[发明专利]一种基于浓度加和模型的重金属复合污染风险评估方法

说明书

本发明公开了一种基于浓度加和模型的重金属复合污染风险评估方法。对已有的重金属对不同营养级生物毒性数据进行拟合，构建物种敏感度(SSD)曲线模型，根据曲线模型得出5％有害浓度(HC₅)，根据浓度加和模型计算混合物风险商。重金属之间存在联合作用(可分为协同作用、加和作用、独立作用和拮抗作用)，该方法利用重金属对不同营养级生物的毒性建模，利用传统浓度加和模型计算混合物风险熵，克服以往方法只能评价单一重金属风险的弊端，能够准确评估重金属混合物在现实环境中的生态风险。本方法操作起来简便快捷，评估成本低，评估结果准确。

技术领域

本发明属于环境混合污染物风险评估技术领域，特别涉及一种基于浓度加和模型的土壤重金属复合污染生态风险评估方法。

背景技术

土壤作为生物可利用重金属的一个重要蓄积库，其所含的重金属可以通过食物链被植物、动物数10倍地富集，再由食物链的传递，危害人体健康。目前主要存在的是对单个重金属的生态评估方法，近年来，土壤重金属污染多以混合污染存在，且不同重金属之间产生的作用对人类的健康具有潜在风险。但目前对重金属混合物的评估方法甚少，不能准确预测所有混合物的联合毒性，因此需要构建重金属混合物联合毒性预测新方法，为重金属混合物的风险评估提供可靠的技术手段。

传统重金属评估方法主要包括单因子指数法和内梅罗综合指数法等，单因子污染指数法，土壤中重金属单因子污染指数法是评价水体、土壤、大气环境或者河流沉积物中污染的常用技术和方法之一，具体计算公式如下：

P_i是重金属污染物单因子指数，Pi数值越大，说明土壤环境收到的污染越严重。Ci是实测浓度，S为土壤重金属环境质量标准，单因子指数的评价方法仅能反映单个重金属的污染状态，仅适用于对单个因子的污染评价。内梅罗综合污染指数法，为了将土壤作为一个整体进行考量，集成综合评价分析方法，即应用内梅罗综合污染指数法进行综合评价，具体计算方式如下：

I为内梅罗污染指数；P_i为土壤中某一元素单因子指数；P_i最大²位所有元素污染指数中的最大值，该方法考虑了较高含量的重金属对土壤环境质量的影响，但没有考虑到土壤中各重金属毒性大小对生物的影响，该方法只能反映重金属的污染程度，而难于反映生态系统的风险水平。

基于浓度加和模型的土壤重金属复合污染生态风险评估方法拟合重金属对多种生物的毒性数据，建立SSD曲线模型，利用浓度加和模型计算混合风险熵，可以准确反映重金属在此浓度下对土壤生物水平的生态风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于浓度加和模型的土壤重金属复合污染生态风险评估方法。

本发明的基本思路是根据现有文献中重金属对不同陆生生物的毒性数据，利用非线性函数拟合出SSD曲线模型，可计算得出各个重金属的HC₅，利用浓度加和模型计算得出混合物风险熵值加以评估。

具体步骤为：

(1)利用非线性函数拟合所有单个重金属的物种敏感度分布曲线

收集整理不同重金属对不同陆生生物的毒性数据，以物种毒性数据(LC₅₀)的以10为底的对数形式为横坐标(x)，相应累积概率(即等式(1))为纵坐标(y)，可绘制物种敏感度分布曲线(SSD曲线)。利用逻辑斯蒂函数(LOD)(即等式(2))对SSD曲线进行优化拟合。

所述毒性数据按从小到大进行排序，其序号为i,i＝1,2,3,…,N(N为物种数)。

式中，x表示自变量，y表示因变量，a表示50％效应浓度，b表示曲线斜率；