来源：生物炭材料（2024年12月6日）
第一作者：应急管理部大数据中心 Guoxiang Han
通讯作者：中国科学院生态环境研究中心 Yajuan Shi
DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.136753
图形摘要
本文要点
砷和铬是土壤中常见的多价重金属，日益引起环境问题，但对这些金属的土壤阈值的研究有限。
本研究提出了一种基于已发表文献得出土壤指南的方法，考虑了两种土地类型（公园用地和工业）、两种暴露途径（哺乳动物和鸟类的直接接触和食物链）以及两种毒性水平（NOEC/LOAEL 和 EC50/ LC50）。
无机砷（III 和 V）和铬（III 和 VI）的土壤指南是分别针对公园和工业制定的，考虑了直接接触和食物链暴露（仅适用于公园）以及现有数据的较低和较高毒性水平。该研究讨论了拟议的指导值与国际标准之间的异同。
此外，还引入了一种新方法来导出土壤总砷和铬的指导方针，适用于自然存在的混合价态。未来的研究应通过解决样本限制、土壤特性和区域差异来完善这些指南，以提高其在环境管理中的准确性和适用性。
这两种方法均可为其他污染物的治理提供参考。这些土壤指导值，特别是土壤总量指导值，为中国政府管理土壤中砷和铬含量提供了宝贵的指导。
图文导读
Fig. 1. Simplified diagram of potential ecological receptors and exposure pathways.
Fig. 2. Method for soil guidance derivation considering parkland and industry types, direct contact and food chain exposure types, and two toxicity levels (NOEC/LOEC and EC50/LC50). Where: NOEC = No observed effect concentration, LOEC = Lowest observed effect concentration, EC50 = Median effective, LC50 = Median lethal, NOAEL = No observed (adverse) effect level, LOAEL = Lowest observed (adverse) effect level, L/U-PNECDc = Lower/Upper predicted no effect concentration with direct contact exposure type, L/U-SCRDc = Lower/Upper ecotoxicological serious risk concentration with direct contact exposure type, L/U-PNECFc = Lower/Upper predicted no-effect concentration with food chain exposure type, n = number of species; SSD = Species Sensitivity Distribution.
Fig. 3. Safe area, soil guidance line, and unsafe area between two valence states of a heavy metal, and total concentration line.
由于砷（Ⅲ）以AsO2-形式存在，砷（Ⅴ）以AsO43-形式存在，因此它们的毒性机制相似[1]。为了简化土壤砷总量指导估算，假设砷（Ⅲ）和砷（Ⅴ）之间仅存在相加效应。土壤砷指导线简化如下（图4（a））：
Fig. 4. Safe area, soil guidance line, and unsafe area between two states of arsenic (a) or chromium (b), and total concentration lines of arsenic and chromium in soil.
Fig. 5. Presents three fitting lines: Log-normal, Burr III, and Log-logistic based on native toxicity data, along with P and Adr values for these lines and species numbers. It includes details on arsenic (III) and (Ⅴ) species at various levels: at lower levels, arsenic (III) in parkland (5a) and industry (5 A), and arsenic (V) in parkland (5b) and industry (5B); at upper levels, arsenic (III) in parkland (5c) and industry (5 C), and arsenic (V) in parkland (5d) and industry (5D). Note: Adr = Adjusted R², P = p-value of the K-S test, L/U-PNECDc = Lower/Upper predicted no effect concentration for direct contact exposure, L/U-SCRDc = Lower/Upper ecotoxicological serious risk concentration for direct contact exposure. Figs. 5(a), 5(b), 5(c), and 5(d) are magnifications of the HC5 segments shown in Figs. 5(A), 5(B), 5(C), and 5(D), respectively.
Fig. 6. Presents three fitting lines: Log-normal, Burr III, and Log-logistic based on native toxicity data, along with P and Adr values for these lines and species numbers. It includes details on chromium (III) and (Ⅵ) species at various levels: at lower levels, chromium (III) in parkland (6a) and industry (6 A), and chromium (Ⅵ) in parkland (6b) and industry (6B); at upper levels, chromium (III) in parkland (6c) and industrial (6 C), and chromium (Ⅵ) in parkland (6d) and industrial (6D). Note: Adr = Adjusted R², P = p-value of the K-S test, L/U-PNECDc = Lower/Upper predicted no effect concentration for direct contact exposure, L/U-SCRDc = Lower/Upper ecotoxicological serious risk concentration for direct contact exposure. Figs. 6(a), 6(b), 6(c), and 6(d) are magnifications of the HC5 segments shown in Figs. 6(A), 6(B), 6(C), and 6(D), respectively.
结论
开发了污染场地的概念模型，概述了潜在的生态受体和暴露途径。该模型支持土壤引导方法，该方法考虑两种土地类型（公园用地和工业用地）、三种暴露途径（直接接触、哺乳动物或鸟类食物链）和两种毒性水平（上限和下限）。分别分析了无机砷（III 和 V）和铬（III 和 VI）对各种生物体的毒性数据。使用这种方法得出了这些金属的土壤指南，并与国际标准进行了比较。还提出了一种考虑其价态来推导土壤总砷和铬指南的新方法。未来的研究应解决样本限制、地理覆盖范围以及 pH 值和粘土含量等土壤特性，以提高指南的准确性和适用性。这些土壤指南可为中国污染场地管理提供参考，并为其他国家提供参考。
公园绿地、直接接触和较低水平条件下无机砷（Ⅲ、Ⅴ和总）和铬（Ⅲ、Ⅵ和总）的土壤指导方针分别为1.3 mg/kg、6 mg/kg、3 mg/kg、63 mg /kg、2.0 mg/kg 和 63[2.0Cr(Ⅵ)] mg/kg（其中63[2.0Cr(Ⅵ)]表示总铬指导值为63mg/kg，同时铬(Ⅵ)≤ 2.0mg/kg)。在公园、直接接触和高层条件下，指导方针为 3mg/kg、19mg/kg、8mg/kg、322mg/kg、4.0mg/kg 和 322[4Cr(Ⅵ)]mg/kg 。对于哺乳动物食物链暴露水平较低和较高的公园用地，指导原则为 2.1mg/kg、6mg/kg、3.5mg/kg、44mg/kg、0.4mg/kg 和 44[0.4Cr(Ⅵ)]毫克/千克、3 毫克/千克、19 毫克/千克、分别为8 mg/kg、322 mg/kg、4.0 mg/kg和60[8Cr(Ⅵ)]mg/kg。在有鸟类食物链暴露的公园地区，指导方针为 8mg/kg、9mg/kg、8mg/kg、113mg/kg、8mg/kg 和 113[8Cr(Ⅵ)]mg/kg 处于较低水平和 15mg/kg、75mg/kg、34mg/kg、 216 mg/kg、NA（未提供）和 216[NACr(Ⅵ)] mg/kg 处于较高水平。对于直接接触暴露的工业区域，指导方针为较低水平15mg/kg、39mg/kg、24mg/kg、544mg/kg、27mg/kg和544[27Cr(Ⅵ)]mg/kg和 3mg/kg、19mg/kg、8mg/kg、 322mg/kg、4.0mg/kg 和 971[45Cr(Ⅵ)]mg/kg 处于较高水平。
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《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》由联合国粮农组织 / 国际原子能机构粮食和农业核技术联合中心水土管理和作物营养科专家穆罕默德·扎曼、李恒所著。著者长期致力于改善土壤、水资源与肥料管理的生产实践，为促进国际社会农业积极适应气候变化做出了贡献。
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Rainer Horn 博士，德国基尔大学教授，世界著名土壤物理学家。现任中-欧土地和土壤合作专家组委员，曾任世界土壤联合会(IUSS)主席，IUSS土壤物理委员会、土壤技术委员会以及第三工作组主席、土壤耕作研究组织主席、德国土壤学会主席等土壤学术组织重要职位。Horn教授在不饱和土壤力学理论创新和应用、土壤物理多尺度过程、土壤力学与水力学、物理化学和生物学等多学科交叉研究等方面取得巨大成就，并成功应用于指导固废处理、地质工程安全以及电缆地下埋藏等社会经济多方面。发表100余篇期刊论文，数十部土壤学专著以及数百篇技术报告，荣获美国土壤学会、美国农学会会士，罗马尼亚、波兰、德国土壤学会以及国际土壤耕作研究组织等学术团体先后授予Horn教授荣誉会员称号。
该书由赵英博士和张斌博士组织，邀请了诸多从事土壤物理研究的中青年工作者共同翻译。他们花费很大精力把该教材引进国内，可使更多的科研人员系统了解土壤物理学，对推动我国土壤物理学的发展意义重大。
邵明安院士序|《土壤物理学精要——过程、功能、结构和力学导论》
《土壤物理学精要——过程、功能、结构和力学导论》出版—赵其国院士序
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