《土壤污染毒性、基準及風險管理》是作者近20年來開展土壤中重金屬和有機污染物的生態毒性、環境基準和風險管理等研究工作的總結。系統介紹了土壤污染的生物毒性、風險評估和診斷指標等研究方法，闡明了土壤中重金屬、有機污染物及重金屬-有機復合污染物的生物毒性效應與機制。并以電子廢舊產品拆解區、冶煉區、化工區等為典型案例，介紹了工業場地及周邊土壤污染的生態風險、健康風險和環境遷移風險的評估與臨界值制定方法，設計了土壤環境信息系統，建立了土壤環境安全預警方法與指標體系。在此基礎上，構建了基于風險削減—環境改善—成本降低(REC)模型的污染土壤修復決策支持系統，提出了土壤污染防治和土壤環境管理對策建議。這些研究成果對認清土壤污染風險、制定土壤環境標準和監管土壤環境質量具有重要的學術價值和實踐指導意義。
土壤污染防治與修復、環境保護、農業管理、生態建設、國土資源利用等專業和領域的管理者、科研工作者，高等院校、科研院所中土壤學、環境科學、環境工程、生態學、農學等相關學科的研究生
目錄
序言
前言
篇 土壤中污染物的毒性、風險與基準
章 土壤污染物的生物毒性 3
節 土壤污染物對植物的毒性 3
第二節 土壤污染物對微生物的毒性 48
第三節 土壤污染物對動物的毒性 114
參考文獻 154
第二章 污染場地及周邊土壤風險評估 162
節 污染土壤的風險評估理論與方法 162
第二節 電子廢舊產品拆解場地及周邊土壤的健康與生態風險評估 190
第三節 冶煉區及周邊土壤的健康和生態風險評估 245
第四節 化工廠區污染場地及周邊土壤的健康風險評估 295
參考文獻 313
第三章 土壤污染的環境臨界值方法制定和模型建立 326
節 基于土壤類型的土壤環境地球化學基線估算 326
第二節 基于提取態的土壤臨界值 352
第三節 基于生態風險的土壤臨界值與評估模型 373
第四節 基于人體健康的臨界值與評估模型 376
參考文獻 423
第二篇 土壤污染與修復決策支持系統與管理策略
第四章 土壤環境信息系統的設計與開發 431
節 系統總體設計 431
第二節 子系統的開發與主要功能 432
參考文獻 435
第五章 土壤環境安全預警與風險管理 436
節 土壤環境安全預警方法和預警指標體系 436
第二節 土壤環境安全預警案例分析 437
第三節 土壤環境風險管理的措施與建議 443
參考文獻 444
第六章 污染場地修復決策支持系統 445
節 污染場地修復決策原理 445
第二節 基于REC 模型的污染場地修復決策支持 452
第三節 重金屬污染土壤的植物修復決策系統和規范 456
參考文獻 465
第七章 基于DPSIR系統的土壤環境質量管理策略 466
節 DPSIR系統及模型參數 466
第二節 基于DPSIR系統的區域土壤環境質量管理框架 468
第三節 DPSIR模型的適用性 481
第四節 典型廢舊物資回收再利用區土壤環境質量的DPSIR策略 483
參考文獻 511
第八章 土壤環境管理對策與建議 513
節 土壤環境管理的政策與法律法規制定 513
第二節 土壤環境監管能力建設與提高 517
第三節 土壤環境基準與質量標準的修訂與制定 519
第四節 土壤環境科學管理與污染修復技術支撐 524
第五節 土壤環境治理的投融資機制建設 527
第六節 土壤環境保護的宣傳與教育 529
第七節 土壤環境管理的中長期發展目標 529
參考文獻 530
篇 土壤中污染物的毒性、風險與基準
土壤中的污染物及其代謝產物種類繁多，含量、形態及生物有效性各異，單一的化學方法通常難以表征復雜土壤環境的復合污染及其生態風險。發展基于土壤生態系統中土著生物的生態毒理與風險評估體系是國際生態毒理學與環境生態風險研究的熱點。本篇以土壤植物、微生物和土壤動物為敏感受體，建立了從基因到群落的土壤生物毒性診斷方法體系；開展了設施農田、電子廢舊產品拆解場地、冶煉場地、化工廠區污染場地及周邊土壤的人體健康和生態環境風險評估；探討了土壤污染的環境臨界值制定方法與模型，以期為土壤環境風險管理提供科學依據。
章 土壤污染物的生物毒性
污染土壤生態毒理診斷包括高等植物毒性試驗、蚯蚓毒性試驗、陸生無脊椎動物試驗、土壤原生動物毒性試驗、土壤微生物試驗等。當生物體暴露于各種逆境時，其體內組織、細胞以及分子結構會產生特定的生物信號，可用于土壤生態系統中土壤污染的生態毒理學診斷，并能夠為土壤污染的預防和修復提供依據。本章以重金屬、有機污染物以及重金屬-有機復合污染為研究對象，開展了土壤-植物-動物-微生物系統的生物毒性和生態毒理學評價研究。這些研究成果為污染區土壤的環境質量評價提供了生物毒性數據，也為污染土壤生態毒性的研究和發展提供了科學方法和研究實例。
節 土壤污染物對植物的毒性
當土壤中的重金屬和有機污染物超過一定的限值，會引起植物的吸收和代謝失調。污染物在植物體內的吸收、富集和轉化，會影響植物的生長發育、破壞植物根系的正常吸收和代謝功能，甚至導致遺傳突變。本節分別介紹了重金屬(鎘、鉛、鋅、銅)、有機污染物(多環芳烴、殺線劑)以及重金屬-有機復合污染對植物(蔬菜和小麥)的毒性效應與機制。
一、重金屬對植物的毒性
(一)鎘高背景土壤對蔬菜生長的影響
我國西南地區，尤其是貴州沉積石灰巖分布地區土壤存在著明顯的鎘(Cd)自然高背景現象。貴州地表土壤與沉積物中Cd的地球化學背景值為0.31mg/kg(表1.1)，是我國平均水平的2.5～3.5倍，表現出貴州地表環境介質中具有Cd的高背景含量特征(何邵麟等，2004)。
表1.1貴州不同地層單元發育的土壤和水系沉積物中Cd的平均含量(單位：mg/kg)
供試土壤采自貴州省碳酸鹽巖地區，土壤中Cd含量呈現一定的梯度，是選出的具有代表性的碳酸鹽巖發育的農田土壤，其中6個樣點土壤分別采自貴陽、黔南和畢節地區農田，1個樣點(BJ-6)土壤采自于某已廢棄的土法煉鋅場附近的菜地，受Cd污染嚴重，同樣也對該樣點土壤中Cd經食物鏈對人體的健康風險進行評價，將其作為受到人為活動強烈影響的Cd污染土壤與其他地球化學異常土壤相對比。供試土壤主要的理化性質見表1.2。供試植物為葉菜類蔬菜(小青菜與生菜)，種子購于江蘇省農業科學院。
表1.2供試土壤主要的基本性質
在所考察的土壤上種植青菜和生菜發現，畢節地區BJ-6和BJ-7兩處土壤上兩種蔬菜生長受到嚴重抑制，蔬菜可食部分鮮重顯著低于其他5處土壤上的蔬菜鮮重(圖1.1)。
圖1.1蔬菜可食用部分鮮重
對比各土壤的性質與重金屬含量可知，BJ-7處土壤與其他各處土壤明顯的差異在于其pH為4.81，遠遠低于其他各處土壤的pH(7.56～8.10)，呈強酸性。在如此低的pH條件下，生菜已無法生長，試驗結束時沒有能收獲到生菜樣品。而青菜雖能生長，但每盆僅收獲到約1.7g可食部分鮮樣。BJ-6處土壤為受到當地土法煉鋅活動影響的重污染土壤，其土壤中Cd、Zn、Cu和Pb的含量分別為64.2mg/kg、4191mg/kg、231mg/kg和1593mg/kg，分別是我國土壤環境質量二級標準限量值的107倍、12.0倍、2.3倍和5.3倍，在如此嚴重的污染情況下，蔬菜生長緩慢、長勢差且葉色發黃，是造成可食部分鮮重較低的直接原因。其他五處土壤上青菜和生菜均生長良好，其中貴陽地區GY-3處土壤采自于菜園地，該土壤上蔬菜可食部分鮮重相對，而另外4處均為農田土壤，每盆青菜與生菜的可食部分鮮重分別在30g和20g左右。
通過在土壤上種植葉菜類蔬菜發現，在已明顯酸化的土壤上(pH4.81)，青菜的生長均受到嚴重抑制，而生菜根本無法生長，這與土壤的強酸性以及高量有效態鎘的存在有關，因為在該酸性土壤中0.01mol/LCaCl2和DTPA提取態Cd含量分別為1.12mg/kg和2.12mg/kg。而在中性至微堿性土壤上，即使土壤總Cd含量超過7.0mg/kg時，青菜與生菜均能良好生長，此時蔬菜可食部分Cd含量與土壤DTPA提取態以及總Cd含量間均存在顯著的對數關系(表1.3和圖1.2)，而與土壤0.01mol/LCaCl2提取態鎘含量間沒有顯著的對數或線性關系。這是因為，首先，0.01mol/LCaCl2提取態重金屬相當于水溶態和可交換態部分，這部分重金屬雖然通常被認為是活動性強而且容易被植物吸收的部分，但是其與植物對重金屬的吸收之間并不一定會表現出良好的相關性；其次，0.01mol/LCaCl2提取態Cd在研究區中性或微堿性土壤中的含量很低，因此該提取態含量相對于整個土壤重金屬總庫來說，對植物可利用態Cd的貢獻可能不占據重要地位。而DTPA提取態與總Cd含量對蔬菜可食部分Cd含量的成功預測則表明，它們在土壤呈中性至微堿性時均能在一定程度上作為評價土壤中Cd的植物有效性或毒性的標準。
表1.3蔬菜可食部分Cd含量(Y)與土壤提取態總Cd含量(X)的關系(土壤pH>7.5)
(二)鎘、鉛對蔬菜生長的影響
供試土壤為理化性質差異較大的3種，分別為采自浙江嘉興的普通潛育水耕人為土(青紫泥)、上海南匯的石質淡色潮濕雛形土(灘潮土)和浙江湖州的鐵聚潛育水耕人為土(黃泥砂土)。土壤基本性質見表1.4。盆栽試驗在中國科學院南京土壤研究所溫室中進行，供試蔬菜品種為青菜(Brassica chinensis L.)和莧菜(Amaranthus fricolor L.)。在塑料盆中裝入風干過2mm土樣1.5kg，以尿素(0.6g/kg土)和磷酸氫二鉀(0.6g/kg土)為底肥。鎘(Cd)和鉛(Pb)的試驗濃度參考多個國家的土壤環境質量標定。土壤中添加鎘化合物為Cd(NO3)2 4H2O，添加鎘濃度為(以Cd計)：0、0.7、2.9、11、16和27mg/kg；添加鉛化合物為Pb(NO3)2，添加鉛濃度為(以Pb計)：0、125、281、407、532和625mg/kg。每個處理重復3次，各個處理之間沒有作補充性氮平衡。先將土壤與肥料混和，一周后加入鎘和鉛溶液混勻，加水至田間持水量的60％，放置平衡，平衡期間定期加水維持含水量。平衡一個月后，在每盆中直播16粒種子，出苗整齊、長勢良好后(7～10天)，每盆定植4株。生長期間土壤濕度保持在約70％田間持水量，生長45天后收獲。收獲時用不銹鋼剪刀剪取地上部。
圖1.2蔬菜可食部分Cd含量與土壤Cd含量間的擬合曲線(土壤pH>7.5)
表1.4試驗土壤基本性質
