层次生物可利用性法测定土壤重金属浓度参数

重金属化学形态的组成特征可良好地反映土壤重金属的可迁移性和生物可利用性，[7-8]那么如何科学地将重金属的生物可利用性与经典的总量风险评价模型有机地结合起来就成了亟需解决的问题。

风险评价代码(Risk Assessment Code，RAC)通过以可交换态和碳酸盐结合态存在的重金属含量对其总含量的百分贡献率来评价土壤中重金属的可利用性。[9-10]并基于风险评价代码值可将重金属不同的化学形态组成对应不同的风险程度。根据风险评价代码风险分级规则(见表4.3)，对任一种重金属，当其可交换态和碳酸盐结合态的占比总和小于1%时，可认定该重金属对环境是安全的；当可交换态和碳酸盐结合态的占比总和超过50%时，则认为该重金属具有极高的环境风险，且易进入食物链。

表4.3　基于风险评价代码的土壤重金属风险分级

根据图2.7—图2.12可知，52个采样点中Cd、Pb、Zn、Cr和Cu的平均RAC分别为19.7%、13.0%、6%、3.0%和2.0%，故其RAC平均值分别属于中等风险等级、中等风险等级、低风险等级、低风险等级和低风险等级。从5种重金属RAC平均值的排序可知，第三章随机模糊评价中虽然Pb的单因素指数比Zn、Cu和Cr都小，但最终确与Cu共同被识别为重度污染水平，确实其中一个原因就是土壤中以S1＋S2形态存在的Pb含量较高，侧面证明了所建随机模糊评价模型的良好分辨力。但是对于Cu和Pb来说，其自身的生物毒性权重是一样的(均为5)，根据表3.13可知Cu和Pb的单因素指数也很接近，为何Pb在RAC值是Cu的RAC值6.5倍的情况下而被与Cu分在了同一个污染等级?根据3.1.3.2节的土壤重金属化学形态分析来看，RAC法虽然在一定程度上表征了重金属的生物可利用性，但其仅仅考虑了可交换态和碳酸盐结合态的贡献显然还是不够全面。在近年人为活动强度不断增强的背景下，土壤生态系统及其存在环境发生着相对快速的变化(如氧化还原电位变化、土壤有机质含量变化、外界气候变化等)，这都可能导致以铁锰氧化态和有机络合态存在的重金属逐渐释放。(www.xing528.com)

根据第三章可知，土壤环境中重金属的迁移性、生物可利用性和生态毒性不仅仅与土壤中重金属的总量有关系，更取决于其在土壤中的赋存形态。显然，具有更高生物可利用性和迁移性的重金属更容易通过各环境介质间的迁移转化而暴露于受体人群，并最后对受体人群带来健康风险。所以，在经典的土壤总量健康风险评价模型的基础上，如何科学地将重金属的生物可利用性与总量风险评价模型有机地、全面地结合起来就成为研究的难点之一。在本书第三章的研究基础上，根据现广泛使用的风险评价代码(RAC)的理论基础和现有文献研究基础，[11]研究基于Tessier五步提取法而构建了可分层次量化表征重金属化学形态与其生物可利用性之间关系的重金属层次生物可利用性权重系数，其计算公式如下:

其中，fS1，fS2，fS3，fS4和fS5分别指重金属可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机络合态和残渣态对其总含量的百分贡献率；CBio，CPbio和CNbio则分别指土壤中生物可利用性重金属含量、潜在生物可利用性重金属含量和生物不可利用性重金属含量，mg/kg。将“基于层次生物可利用性的土壤重金属浓度参数”嵌入经典的健康风险评价模型，分别利用CBio，CPbio和CNbio代替单独的Csur构建了基于重金属生物可利用性的城镇土壤环境重金属污染的层次风险评价模型。