[發明專利]一種多金屬污染場地土壤生物效應評價方法及應用

在審

• 申請號: 202210488133.2
• 申請日: 2022-05-06
• 公開（公告）號: CN115032363A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 何爾凱;仇浩;仇榮亮;湯葉濤;阮菊俊;楊文俊
• 申請（專利權）人: 華東師范大學;中山大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G16B5/00
• 代理公司: 上海鍛創知識產權代理有限公司 31448
• 代理人: 韓冰

1.一種多金屬污染場地土壤生物效應評價方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，采集污染場地不同點位土壤，風干、研磨、過篩后得到均質土壤若干份；

步驟2，提取并測定不同均質土壤孔隙水的理化性質和重金屬含量；

步驟3，使用不同均質土壤作為暴露介質進行模式植物和模式動物毒性效應測試，獲得相應的生物毒性指示指標；

步驟4，基于步驟2測得的土壤孔隙水的理化性質和重金屬含量以及步驟3所述生物毒性指示指標，構建重金屬污染場地土壤生物效應評價方法。

2.根據權利要求1所述的多金屬污染場地土壤生物效應評價方法，其特征在于，步驟1中，配置OECD標準土壤作為毒性參照。

3.根據權利要求1所述的多金屬污染場地土壤生物效應評價方法，其特征在于，所述OECD標準土壤的制備方法為：將重量百分比為70％石英砂、20％高嶺土和10％泥炭制備成混合物，并將混合物pH值調至7，制得OECD標準土壤。

4.根據權利要求1所述的多金屬污染場地土壤生物效應評價方法，其特征在于，步驟2具體為：分別向不同均質土壤樣品中添加去離子水，使之達到土壤最大持水量，培養24h，經離心、膜過濾后收集土壤孔隙水，對各土壤孔隙水定量稀釋后分別測定pH、溶解性有機質DOC含量、重金屬含量、共存陽離子含量和陰離子含量。

5.根據權利要求1所述的多金屬污染場地土壤生物效應評價方法，其特征在于，所述步驟2具體為：

取不同均質土壤樣品，置于注射器中，加入去離子水達到土壤最大持水量，培養24h，先用低速離心機收集土壤孔隙水，然后轉入高速離心機繼續離心保留上清液，并過濾膜后得到土壤孔隙水；隨即，對各土壤孔隙水定量稀釋后進行參數測定，包括pH、溶解性有機質DOC含量、重金屬含量、共存陽離子含量和陰離子含量。

6.根據權利要求4所述的多金屬污染場地土壤生物效應評價方法，其特征在于，步驟4具體為：

基于步驟2測得的pH、溶解性有機質DOC含量、重金屬含量、共存陽離子含量和陰離子含量和步驟3所述生物毒性指示指標，利用隨機森林算法進行相關性分析，確定產生生物毒性效應的主要金屬元素和影響生物毒性效應的主控環境因子；

根據步驟2測得的pH、溶解性有機質DOC含量、重金屬含量、共存陽離子含量和陰離子含量，利用形態計算模型獲得重金屬和共存陽離子的自由離子活度，確定pH和DOC對金屬形態的影響；

在形態分析的基礎上，構建不同污染場地重金屬生物毒性效應評估的多金屬生物同質性點位作用模型；

根據模型基本假設，考慮金屬賦存形態和共存陽離子C^Z+的競爭作用對生物有效性和毒性的影響，最終生物體結合位點BL被重金屬離子Me^Z+占據的部分f_MeBL決定了毒性效應的大小，如公式③所示：

其中，K_MeBL為重金屬離子和與生物體位點的結合常數；K_CBL為共存陽離子與生物體位點的結合常數。

7.根據權利要求4所述的多金屬污染場地土壤生物效應評價方法，其特征在于，步驟4包括如下步驟：

基于步驟2測得的pH、溶解性有機質DOC含量、重金屬含量、共存陽離子含量和陰離子含量和步驟3所述生物毒性指示指標，利用隨機森林算法進行相關性分析，確定產生生物毒性效應的主要金屬元素和影響生物毒性效應的主控環境因子；

利用多金屬生物異質性點位作用模型，假定各金屬在生物配體上的競爭結合作用可由它們在顆粒態腐殖酸上的競爭結合作用代替；

根據模型基本假設，重金屬含量及其混合物的毒性效應由其毒性單元F_TOX描述；F_TOX由重金屬與腐殖酸結合量v_i和重金屬毒性系數α_i的線性函數表示，如公式⑥所示：

F_TOX＝∑α_iv_i ⑥。