓度环 境 质 t 状 况浓度环*1伏况浓度环 质t况浓度环 境 质 t 状 况浓度坏境t状 况度环 境 质 t况良好XXXXXXXXXXX0.6良好0.4良好20良 好130良好250良好90良好100良好200良好衣6滑在生.态龟咅指数法讦价拮旻彳充卄借息衣号点 位 编 号所属市所JE所河流采样点 位 倍 息镉汞*铅铜葆锌点位塚合指ft生态A程度指生态危程度指數生态危S度指数生态程度生态度指數生态危指數生态危思度指ft生 态思生态危程厦XXXXXXXXXXX90107强13.3轻*18.6轻5.6轻ft12.9轻12.5轻2轻261中等1920