CN105303015A - 优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的方法及装置。该方法包括：采集土壤生态毒性诊断结果，查询毒性效应与污染赋值映射表，获取土壤生态毒性诊断结果对应的毒性效应映射的污染赋值；根据毒性试验分类表获取诊断试验所属的试验类别，查询试验类别与试验权重系数映射表，得到所属的试验类别映射的试验权重系数；确定诊断试验采用的检测指标，查询检测指标与指标权重的映射关系表，获取采用的检测指标映射的指标权重；根据获取的污染赋值、试验权重系数以及指标权重得到土壤生态毒性综合积分，并计算与个体水平积分最大值的比值，根据比值确定污染场地的土壤生态危害性等级。应用本发明，可以有效提升污染场地评估的准确性。

Description

优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的方法及装置

技术领域

本发明涉及土壤生态技术，特别涉及一种优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的方法及装置。

背景技术

土壤污染是世界性环境问题之一，污染土壤的清洁与安全利用是一项重要任务，土壤污染诊断是其中的一个重要环节。单纯依靠化学方法进行土壤污染诊断，不能全面、科学地表征土壤的整体质量特性，存在如下局限性：(1)无法对土壤中各种污染物进行全面测定，不能鉴定所有潜在毒性物质的毒性效应，也无法测定污染物的复合污染效应；(2)仅凭污染物含量无法反应这些污染物对生物的毒性效应；(3)难以区别不同暴露途径(如空隙水、土壤空气等)中污染物质的浓度，可能会低估污染物的有效毒性；(4)无法对污染物的代谢毒性进行追踪。因此需要其它方法对此做出补充。以化学分析和生态毒理指标相结合的方法，可以更为科学的评价土壤环境样品的整体毒性和环境危害性。通过选择土壤环境中不同营养级的敏感代表者作为对污染物实际毒性诊断的指标，完成系列生态毒理试验，用此构成的污染毒理诊断指标系统对土壤污染诊断具有重要作用。

目前，为了获取污染场地的详细污染信息，以根据获取的污染信息对污染场地的污染状况进行评估，一般采用全方位、全覆盖的诊断试验对污染场地的土壤生态毒性进行诊断，诊断试验包括：生物毒性诊断试验以及遗传毒性诊断试验，其中，

生物毒性诊断试验包括：土壤浸出液试验以及实际土壤原土试验，实际土壤原土试验又包括：短期/急性毒性试验以及长期/慢性毒性试验。其中，土壤浸出液试验包括水生生物试验，短期/急性毒性试验包括植物短期/急性毒性试验以及土壤生物(动物、微生物)短期/急性毒性试验，长期/慢性毒性试验包括植物长期/慢性毒性试验以及土壤动物长期/慢性毒性试验。

遗传毒性试验包括：微核试验、致突变试验、DNA损伤试验等。

实际应用中，由于土壤生态系统是一个复杂的体系，不同的受试生物对土壤生态系统的影响不同，同时，选取的检测指标对污染场地中的关注污染物的敏感性也不同，使得不同的受试生物、针对不同检测指标进行诊断试验得到的土壤生态毒性诊断结果差异较大，而现有技术中，一般采用选取最大值或者采用均衡加权的方式获取最终的土壤生态毒性诊断结果，作为污染场地的污染状况评估的依据，使得评估的准确性不高，易受受试生物以及选取的检测指标的影响，不能反映污染场地的实际污染状况。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的方法及装置，提升污染场地评估的准确性。

为达到上述目的，本发明提供了一种优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的方法，该方法包括：

采集通过诊断试验直接得到的土壤生态毒性诊断结果，查询预先设置的毒性效应与污染赋值映射表，获取该土壤生态毒性诊断结果对应的毒性效应映射的污染赋值；

根据预先设置的毒性试验分类表，获取诊断试验所属的试验类别，查询预先设置的试验类别与试验权重系数映射表，得到获取的诊断试验所属的试验类别映射的试验权重系数；

确定诊断试验采用的检测指标，查询预先设置的检测指标与指标权重的映射关系表，获取所述诊断试验采用的检测指标映射的指标权重；

将获取的污染赋值、试验权重系数以及指标权重应用于预先设置的土壤生态毒性综合积分公式，得到土壤生态毒性综合积分；

计算土壤生态毒性综合积分与个体水平积分最大值的比值，并根据计算的比值确定污染场地的土壤生态危害性等级。

较佳地，所述毒性效应与污染赋值映射表包括：

如果毒性效应大于80％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为严重污染，设置污染赋值为5；

如果毒性效应大于50％且小于或等于80％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为重度污染，设置污染赋值为4；

如果毒性效应大于30％且小于或等于50％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为中度污染，设置污染赋值为3；

如果毒性效应大于15％且小于或等于30％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为轻度污染，设置污染赋值为2；

如果毒性效应大于5％且小于或等于15％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为潜在污染，设置污染赋值为1；

如果毒性效应小于或等于5％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为无污染，设置污染赋值为0。

较佳地，所述诊断试验包括：短期/急性毒性试验以及慢性/遗传毒性试验，其中，慢性/遗传毒性试验包括：长期/慢性毒性试验以及遗传毒性试验。

较佳地，所述短期/急性毒性试验分类为：一类试验以及二类试验，所述慢性/遗传毒性试验对应三类试验，其中，

对于毒性终点，一类试验包括：致死、发芽率；二类试验包括：回避、发光、酶活抑制；三类试验包括：繁殖、发育、基因突变、染色体畸变；

对于水生生物毒性试验，一类试验包括藻类生长抑制试验；二类试验包括：发光菌急性毒性试验以及溞类急性活动抑制试验；

对于陆生生物毒性试验，一类试验包括：种子发芽试验、蚯蚓急性毒性试验；二类试验包括：陆生植物生长试验、植物根伸长试验、植物生理生化指标测定、蚯蚓回避行为试验、蚯蚓生理生化指标测定以及微生物呼吸抑制；三类试验包括：植物活性试验、蚯蚓繁殖试验、线蚓繁殖试验以及蜗牛幼体毒性试验；

对于遗传毒性试验，三类试验包括：蚕豆根尖微核试验、细菌回复突变试验以及蚯蚓彗星试验。

较佳地，所述试验类别与试验权重系数映射表包括：

一类试验映射的试验权重系数为1；

二类试验映射的试验权重系数为0.8；

三类试验映射的试验权重系数为0.5。

较佳地，利用下式计算所述土壤生态毒性综合积分：

M＝A+B+C

式中，

M为土壤生态毒性综合积分；

A为土壤浸出液毒性试验的综合积分；

B为陆生生物短期/急性毒性试验的综合积分；

C为陆生生物长期/慢性毒性试验的综合积分。

较佳地，其中，

$A=\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}(A_i*F_{A_i}*P_{A_i})$

$B=\underset{j=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}(B_j*F_{B_j}*P_{B_j})$

$C=\underset{k=1}{\overset{n_3}{\mathrm{\Σ}}}(C_k*F_{C_k}*P_{C_k})$

式中，

n₁为土壤浸出液毒性试验中的受试生物种数；

A_i为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物的毒性效应对应的污染赋值；

为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物所属试验类别的试验权重系数；

为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物采用的检测指标的指标权重；

n₂为陆生生物短期/急性毒性试验中的受试生物种数；

B_j为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物的毒性效应对应的污染赋值；

为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物所属试验类别的试验权重系数；

为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物采用的检测指标的指标权重；

n₃为陆生生物长期/慢性毒性试验中的受试生物种数；

C_k为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物的毒性效应对应的污染赋值；

为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物所属试验类别的试验权重系数；

为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物采用的检测指标的指标权重。

较佳地，利用下式计算所述个体水平积分最大值：

$M_{\max }=\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}(A_{i\max }*F_{A_{i\max }}*0.6)+\underset{j=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}(B_{j\max }*F_{B_{j\max }}*0.6)+\underset{k=1}{\overset{n_3}{\mathrm{\Σ}}}(C_{k\max }*F_{C_{k\max }}*0.6)$

式中，

A_imax为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物的毒性效应对应的最大污染赋值；

为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物的最大效应因子；

B_jmax为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物的毒性效应对应的最大污染赋值；

为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物的最大效应因子；

C_kmax为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物的毒性效应对应的最大污染赋值；

为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物的最大效应因子；

0.6为检测指标为个体水平时试验的指标权重。

较佳地，利用下式确定所述确定土壤生态危害性等级：

$R=\frac{M}{M_{\max }}$

式中，

R为受试土壤生态危害性分值；

如果R≥0.8，为极高危害级；

如果0.5≤R＜0.8，为高危害级；

如果0.3≤R＜0.5，为中危害级；

如果R＜0.3，为低危害级。

本发明还提供了一种优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的装置，该装置包括：

污染赋值获取模块，用于采集通过诊断试验直接得到的土壤生态毒性诊断结果，查询预先设置的毒性效应与污染赋值映射表，获取该土壤生态毒性诊断结果对应的毒性效应映射的污染赋值；

试验权重系数获取模块，用于根据预先设置的毒性试验分类表，获取诊断试验所属的试验类别，查询预先设置的试验类别与试验权重系数映射表，得到获取的诊断试验所属的试验类别映射的试验权重系数，所述毒性试验分类表基于毒性终点敏感性进行分类；

指标权重获取模块，用于确定诊断试验采用的检测指标，查询预先设置的检测指标与指标权重的映射关系表，获取所述诊断试验采用的检测指标映射的指标权重；

土壤生态毒性综合积分计算模块，用于将获取的污染赋值、试验权重系数以及指标权重应用于预先设置的土壤生态毒性综合积分公式，得到土壤生态毒性综合积分；

危害性等级评估模块，用于计算土壤生态毒性综合积分与个体水平积分最大值的比值，并根据计算的比值确定污染场地的土壤生态危害性等级。

由上述的技术方案可见，本发明提供的一种优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的方法及装置，分别为土壤生态毒性诊断结果对应的毒性效应设置污染赋值，诊断试验所属的试验类别设置相应的试验权重系数，并为各检测指标设置相应的指标权重，基于各试验得到的土壤生态毒性诊断结果对应的污染赋值、试验权重系数以及指标权重计算土壤生态毒性综合积分，依据个体水平积分最大值，对计算得到的土壤生态毒性综合积分进行土壤生态危害性等级评估，使得评估的准确性高，不易受个别受试生物以及选取的检测指标的影响，能够反映污染场地的实际污染状况。

附图说明

图1为本发明实施例优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的方法流程示意图。

图2为本发明实施例优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

现有获取污染场地土壤生态毒性诊断结果的方法，一般采用从获取的各土壤生态毒性诊断结果中，选取最大值，或者，对各土壤生态毒性诊断结果采用均衡加权的方式获取最终的土壤生态毒性诊断结果，作为污染场地的污染状况评估的依据，使得评估的准确性不高，易受受试生物以及选取的检测指标的影响，不能反映污染场地的实际污染状况。

基于污染物质毒性的测定，对土壤污染进行准确评估，而如何基于诊断试验中不同的受试生物以及不同的检测指标进行试验得到的土壤生态毒性诊断结果进行可靠评估，是土壤污染防治的重要环节。

土壤生态毒理学是生态毒理学学科体系中的一个分支，是生态毒理学和现代土壤学相互交叉形成的边缘学科，旨在研究各种有毒有害因子(污染物质)对土壤生态环境中非人类生物的损害作用及其机理。具体研究内容主要是土壤生态系统中有毒有害因素，例如，有毒化合物对动物、植物及微生物在分子、细胞、器官、个体、种群及群落等不同生命层次的损害作用，从而揭示土壤生态系统中有毒有害因素对生态系统的影响，从而为污染场地治理提供科学依据。其中，土壤污染生态毒理(毒性)诊断技术集合了土壤中不同食物链生物对化学品的整体毒性效应，可以提供土壤污染的全部信息。因而，在土壤生态毒理学的研究中，都离不开生态毒性诊断方法或技术的支持。

本发明实施例中，基于受试生物对诊断试验、毒性终点以及检测指标的敏感性，对获取的土壤生态毒性诊断结果设置对应的污染赋值，同时，针对诊断试验中的各试验进行分类，为分类的试验设置试验权重系数(效应因子)，表明该分类试验对获取的污染赋值的影响程度，而且，对分类试验中的检测指标进行综合评估，设置各检测指标对应的权重。这样，某一受试生物的等效土壤生态毒性诊断结果不仅与该受试生物直接获取的土壤生态毒性诊断结果对应的污染赋值相关，还与采用的分类试验以及采用的检测指标相关，通过对各受试生物的等效土壤生态毒性诊断结果进行加权，从而获取土壤生态毒性综合积分，作为污染场地的污染状况评估的依据，由于综合考虑了污染场地采用的具体诊断方法以及具体受试生物的影响，使得评估的准确性高，不易受单一受试生物以及选取的检测指标的影响，并能够准确反映污染场地的实际污染状况。

图1为本发明实施例优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的方法流程示意图。参见图1，该方法包括：

步骤101，采集通过诊断试验直接得到的土壤生态毒性诊断结果，查询预先设置的毒性效应与污染赋值映射表，获取该土壤生态毒性诊断结果对应的毒性效应映射的污染赋值；

本步骤中，关于通过诊断试验直接得到土壤生态毒性诊断结果，为公知技术，在此略去详述。

实际应用中，由于(测试组)通过诊断试验直接得到土壤生态毒性诊断结果时，还设置有相应对照组的诊断试验。因而，本发明实施例中，考虑将测试组的土壤生态毒性诊断结果与对照组的土壤生态毒性诊断结果进行显著性差异比较，得到用以表征诊断结果存在显著差异程度的毒性效应，从而将通过诊断试验直接得到的各土壤生态毒性诊断结果以毒性效应进行表征。这样，由于毒性效应是通过与对照组的显著性差异比较得到，能够更准确反映污染场地的污染程度。

本发明实施例中，考虑到每一毒性试验的响应范围是不相同的。具体来说，相对敏感的指标(毒性终点敏感性)在较低浓度污染的毒性试验下即可以被强烈抑制，从而丧失了对更高浓度污染的毒性试验的响应能力；而相对不敏感的指标对低浓度污染的毒性试验可能不产生响应，使得不同的指标对同一浓度污染的毒性试验的土壤生态毒性诊断结果差别较大，或者，相同的指标对不同浓度污染的毒性试验的土壤生态毒性诊断结果差别较大，从而影响土壤生态毒性诊断结果的准确性。因而，考虑对不同毒性试验对应的毒性效应进行分级赋值，以体现对土壤生态毒性诊断结果的影响。

本发明实施例中，对土壤生态毒性诊断结果对应的毒性效应(与对照组相比生物受危害的负效应)进行分级的污染赋值。较佳地，实行“五级五分制”评分法。其中，

按照与对照组相比生物受危害的负效应程度(毒性效应)，将土壤生态毒性诊断结果分类为：严重污染、重度污染、中度污染、轻度污染、潜在污染以及无污染，其中，

如果毒性效应大于80％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为严重污染，设置污染赋值为5；

如果毒性效应大于50％且小于或等于80％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为重度污染，设置污染赋值为4；

如果毒性效应大于30％且小于或等于50％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为中度污染，设置污染赋值为3；

如果毒性效应大于15％且小于或等于30％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为轻度污染，设置污染赋值为2；

如果毒性效应大于5％且小于或等于15％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为潜在污染，设置污染赋值为1；

如果毒性效应小于或等于5％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为无污染，设置污染赋值为0。

所应说明的是，污染级别的划分以及污染赋值的设置，还可以根据实际需要进行设置，例如，根据实际需要，可以将污染级别设置为3级，也可以设置为8级等。本发明实施例对污染级别的划分以及污染赋值的设置不作具体限制。

表1为毒性效应与污染赋值映射表，即毒性效应分级污染赋值表，包括毒性效应与污染级别以及污染赋值的映射关系。

表1

表1中，毒性效应均指的是生物受危害的负效应，其中，毒性效应≤5％表示生物在污染场地受危害的效应不显著，因而，设置污染赋值为0。

所应说明的是，对于同一污染场地，通过诊断试验直接得到的土壤生态毒性诊断结果有多个，例如，不同受试生物、不同检测指标以及采用的不同具体试验，可以得到多个土壤生态毒性诊断结果，每一土壤生态毒性诊断结果对应有一毒性效应映射的污染赋值。

步骤102，根据预先设置的毒性试验分类表，获取诊断试验所属的试验类别，查询预先设置的试验类别与试验权重系数映射表，得到获取的诊断试验所属的试验类别映射的试验权重系数，所述毒性试验分类表基于毒性终点敏感性进行分类；

本步骤中，如前所述，毒性试验(诊断试验)包括：短期/急性毒性试验以及慢性/遗传毒性试验，其中，慢性/遗传毒性试验包括：长期/慢性毒性试验以及遗传毒性试验。

本发明实施例中，基于毒性终点敏感性的不同，将毒性试验包括的各试验进行分类，分为一类试验、二类试验以及三类试验。

本发明实施例中，将短期/急性毒性试验分类为：一类试验以及二类试验，慢性/遗传毒性试验对应三类试验。其中，

对于毒性终点，一类试验包括：致死、发芽率等；二类试验包括：回避、发光、酶活抑制等；三类试验包括：繁殖、发育、基因突变、染色体畸变等；

对于水生生物毒性试验，一类试验包括藻类生长抑制试验；二类试验包括：发光菌急性毒性试验以及溞类急性活动抑制试验；也就是说，采用一类试验时，水生生物毒性试验进行藻类生长抑制试验，并采用致死以及发芽率作为试验的毒性终点。

对于陆生生物毒性试验，一类试验包括：种子发芽试验、蚯蚓急性毒性试验；二类试验包括：陆生植物生长试验、植物根伸长试验、植物生理生化指标测定、蚯蚓回避行为试验、蚯蚓生理生化指标测定以及微生物呼吸抑制；三类试验包括：植物活性试验、蚯蚓繁殖试验、线蚓繁殖试验以及蜗牛幼体毒性试验；

对于遗传毒性试验，三类试验包括：蚕豆根尖微核试验、细菌回复突变试验以及蚯蚓彗星试验。

本发明实施例中，对于同一受试物种，一般情况下，测试终点的敏感性依序为：繁殖、发育和遗传测试终点＞行为、酶活测试终点＞致死、发芽率终点，每一类试验(一类试验、二类试验以及三类试验)对应的毒性测试终点敏感性范围没有具体的数值。

本发明实施例中，根据受试生物的毒性测试终点的敏感性不同进行划分，对于同一受试生物，繁殖、发育和各种遗传毒性终点较敏感，将此类终点对应的测试试验设置为三类试验；行为、发光、酶活抑制等测试终点一般比致死、发芽率敏感，将行为、发光、酶活抑制等非致死终点对应的测试试验设置为二类试验；将发芽率、致死终点对应的测试试验设置为三类试验。例如，以蚯蚓为受试生物，以个体水平的试验为例，蚯蚓急性毒性试验为一类试验，蚯蚓回避行为试验为二类试验，蚯蚓繁殖、发育试验和蚯蚓彗星试验等慢性毒性和遗传毒性试验为三类试验。

表2为本发明实施例的毒性试验分类表。本发明实施例中，一类试验和二类试验都是短期/急性毒性试验。

表2

本发明实施例中，因为不同的受试生物的毒性终点敏感性差异较大，且不同类的试验得到的土壤生态毒性诊断结果差异较大。考虑不同类的试验对土壤生态毒性诊断结果的影响，设置不同类别的试验对应的试验权重系数，以反映污染场地的污染程度。

表3为本发明实施例不同类的试验对应的试验权重系数列表，即试验类别与试验权重系数映射表。

表3

所应说明的是，试验类别对应的试验权重系数(效应因子)的设置，还可以根据实际需要设置为其它值，本发明实施例对此不作具体限制。

本发明实施例中，作为可选实施例，当同一受试生物同时进行了一类试验和二类试验时，如果两组试验的土壤生态毒性诊断结果出现矛盾，以加权的土壤生态毒性诊断结果(直接得到的土壤生态毒性诊断结果与相应试验权重系数的乘积)最高值为准。举例来说，对某一污染场地，同一受试生物分别采用一类试验和二类试验对土壤生态毒性进行诊断，如果采用二类试验进行土壤生态毒性诊断，得到的土壤生态毒性诊断结果对应的毒性效应为＞50％，则根据表1，毒性效应＞50％对应重度污染，赋值为4，根据表3，二级试验对应的试验权重系数(效应因子)为0.8，则该二类试验加权的土壤生态毒性诊断结果为：4与0.8相乘(3.2)；而采用一类试验进行土壤生态毒性诊断，得到的毒性效应为＞30％，则根据表1，毒性效应＞30％对应中度污染，赋值为3，根据表3，一级试验对应的试验权重系数(效应因子)为1，则该一类试验最终的土壤生态毒性诊断结果为：3与1相乘(3)。选取加权的土壤生态毒性诊断结果最高值，得到的最高值土壤生态毒性诊断结果为3.2。

再例如，以蚯蚓为受试生物，分别进行了蚯蚓急性毒性试验(致死效应)和蚯蚓回避行为试验，根据表2，蚯蚓急性毒性试验属于一类试验，蚯蚓回避行为试验属于二类试验，假设蚯蚓急性试验的毒性效应为＞15％，则根据表1和表3，该蚯蚓急性试验最终的土壤生态毒性诊断结果为2*1＝2；假设蚯蚓回避行为试验的毒性效应为＞50％，则根据表1和表3，该蚯蚓回避行为试验最终的土壤生态毒性诊断结果为4*0.8＝3.2，选取加权的土壤生态毒性诊断结果最高值，得到的最高值土壤生态毒性诊断结果为3.2。

作为另一可选实施例，本发明实施例中，当同一毒性效应终点采用了多个物种进行了测试时，采用最敏感物种的测试结果。

本发明实施例中，由于每个生态毒性诊断试验的响应范围不同，为最大程度的减少试验成本，用最少的试验完成对土壤的生态毒性诊断，还可以对毒性试验设置层次优先级，即对污染场地的土壤生态毒性进行分层次诊断，以有效降低试验次数。具体来说，水生生物试验层次优先级最高，短期/急性毒性试验层次优先级次之，长期/慢性毒性试验层次优先级再次之，遗传毒性试验层次优先级最低，并按照层次优先级高低依序进行试验。

步骤103，确定诊断试验采用的检测指标，查询预先设置的检测指标与指标权重的映射关系表，获取所述诊断试验采用的检测指标映射的指标权重；

本步骤中，研究表明，当污染物排放到环境后，将在不同层次上影响生态环境中的生物。污染物在低剂量长期暴露或者高剂量暴露下，对生态系统的影响将首先体现在分子、细胞和组织器官水平等检测指标上，累积到一定层次后，逐步传播到高层次阶段。从生态相关性和可操作性来说，个体水平的研究都处于一个比较中等的位置，因此，各国推荐的生态毒性诊断标准方法，基本上都是基于生物个体水平上的毒性试验。

本发明实施例中，根据与生态相关性的高低，将不同水平的毒性终点(检测指标)赋予不同的权重值，见表4。

表4

表4中，不同水平的毒性终点(检测指标)，赋予有不同的指标权重值。也就是说，对于表2中每一类试验的毒性终点，都包含表4中的五种检测指标，每种检测指标对应一指标权重。

所应说明的是，步骤101、步骤102以及步骤103并没有先后顺序之分，步骤103可以在步骤101之前执行，也可以在步骤102之前执行；同样地，步骤101可以在步骤102之后执行，也可以在步骤103之后执行；步骤102可以在步骤101之前执行，也可以在步骤103之后执行。

步骤104，将获取的污染赋值、试验权重系数以及指标权重应用于预先设置的土壤生态毒性综合积分公式，得到土壤生态毒性综合积分；

本步骤中，每一试验对应有一污染赋值、一试验权重系数以及一指标权重。将污染场地进行的所有试验进行综合，得到土壤生态毒性综合积分。

本发明实施例中，土壤生态毒性综合积分采用加权求和法进行计算。具体计算公式如下：

M＝A+B+C

$A=\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}(A_i*F_{A_i}*P_{A_i})$

$B=\underset{j=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}(B_j*F_{B_j}*P_{B_j})$

$C=\underset{k=1}{\overset{n_3}{\mathrm{\Σ}}}(C_k*F_{C_k}*P_{C_k})$

式中，

M为土壤生态毒性综合积分；

A为土壤浸出液毒性试验的综合积分；

n₁为土壤浸出液毒性试验中的受试生物种数；

A_i为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物的毒性效应对应的污染赋值，即第i种受试生物通过诊断试验直接得到的土壤生态毒性诊断结果对应的污染赋值；

为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物所属试验类别的试验权重系数(效应因子)；

为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物采用的检测指标的指标权重；

B为陆生生物短期/急性毒性试验的综合积分；

n₂为陆生生物短期/急性毒性试验中的受试生物种数；

B_j为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物的毒性效应对应的污染赋值；

为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物所属试验类别的试验权重系数(效应因子)；

为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物采用的检测指标的指标权重；

C为陆生生物长期/慢性毒性试验的综合积分；

n₃为陆生生物长期/慢性毒性试验中的受试生物种数；

C_k为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物的毒性效应对应的污染赋值；

为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物所属试验类别的试验权重系数(效应因子)；

为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物采用的检测指标的指标权重。

步骤105，计算土壤生态毒性综合积分与个体水平积分最大值的比值，并根据计算的比值确定污染场地的土壤生态危害性等级。

本步骤中，根据土壤生态毒性综合积分(M)与个体水平积分最大值(M_max)的比值(R)来确定土壤生态危害性等级。即：

$R=\frac{M}{M_{\max }}$

式中，

R为受试土壤生态危害性分值；

M_max为个体水平积分最大值，为指标权重取0.6时各试验的土壤生态毒性综合积分最大值。

本发明实施例中，个体水平积分最大值计算公式如下：

$M_{\max }=\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}(A_{i\max }*F_{A_{i\max }}*0.6)+\underset{j=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}(B_{j\max }*F_{B_{j\max }}*0.6)+\underset{k=1}{\overset{n_3}{\mathrm{\Σ}}}(C_{k\max }*F_{C_{k\max }}*0.6)$

式中，

A_imax为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物的毒性效应对应的最大污染赋值；本发明实施例中，污染赋值取值为5；

为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物的最大效应因子；取值为1。

B_jmax为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物的毒性效应对应的最大污染赋值，污染取值为5；

为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物的最大效应因子，取值为1；

C_kmax为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第七种受试生物的毒性效应对应的最大污染赋值，取值为5；

为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物的最大效应因子，取值为1；

0.6为检测指标为个体水平时试验的指标权重。

本发明实施例中，将土壤生态危害性等级分成4级，分别为：极高危害级、高危害级、中危害级以及低危害级，其中，

R≥0.8，为极高危害级；

0.5≤R＜0.8，为高危害级；

0.3≤R＜0.5，为中危害级；

R＜0.3，为低危害级。

由上述可见，本发明实施例的优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的方法，通过考虑污染场地诊断试验中的各影响因素，分别为土壤生态毒性诊断结果对应的毒性效应设置污染赋值，诊断试验所属的试验类别设置相应的试验权重系数，并为各检测指标设置相应的指标权重，基于各试验得到的土壤生态毒性诊断结果对应的污染赋值、试验权重系数以及指标权重计算土壤生态毒性综合积分，依据个体水平积分最大值，对计算得到的土壤生态毒性综合积分进行土壤生态危害性等级评估，使得评估的准确性高，不易受个别受试生物以及选取的检测指标的影响，能够反映污染场地的实际污染状况。

图2为本发明实施例优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的装置结构示意图。参见图2，该装置包括：污染赋值获取模块、试验权重系数获取模块、指标权重获取模块、土壤生态毒性综合积分计算模块以及危害性等级评估模块，其中，

污染赋值获取模块，用于采集通过诊断试验直接得到的土壤生态毒性诊断结果，查询预先设置的毒性效应与污染赋值映射表，获取该土壤生态毒性诊断结果对应的毒性效应映射的污染赋值；

本发明实施例中，毒性效应与污染赋值映射表包括：

如果毒性效应大于80％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为严重污染，设置污染赋值为5；

如果毒性效应大于50％且小于或等于80％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为重度污染，设置污染赋值为4；

如果毒性效应大于30％且小于或等于50％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为中度污染，设置污染赋值为3；

如果毒性效应大于15％且小于或等于30％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为轻度污染，设置污染赋值为2；

如果毒性效应大于5％且小于或等于15％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为潜在污染，设置污染赋值为1；

如果毒性效应小于或等于5％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为无污染，设置污染赋值为0。

试验权重系数获取模块，用于根据预先设置的毒性试验分类表，获取诊断试验所属的试验类别，查询预先设置的试验类别与试验权重系数映射表，得到获取的诊断试验所属的试验类别映射的试验权重系数，所述毒性试验分类表基于毒性终点敏感性进行分类；

本发明实施例中，毒性试验分类表包括：

将短期/急性毒性试验分类为：一类试验以及二类试验，慢性/遗传毒性试验对应三类试验，其中，

对于毒性终点，一类试验包括：致死、发芽率等；二类试验包括：回避、发光、酶活抑制等；三类试验包括：繁殖、发育、基因突变、染色体畸变等；

对于水生生物毒性试验，一类试验包括藻类生长抑制试验；二类试验包括：发光菌急性毒性试验以及溞类急性活动抑制试验；

对于陆生生物毒性试验，一类试验包括：种子发芽试验、蚯蚓急性毒性试验；二类试验包括：陆生植物生长试验、植物根伸长试验、植物生理生化指标测定、蚯蚓回避行为试验、蚯蚓生理生化指标测定以及微生物呼吸抑制；三类试验包括：植物活性试验、蚯蚓繁殖试验、线蚓繁殖试验以及蜗牛幼体毒性试验；

对于遗传毒性试验，三类试验包括：蚕豆根尖微核试验、细菌回复突变试验以及蚯蚓彗星试验。

试验类别与试验权重系数映射表包括：

一类试验映射的试验权重系数为1；

二类试验映射的试验权重系数为0.8；

三类试验映射的试验权重系数为0.5。

指标权重获取模块，用于确定诊断试验采用的检测指标，查询预先设置的检测指标与指标权重的映射关系表，获取所述诊断试验采用的检测指标映射的指标权重；

本发明实施例中，检测指标与指标权重的映射关系表包括：

检测指标为分子/细胞水平，映射的指标权重为0.2；

检测指标为组织/器官水平，映射的指标权重为0.3；

检测指标为个体水平，映射的指标权重为0.6；

检测指标为种群/群落水平，映射的指标权重为0.8；

检测指标为生态系统/景观水平，映射的指标权重为1。

土壤生态毒性综合积分计算模块，用于将获取的污染赋值、试验权重系数以及指标权重应用于预先设置的土壤生态毒性综合积分公式，得到土壤生态毒性综合积分；

本发明实施例中，土壤生态毒性综合积分采用加权求和法进行计算。具体计算公式如下：

M＝A+B+C

$A=\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}(A_i*F_{A_i}*P_{A_i})$

$B=\underset{j=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}(B_j*F_{B_j}*P_{B_j})$

$C=\underset{k=1}{\overset{n_3}{\mathrm{\Σ}}}(C_k*F_{C_k}*P_{C_k}).$

危害性等级评估模块，用于计算土壤生态毒性综合积分与个体水平积分最大值的比值，并根据计算的比值确定污染场地的土壤生态危害性等级。

本发明实施例中，根据土壤生态毒性综合积分(M)与个体水平积分最大值(M_max)的比值(R)来确定土壤生态危害性等级。即：

$R=\frac{M}{M_{\max }}.$

个体水平积分最大值计算公式如下：

$M_{\max }=\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}(A_{i\max }*F_{A_{i\max }}*0.6)+\underset{j=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}(B_{j\max }*F_{B_{j\max }}*0.6)+\underset{k=1}{\overset{n_3}{\mathrm{\Σ}}}(C_{k\max }*F_{C_{k\max }}*0.6).$

本发明实施例中，将土壤生态危害性等级分成4级，分别为：极高危害级、高危害级、中危害级以及低危害级，其中，

R≥0.8，为极高危害级；

0.5≤R＜0.8，为高危害级；

0.3≤R＜0.5，为中危害级；

R＜0.3，为低危害级。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的方法，该方法包括：

采集通过诊断试验直接得到的土壤生态毒性诊断结果，查询预先设置的毒性效应与污染赋值映射表，获取该土壤生态毒性诊断结果对应的毒性效应映射的污染赋值；

根据预先设置的毒性试验分类表，获取诊断试验所属的试验类别，查询预先设置的试验类别与试验权重系数映射表，得到获取的诊断试验所属的试验类别映射的试验权重系数；

确定诊断试验采用的检测指标，查询预先设置的检测指标与指标权重的映射关系表，获取所述诊断试验采用的检测指标映射的指标权重；

将获取的污染赋值、试验权重系数以及指标权重应用于预先设置的土壤生态毒性综合积分公式，得到土壤生态毒性综合积分；

计算土壤生态毒性综合积分与个体水平积分最大值的比值，并根据计算的比值确定污染场地的土壤生态危害性等级。

2.如权利要求1所述的方法，所述毒性效应与污染赋值映射表包括：

如果毒性效应大于80％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为严重污染，设置污染赋值为5；

如果毒性效应大于50％且小于或等于80％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为重度污染，设置污染赋值为4；

如果毒性效应大于30％且小于或等于50％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为中度污染，设置污染赋值为3；

如果毒性效应大于15％且小于或等于30％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为轻度污染，设置污染赋值为2；

如果毒性效应大于5％且小于或等于15％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为潜在污染，设置污染赋值为1；

如果毒性效应小于或等于5％，确定土壤生态毒性诊断结果的污染级别为无污染，设置污染赋值为0。

3.如权利要求1所述的方法，所述诊断试验包括：短期/急性毒性试验以及慢性/遗传毒性试验，其中，慢性/遗传毒性试验包括：长期/慢性毒性试验以及遗传毒性试验。

4.如权利要求3所述的方法，所述短期/急性毒性试验分类为：一类试验以及二类试验，所述慢性/遗传毒性试验对应三类试验，其中，

对于毒性终点，一类试验包括：致死、发芽率；二类试验包括：回避、发光、酶活抑制；三类试验包括：繁殖、发育、基因突变、染色体畸变；

对于水生生物毒性试验，一类试验包括藻类生长抑制试验；二类试验包括：发光菌急性毒性试验以及溞类急性活动抑制试验；

对于陆生生物毒性试验，一类试验包括：种子发芽试验、蚯蚓急性毒性试验；二类试验包括：陆生植物生长试验、植物根伸长试验、植物生理生化指标测定、蚯蚓回避行为试验、蚯蚓生理生化指标测定以及微生物呼吸抑制；三类试验包括：植物活性试验、蚯蚓繁殖试验、线蚓繁殖试验以及蜗牛幼体毒性试验；

对于遗传毒性试验，三类试验包括：蚕豆根尖微核试验、细菌回复突变试验以及蚯蚓彗星试验。

5.如权利要求4所述的方法，所述试验类别与试验权重系数映射表包括：

一类试验映射的试验权重系数为1；

二类试验映射的试验权重系数为0.8；

三类试验映射的试验权重系数为0.5。

6.如权利要求1所述的方法，利用下式计算所述土壤生态毒性综合积分：

M＝A+B+C

式中，

M为土壤生态毒性综合积分；

A为土壤浸出液毒性试验的综合积分；

B为陆生生物短期/急性毒性试验的综合积分；

C为陆生生物长期/慢性毒性试验的综合积分。

7.如权利要求6所述的方法，其中，

$A=\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}(A_i*F_{A_i}*P_{A_i})$

$B=\underset{j=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}(B_j*F_{B_j}*P_{B_j})$

$C=\underset{k=1}{\overset{n_3}{\mathrm{\Σ}}}(C_k*F_{C_k}*P_{C_k})$

式中，

n₁为土壤浸出液毒性试验中的受试生物种数；

A_i为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物的毒性效应对应的污染赋值；

为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物所属试验类别的试验权重系数；

为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物采用的检测指标的指标权重；

n₂为陆生生物短期/急性毒性试验中的受试生物种数；

B_j为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物的毒性效应对应的污染赋值；

为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物所属试验类别的试验权重系数；

为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物采用的检测指标的指标权重；

n₃为陆生生物长期/慢性毒性试验中的受试生物种数；

C_k为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物的毒性效应对应的污染赋值；

为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物所属试验类别的试验权重系数；

为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物采用的检测指标的指标权重。

8.如权利要求7所述的方法，利用下式计算所述个体水平积分最大值：

$M_{\max }=\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}(A_{i\max }*F_{A_{i\max }}*0.6)+\underset{j=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}(B_{j\max }*F_{B_{j\max }}*0.6)+\underset{k=1}{\overset{n_3}{\mathrm{\Σ}}}(C_{k\max }*F_{C_{k\max }}*0.6)$

式中，

A_imax为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物的毒性效应对应的最大污染赋值；

为土壤浸出液毒性试验中，第i种受试生物的最大效应因子；

B_jmax为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物的毒性效应对应的最大污染赋值；

为陆生生物短期/急性毒性试验中，第j种受试生物的最大效应因子；

C_kmax为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物的毒性效应对应的最大污染赋值；

为陆生生物长期/慢性毒性试验中，第k种受试生物的最大效应因子；

0.6为检测指标为个体水平时试验的指标权重。

9.如权利要求8所述的方法，利用下式确定所述确定土壤生态危害性等级：

$R=\frac{M}{M_{\max }}$

式中，R为受试土壤生态危害性分值；

如果R≥0.8，为极高危害级；

如果0.5≤R＜0.8，为高危害级；

如果0.3≤R＜0.5，为中危害级；

如果R＜0.3，为低危害级。

10.一种优化污染场地土壤生态毒性诊断结果的装置，该装置包括：

污染赋值获取模块，用于采集通过诊断试验直接得到的土壤生态毒性诊断结果，查询预先设置的毒性效应与污染赋值映射表，获取该土壤生态毒性诊断结果对应的毒性效应映射的污染赋值；

试验权重系数获取模块，用于根据预先设置的毒性试验分类表，获取诊断试验所属的试验类别，查询预先设置的试验类别与试验权重系数映射表，得到获取的诊断试验所属的试验类别映射的试验权重系数，所述毒性试验分类表基于毒性终点敏感性进行分类；

指标权重获取模块，用于确定诊断试验采用的检测指标，查询预先设置的检测指标与指标权重的映射关系表，获取所述诊断试验采用的检测指标映射的指标权重；

土壤生态毒性综合积分计算模块，用于将获取的污染赋值、试验权重系数以及指标权重应用于预先设置的土壤生态毒性综合积分公式，得到土壤生态毒性综合积分；

危害性等级评估模块，用于计算土壤生态毒性综合积分与个体水平积分最大值的比值，并根据计算的比值确定污染场地的土壤生态危害性等级。