本发明专利技术公开了一种基于土地利用方式的土壤重金属层次健康风险评价方法，步骤包括：在土地利用现状图上设采样点，获取指定土壤重金属元素的总含量及其化学形态组成；计算土壤中生物可利用性重金属含量、土壤中潜在生物可利用性重金属含量和土壤中生物不可利用性重金属含量；计算经口摄入土壤非致癌土壤暴露剂量、经皮肤摄入土壤非致癌土壤暴露剂量和经呼吸吸入土壤颗粒物非致癌土壤暴露剂量；计算出土壤中生物可利用含量的非致癌风险系数、土壤中潜在生物可利用性含量的非致癌风险系数；绘制土壤中生物可利用和潜在生物可利用性含量的非致癌风险系数地图，层次划分生成土壤重金属层次健康风险地图。本发明专利技术可为土壤健康风险管理决策提供科学的依据。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境健康风险评价与管理、土壤科学、3S技术应用等
，具体涉 及一种。
技术介绍
《国家环境保护"十二五"环境与健康工作规划》和《国家环境与健康行动计划 (2007-2015)》均指出"伴随着我国工业化、城镇化的快速发展，环境污染影响人民群众健康 与安全的问题凸显，保护环境、保障健康成为人民群众最紧迫的需要"。城镇土壤中的重金 属可能经由误食土壤、皮肤接触和呼吸吸入等直接或间接暴露途径给城镇居民健康造成短 期危害或带来长期风险。在我国城镇化率已达53. 73% (中国国家统计局，2014年）和全 国土壤总的超标率为16. 1%的背景下，将城镇土壤重金属与城镇人群健康相关联的研究与 实践符合国家和人民的现实需要。基于我国2005~2013年的土壤普查数据得到的全国土 壤中重金属（包括镉、汞、铅、铬、砷、铜、锌、镍）通过经口摄入、皮肤接触和呼吸吸入三种 暴露途径的非致癌总危害系数空间分布，结果表明大陆地区的29个省、自治区和直辖市中 的45%存在对儿童受体的中等潜在非致癌风险，但暂时均未超过可接受非致癌风险水平限 值。同时，研究和实践已表明我国现行的《土壤环境质量标准（GB15618-1995)》为主的土壤 环境管控体系已不能适应我国当下复杂的环境变化和"绿色可持续"的社会经济发展要求， 据报道国家《土壤污染防治法》的立法工作已进入前期准备阶段，并且继"大气十条"后，国 务院正在编制《土壤环境保护和污染治理行动计划》（土十条）。这都说明因我国城镇土壤 重金属污染而引发的城镇人群健康风险已不容忽视。因此，作为在过去20年间被美国环保 署、国际化学品安全规划署等大力推动和发展的健康风险评价与管理技术被寄予厚望，国 内外已发展出了较为成熟的污染场地健康风险评价与管理框架体系，但鉴于污染场地土壤 与城镇土壤的自身特性及土地功能等方面存在较大差异，城镇土壤重金属污染机理更为复 杂并涉及更多方面的影响因素，故目前国内外仍暂时没有形成一套科学而高效的城镇土壤 环境健康风险评价与管理的框架体系，并且鉴于土壤科学研究的最新进展和各国不同城镇 在土地利用现状、受体空间分布、受体暴露特征、风险评价与管理经济投入程度等上存在的 显著特征差异，城镇环境下的土壤重金属健康风险评价、土壤风险来源解析和风险量化管 理等关键技术都有待改进或开发。 城镇土壤中重金属的健康风险评价是其风险管理的前提，可为风险管理提供优先 控制污染物和优先控制区域等关键信息。近年来，很多学者对世界各地的不同城镇土壤、 灰尘、地表水等环境介质中的有毒化学品进行了环境健康风险评价，并给出了相对应的环 境风险管理建议，作者也参与了环境健康风险评价的实际项目，综合文献研究和实践经验 可知，现城镇土壤环境健康风险评价方法与体系还存在以下重要不足：（1)首先现常用的 经典健康风险评价模型缺乏对土壤重金属的化学赋存形态的考虑，而化学赋存形态跟重金 属在土壤中的生物可利用和迀移性关系密切，此不足很可能是评价中重要的模型不确定性 来源；（2)暴露风险评价模型常由于缺乏实地受体暴露信息而设置的过于保守，虽然可以 达到严格风险管理的目的，但高投入与其收效显然不成正比，导致过度、低效管理的可能性 较大；（3)现多数环境健康风险评价研究与实践中常常忽略了一个原则性问题的影响，就 是"没有受体暴露，就没有健康风险"，这样以来健康风险评价的结果便失去了实际意义，只 能误导决策者；(4)现研究与实践中根据健康风险评价结果拟定出的区域风险管理策略较 为单一且可行性较低，不能满足在成本-收益考量下高效的环境风险管理要求，过度管理 的可能性很大，这显然也降低了评价结论在国内外相关决策中的参考价值，也不能满足像 我国一样的发展中国家的社会经济现实需要。由以上不足，研究提出以下四点重要的技术 问题：（1)如何科学地将重金属的生物可利用性与总含量风险评价模型有机地结合起来？ (2)如何科学而高效的设置目标受体的暴露风险评价模型？（3)如何将区域可能的暴露风 险与其可能的受体分布密度关联起来？（4)如何能科学地提出在一定的预算下兼具灵活 性、可行性的风险管理策略？如何有效解决上述技术问题，已经成为一项亟待解决的关键 技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对现有技术的上述问题，提供一种能够降低国内 外评价体系中常因将暴露风险与其可能受体分布割裂、将重金属总量作为其污染特征的单 一表征指标和暴露模型的不当选择而带来的不确定性，提供给决策者更全面、更准确的优 先控制污染物和优先控制区域的信息，从而辅助其制定灵活且高效的层次风险管理策略， 尤其对环境管理预算较贫乏的发展中国家有着重要的现实意义、确定性好、信息全面准确 的。 为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为： 一种，步骤包括： 1)基于遥感技术生成待评价区域的土地利用现状图，并利用ArcGIS软件划分为 指定大小的网格并布设采样点，且在人群活动频繁区域添加采样点，实地采集各采样点的 土壤样品，分析获取指定的土壤重金属元素的总含量及其对应的化学形态组成对总含量的 百分贡献率； 2)根据该土壤重金属元素的总含量及其对应的化学形态组成对总含量的百分贡 献率计算土壤中生物可利用性重金属含量CBlcl、土壤中潜在生物可利用性重金属含量CPblcl 和土壤中生物不可利用性重金属含量CNbl。； 3)根据采样点的主要土地利用方式，将采样点分类为敏感用地采样点和非敏感用 地采样点，分别针对敏感用地采样点和非敏感用地采样点，计算出该土壤重金属元素经口 摄入土壤非致癌土壤暴露剂量0ISERn。、经皮肤摄入土壤非致癌土壤暴露剂量DCSERn。和经 呼吸吸入土壤颗粒物非致癌土壤暴露剂量PISERn。； 4)根据土壤中生物可利用性重金属含量(^1￡]、土壤中潜在生物可利用性重金属 含量CPblcl、土壤中生物不可利用性重金属含量CNblcl、经口摄入土壤非致癌土壤暴露剂量 〇ISERn。、经皮肤摄入土壤非致癌土壤暴露剂量DCSERn。和经呼吸吸入土壤颗粒物非致癌土 壤暴露剂量PISERn。计算出该土壤重金属元素对应每一个采样点的土壤中生物可利用含量 的非致癌风险系数HIBl。、土壤中潜在生物可利用性含量的非致癌风险系数HIPbl。； 5)将每一个采样点的土壤中生物可利用含量的非致癌风险系数HIBlC]、土壤中潜在 生物可利用性含量的非致癌风险系数HIPbl。求和为土壤中生物可利用和潜在生物可利用性 含量的非致癌风险系数HI(B+PblC])，利用ArcGIS软件的IDW插值法绘制该土壤重金属元素在 待评价区域土壤中生物可利用和潜在生物可利用性含量的非致癌风险系数HI(B+PblC])的非致 癌风险分布地图； 6)根据土壤中生物可利用和潜在生物可利用性含量的非致癌风险系数HI_Pblc0的 值对土壤中生物可利用和潜在生物可利用性含量的非致癌风险HI(B+PblC])的非致癌风险分布 地图中的区域进行层次划分，生成待评价区域的土壤重金属层次健康风险地图。 优选地，所述步骤2)中具体是指根据式（1)计算土壤中生物可利用性重金属含量 CBlcl，根据式（2)计算土壤中潜在生物可利用性重金属含量CPblcl，根据式（3)计算土本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于土地利用方式的土壤重金属层次健康风险评价方法，其特征在于步骤包括：1)基于遥感技术生成待评价区域的土地利用现状图，并利用ArcGIS软件划分为指定大小的网格并布设采样点，且在人群活动频繁区域添加采样点，实地采集各采样点的土壤样品，分析获取指定的土壤重金属元素的总含量及其对应的化学形态组成对总含量的百分贡献率；2)根据该土壤重金属元素的总含量及其对应的化学形态组成对总含量的百分贡献率计算土壤中生物可利用性重金属含量CBio、土壤中潜在生物可利用性重金属含量CPbio和土壤中生物不可利用性重金属含量CNbio；3)根据采样点的主要土地利用方式，将采样点分类为敏感用地采样点和非敏感用地采样点，分别针对敏感用地采样点和非敏感用地采样点，计算出该土壤重金属元素经口摄入土壤非致癌土壤暴露剂量OISERnc、经皮肤摄入土壤非致癌土壤暴露剂量DCSERnc和经呼吸吸入土壤颗粒物非致癌土壤暴露剂量PISERnc；4)根据土壤中生物可利用性重金属含量CBio、土壤中潜在生物可利用性重金属含量CPbio、土壤中生物不可利用性重金属含量CNbio、经口摄入土壤非致癌土壤暴露剂量OISERnc、经皮肤摄入土壤非致癌土壤暴露剂量DCSERnc和经呼吸吸入土壤颗粒物非致癌土壤暴露剂量PISERnc计算出该土壤重金属元素对应每一个采样点的土壤中生物可利用含量的非致癌风险系数HIBio、土壤中潜在生物可利用性含量的非致癌风险系数HIPbio；5)将每一个采样点的土壤中生物可利用含量的非致癌风险系数HIBio、土壤中潜在生物可利用性含量的非致癌风险系数HIPbio求和为土壤中生物可利用和潜在生物可利用性含量的非致癌风险系数HI(B+Pbio)，利用ArcGIS软件的IDW插值法绘制该土壤重金属元素在待评价区域土壤中生物可利用和潜在生物可利用性含量的非致癌风险系数HI(B+Pbio)的非致癌风险分布地图；6)根据土壤中生物可利用和潜在生物可利用性含量的非致癌风险系数HI(B+Pbio)的值对土壤中生物可利用和潜在生物可利用性含量的非致癌风险HI(B+Pbio)的非致癌风险分布地图中的区域进行层次划分，生成待评价区域的土壤重金属层次健康风险地图。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，
申请(专利权)人：中南财经政法大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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