[发明专利]基于土地利用方式的土壤重金属层次健康风险评价方法

摘要

本发明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。本发明可为土壤健康风险管理决策提供科学的依据。

主权项

1.一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；所述步骤3)的详细步骤如下：3.1)根据采样点的主要土地利用方式，将所有采样点分类为敏感用地采样点和非敏感用地采样点；3.2)针对敏感用地采样点，使用式(4)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、使用式(5)计算出经皮肤摄入土壤非致癌土壤暴露剂量DCSERnc、使用式(7)计算出经呼吸吸入土壤颗粒物非致癌土壤暴露剂量PISERnc；式(4)中，OISERnc指经口摄入途径的土壤暴露量，EDc指儿童暴露期，EFc指儿童暴露频率，ABSo指经口摄入吸收效率因子，BWc指儿童体重，ATnc指非致癌效应平均时间；式(5)中，DCSERnc指皮肤接触途径土壤暴露量，SAEc指儿童暴露皮肤表面积，SSARc指儿童皮肤表面土壤年粘附系数，EDc指儿童暴露期，Ev指每日皮肤接触事件频率，ABSd指皮肤接触吸收效率因子，BWc指儿童体重，ATnc指非致癌效应平均时间；其中，儿童暴露皮肤表面积SAEc的计算表达式如式(6)所示；式(6)中，SAEc指儿童暴露皮肤表面积，Hc指儿童平均身高，SERc指儿童暴露皮肤所占面积比；式(7)中，PISERnc指吸入土壤颗粒物的土壤暴露量，PM10指空气中可吸入悬浮颗粒物的含量，DAIRc指儿童日空气呼吸量，EDc指儿童暴露期，PLAF指吸入土壤颗粒物在体内滞留比例，fspo指室外空气中来自土壤颗粒物所占比例，fspi指室内空气中来自土壤颗粒物所占比例，EFOc指儿童的室外暴露频率，EFIc指儿童的室内暴露频率，BWc指儿童体重，ATnc指非致癌效应平均时间；3.3)针对非敏感用地采样点，使用式(8)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、使用式(9)计算出经皮肤摄入土壤非致癌土壤暴露剂量DCSERnc、使用式(11)计算出经呼吸吸入土壤颗粒物非致癌土壤暴露剂量PISERnc；式(8)中，OISERnc指经口摄入途径的土壤暴露量，EDa指成人暴露期，EFa指成人暴露频率，ABSo指经口摄入吸收效率因子，BWa指成人体重，ATnc指非致癌效应平均时间；式(9)中，DCSERnc指皮肤接触途径土壤暴露量，SAEa指成人暴露皮肤表面积，SSARa指成人皮肤表面土壤年粘附系数，EDa指成人暴露期，EFa指成人暴露频率，Ev指每日皮肤接触事件频率，ABSd指皮肤接触吸收效率因子，BWa指成人体重，ATnc指非致癌效应平均时间；其中，成人暴露皮肤表面积SAEa的计算表达式如式(8‑1)所示；式(10)中，SAEa指成人暴露皮肤表面积，Ha指成人平均身高，SERa指成人暴露皮肤所占面积比，BWa指成人体重；式(11)中，PISERnc指吸入土壤颗粒物的土壤暴露量，PM10指空气中可吸入悬浮颗粒物的含量，DAIRa指成人日空气呼吸量，EDa指成人暴露期，PLAF指吸入土壤颗粒物在体内滞留比例，fspo指室外空气中来自土壤颗粒物所占比例，EFOa指成人的室外暴露频率，fspi指室内空气中来自土壤颗粒物所占比例，EFIa指成人的室内暴露频率，BWa指成人体重，ATnc指非致癌效应平均时间；所述步骤3.1)的详细步骤如下：获取每一个采样点的主要土地利用方式，如果某采样点的主要土地利用方式为农地、居民区、学校、公园、城市绿地之一，则将该采样点分类作为敏感用地采样点；如果主要土地利用方式为林地、工商业服务用地、工业生产附属设施用地、办公场所之一，则将该采样点分类作为非敏感用地采样点。