应用概率物种敏感度分布法研究太湖重金属水生生物水质基准

目前广泛使用的水质基准推导方法—物种敏感度分布法存在曲线拟合模型不确定、曲线拟合效果不佳、种内差异欠考虑、基准值不准确等诸多问题,概率物种敏感度分布法可有效解决上述问题。应用概率物种敏感度分布法构建了太湖水体中5种重金属Ag、Pb、Cd、Hg和Zn的概率物种敏感度分布曲线,在此基础上得到了保护水生生物的急性水质基准分别为1.079μg·L~(-1)、637.973μg·L~(-1)、19.465μg·L~(-1)、8.729μg·L~(-1)和105.506μg·L~(-1),慢性水质基准分别为0.108μg·L~(-1)、63.797μg·L~(-1)、1.947μg·L~(-1)、2.340μg·L~(-1)和52.753μg·L~(-1);不同类群间生物对重金属的敏感度存在差异,不同重金属对同一类群生物的毒性也存在差异;通过与国内外已有的重金属水质基准值比较,发现水质基准具有明显的区域性,目前基于国外水质基准或我国整体水域特点来制定的太湖水质标准,往往造成对太湖水生生物欠保护或过保护的状况。     

水体硬度对铅水质基准值的影响及校正方法探究

水体硬度对铅的水生生物毒性具有显著影响,但我国当前关于铅水质基准的研究中还缺乏针对硬度影响的关注.本文选用"集合斜率"和"标准斜率"2种典型的硬度校正法对搜集筛选后的毒性数据做校正处理,通过物种敏感度分布法推导铅的淡水水质基准.结果表明,在水体硬度为100 mg·L-1(以CaCO3计)水平下,2种校正法所得铅的短期水质基准分别为90.7μg·L-1和89.8μg·L-1,长期基准分别为2.7μg·L-1和3.9μg·L-1;在急性毒性数据充足条件下,2种校正法所得基准值极为相近;而在慢性数据量较少情况下,2种方法所获得的长期基准值在较高硬度水平下表现出明显差异,对比之下,"标准斜率"法为更优选择;与未校正硬度的结果比较发现,水体硬度参数会对铅的水质基准值产生显著影响.该结论对我国其他同类水溶态金属(如镍、镉和铬(Ⅲ)等)的水质基准研究具有一定借鉴意义.     

中国长江三角洲流域百菌清水生生物基准研究

通过生态毒理试验,获得百菌清对长江三角洲流域14种代表性水生生物的毒性数据。分别采用评价因子法、物种敏感度分布法和毒性百分数排序法,推导长江三角洲流域百菌清水生生物基准值。评价因子法、物种敏感度分布法和毒性百分数排序法得出的急性基准值分别是0.066μg·L~(-1)、3.00μg·L~(-1)和0.51μg·L~(-1),慢性基准值分别是0.0089μg·L~(-1)、0.40μg·L~(-1)和0.136μg·L~(-1)。比较了3种方法得出的基准值之间的差异并分析了原因,在此基础上,提出了我国长江三角洲流域百菌清水生生物基准推荐值,并与国外基准值进行了比较。研究结果可为中国农药水质标准制修订及水生生物风险评估提供科学依据。     

马拉硫磷水生生物基准推导研究

通过开展毒性试验和查阅国内外相关文献,获取马拉硫磷对长江三角洲流域22个代表性物种毒性数据,采用物种敏感度分布法和毒性百分数排序法推导长江三角洲流域马拉硫磷水生生物基准值。结果显示,采用物种敏感度分布法得出的急性基准值和慢性基准值分别为0.865 5和0.036 2μg·L~(-1),采用毒性百分数排序法得出的急性基准值和慢性基准值分别为0.400 0和0.033 4μg·L~(-1)。为充分保护水生生物,建议以毒性百分数排序法推导出的基准值作为长江三角洲流域马拉硫磷水生生物基准推荐值。研究结果可为我国地表水环境质量标准修订及水生生态风险评估提供科学依据。     

我国六价铬淡水水生生物安全基准推导研究

参照美国国家环境保护局(USEPA)"推导保护水生生物及其用途的国家水质基准的技术指南"的程序和规范,筛选了我国广泛存在的淡水水生生物物种,收集现有的急性和慢性毒性数据,结合课题组实验得到的部分本土生物毒性数据,分别采用物种敏感度排序法(SSR)、物种敏感度分布法(SSD)以及澳大利亚的水质基准技术方法对我国六价铬的淡水水生生物安全基准进行了推导。获得了我国淡水水生生物的六价铬的双值基准,3种方法得到的基准最大浓度(CMC)分别为23.97、22.84、29.06μg·L-1,基准连续浓度(CCC)分别为14.63、10.35、9.00μg·L-1,在同一个数量级上,但与美国的基准值有一些差异,建议使用SSD法推导CMC值和CCC值。研究结果可为我国水质基准的制定提供一些有用的基础资料。     

基于水质基准的中国地表水体中林丹生态风险评估案例研究

由于过去大量使用及其持久性,导致有机氯农药林丹在我国水体普遍存在,当过量的林丹汇聚于水体时,不免抑制水生生物生长发育。为评估和保护受林丹污染的地表水体,本研究筛选收集了37种本土代表性水生生物的林丹急慢性毒性数据,依照物种敏感度排序法(SSR)及物种敏感度分布法(SSD)推导出林丹的水质基准,并运用商值法和联合概率曲线法评估分析国内典型流域中林丹水生态风险。结果表明,针对保护95%水生生物的林丹急性基准为2.34μg·L^-1,慢性基准值为0.05μg·L^-1。商值法结果表明,林丹可能在我国部分水体具有高生态风险,联合概率曲线法结果显示我国约有53.57%的水体可能使超过5%的水生生物受到林丹长期污染危害的风险。该结果可为我国林丹水质基准及地表水体生态风险评估提供基础数据和科学依据。     

基于不同毒性终点的双酚A(BPA)预测无效应浓度(PNEC)研究

双酚A(BPA)已被证实是一种类雌激素类物质。本研究根据BPA对水生生物毒性效应的特点,按照不同的毒性终点将BPA的毒性数据进行归类,采用物种敏感度分布法(species sensitivity distribution,SSD)推导了BPA对水生生物的预测无效应浓度(predicted no effect concentration,PNEC)。结果表明:以雌激素效应为暴露终点的急、慢性PNEC分别为25.11μg·L-1、1.075μg·L-1;而以所有数据的急、慢性毒性效应为暴露终点推导的PNEC值分别为355.7μg·L-1、7.549μg·L-1。BPA对水生生物的雌激素效应更为敏感,建议在推导BPA这类内分泌干扰物的PNEC值时,应依据其毒性终点分别推导,从而得到更加合理的基准值。研究成果以期为我国地表水环境质量标准的制修订提供数据支持。     

我国硝基苯的海水水质基准及生态风险评估研究

以一种重要的化工原料硝基苯为研究对象,通过收集、筛选我国本土物种的硝基苯海水生物毒性数据,同时针对我国海区生物特点补充8种典型海洋受试生物的毒理学实验,应用物种敏感度分布(SSD)方法推导了用于保护水生生物的我国硝基苯海水水质基准值。在此基础上,尝试应用2种概率生态风险评估方法初步评估了硝基苯在我国东海椒江口水体中的生态风险。研究结果表明,用于保护我国海水生物的硝基苯水质基准高值为1.42 mg·L-1,低值为0.037 mg·L-1,与应用SSD方法推导的硝基苯淡水水质基准差异不大。商值概率分布法和联合概率曲线法的风险表征结果表明,硝基苯对椒江口中的水生生物存在潜在的生态风险,需要管理部门采取一定的风险管控措施。研究结果有望为我国水质基准、生态风险研究及硝基苯的海水水质标准制定提供参考。     

微宇宙技术和物种敏感度分布曲线法评估铜离子生态危害比对研究

为对比微宇宙方法和物种敏感度分布曲线法在铜离子生态危害评估中的差异,构建了包括浮游藻类、轮虫和大型溞的微宇宙系统,持续监测了铜离子浓度、物种丰度和系统理化性质的变化,推导出铜离子对微宇宙系统的63 d无显著效应浓度(63 d-NOEC);同时,将铜离子对鱼类、甲壳类、昆虫类、藻类及软体动物等对铜离子的长期毒性数据通过物种敏感度分布曲线法进行拟合,推导出对生态系统中95%物种无显著危害的作用浓度(HC5)。测试结果表明,大型溞种群在铜离子110.80μg·L-1作用下暂时消失,导致了系统中轮虫和藻类数量的增长,试验后期铜离子浓度降低,大型溞种群呈现恢复的趋势;在212.06及420.26μg·L-1铜离子作用下,藻类和轮虫的存活受到严重抑制,在试验后期也没有恢复。与物种敏感度分布曲线法推导得出的HC5值相比,通过微宇宙系统得出的NOEC值较高,这可能是微宇宙系统中铜离子生物可利用性在各相介质间的差异及种间反馈调节造成的。     

中国典型河湖水体铅的水生生物安全基准与生态风险评价

采用物种敏感度排序法(SSR)对我国铅的淡水水生生物安全基准进行推导,并以太湖为例进行了流域水生生物安全基准推导。对于难以获得的本土生物毒性数据,开展了相应的毒性试验。获得了我国国家与太湖流域铅的水生生物安全基准值,基准最大浓度(CMC)分别为63.92、104.26μg·L-1,基准连续浓度(CCC)分别为1.21、4.06μg·L-1。同时,对我国主要河流以及太湖流域进行了铅的生态风险评价,联合概率曲线法显示影响5%水生生物种类的概率分别为66.22%和43.19%,熵值法则显示中国主要河流存在较大的铅暴露风险,因此,我国铅的潜在生态风险较大,主要河流与太湖流域存在铅污染问题。     

泥鳅在污染物毒性评价中的应用研究

泥鳅营底栖生活,生存能力强,易于饲养,便于采集和处理,有作为模式生物的潜力。受到污染物胁迫时,泥鳅在分子、细胞、组织、器官和个体水平上会发生明显的变化,其存活、生长和繁殖从而受到影响。泥鳅的这些特性可以被用来进行污染物毒性评价。从急性毒性、蓄积毒性、生殖力毒性、遗传毒性等方面,综述和分析了泥鳅在污染物毒性评价中的应用研究进展,并对未来研究重点进行了展望。     

4种喹诺酮类抗生素对发光菌毒性作用研究

分析了4种常见的喹诺酮类抗生素(QNs)对发光菌(Photobacterium phosphoreum)的单一毒性和等毒性比例下的联合毒性作用,基于毒性单位法(TU)、相加指数法(AI)和混合毒性指数法(MTI)评价混合体系联合毒性的作用类型。加替沙星、洛美沙星、左氧氟沙星和诺氟沙星4种喹诺酮类医药品对发光菌的半数效应浓度(EC50)分别为:0.084×10~(-3)、0.137×10~(-3)、0.129×10~(-3)和0.151×10~(-3)mol·L-1。不同的评价方法对4种QNs的联合效应评价结果具有较好的一致性,多元混合体系呈现为不同程度的拮抗作用。结合分子结构特征和不同取代基相互作用,初步分析了联合毒性机理,进一步的毒性作用机制还需通过对生物生理生化反应等进行深入研究。本研究多种QNs混合体系呈现拮抗作用为主,揭示了此类医药品在环境中的联合使用可能导致药效降低以及微生物耐药性的产生和传播。     

某石化废水的综合毒性评价及其处理工艺对毒性的削减规律研究

利用生物毒性测试对环境中的污染物进行生态风险评价,是目前风险评价中的研究热点。本研究以明亮发光杆菌(Photobacterium phosphoreum)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和大型溞(Daphina magna)为受试生物,对某石化厂废水的处理流程中5个主要单元出水的急性毒性进行了测试,分析了其急性毒性与理化指标间的相关性;同时,为了解不同处理单元毒性去除效果及主要毒性来源,结合毒性鉴别评价(toxicity identification evaluation,TIE)技术对各阶段出水的毒性削减及其主要致毒物质类别进行了分析。毒性测试结果表明,该废水处理厂对石化废水的毒性去除效果比较显著,其中进水对明亮发光杆菌、斜生栅藻和大型溞分别表现为中毒、高毒和剧毒,最终处理后出水的毒性分别为无急性毒、中毒和微毒,对毒性的去除效率分别为96.4%、74.3%和99.5%。TIE结果表明,石化废水中的主要致毒物质是非极性有机物和可滤型物质。本研究结果为石化废水的综合生物毒性评价提供了研究基础,为探讨废水生物毒性的去除提供了实例参考。     

新烟碱类杀虫剂呋虫胺对意大利蜜蜂的安全性评价

呋虫胺作为新一代烟碱类农药,究竟会给蜜蜂造成何种影响尚不清楚。本研究选取意大利蜜蜂为研究对象,分别测定呋虫胺对蜜蜂的急性毒性、慢性毒性以及幼虫发育毒性,并通过其危害商值(hazard quotient,HQ)初步评价呋虫胺对蜜蜂的生态风险,综合评价呋虫胺对蜜蜂的安全性。结果表明,急性经口毒性48 h半数致死剂量(48 h-LD50)为0.033μg·蜂-1,对蜜蜂高毒;慢性毒性10 d半数致死剂量(10 d-LDD50)为0.010μg·蜂-1,慢性毒作用带比值为3.5,存在慢性中毒的风险;幼虫7 d半数致死剂量为577 ng·幼虫-1,高剂量呋虫胺对蜜蜂幼虫存活率、化蛹率和羽化率均存在影响,处理剂量越高,存活率、化蛹率和羽化率越低,呈高度负相关(r=-0.98,-0.89,-0.80)。风险评价结果表明,呋虫胺对蜜蜂为中等风险到高风险。研究可为呋虫胺的合理使用提供科学参考。     

硝基芳烃对虹鳉鱼(Poecilia reticulata)的毒性

主要研究了2,6-二硝基甲苯(2,6-DNT)和4-硝基甲苯(4-NT)两种硝基芳烃对虹鳉鱼的急性毒性、亚急性毒性及联合毒性效应,旨在为渔业水质标准的制定与完善提供可靠的科学依据。研究表明,2,6-DNT的急性毒性大于4-NT,二者的96 h LC50值分别为(25.22±0.19)mg/L和(60.26±0.09)mg/L;亚急性毒性研究中,两种化合物的各种质量浓度在40天内,对试验动物的生长有不同程度的影响;应用Marking相加指数法评价二者的联合毒性,结果表明其联合毒性为协同。     

PFOS潜在替代品全氟丁基磺酸钾对不同营养水平水生生物的毒性

全氟丁基磺酸钾(PFBSK)作为全氟辛基磺酸(PFOS)潜在的替代品,极易溶于水,主要存在于水体中,因而其水生毒性的研究十分重要。采用OECD 201、OECD 202、OECD 203和OECD 211标准试验方法,研究了PFBSK对羊角月牙藻(Pseudokirchneriella subcapitata)、大型溞(Daphnia magna)和中国本土鱼种稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)的急性毒性效应以及对大型溞繁殖的影响。组合多终点急慢性水生生物毒性结果：PFBSK的急性毒性终点均大于100 mg·L^-1,大型溞繁殖试验的无观察效应浓度(NOEC)为571 mg·L^-1,最低可观察效应浓度(LOEC)为981 mg·L^-1。按GHS分类导则,PFBSK未表现出急性毒性和慢性毒性。与之相比,PFOS则对水生生物表现出毒性,黑头软口鲦(Pimephales promelas)为最敏感物种,其96 h-LC₅₀为4.7 mg·L^-1;大型溞繁殖试验的NOEC为12 mg·L^-1。按GHS分类导则,属于中等毒性物质。可见,PFBSK较PFOS水生毒性明显降低。     

Acute/chronic ratios to estimate chronic toxicity from acute data

Acute toxicity of 25 narcotic compounds to D. magna was determined in this paper. Acute/ Chronic Ratios (ACRs), which are often used to estimate chronic toxicity from acute toxicity data, are discussed based on Quantitative Structure‐Activity Relationships (QSARs) of the compounds between both acute and chronic toxicity data and n‐octanol/water partition coefficients, and an improved equation is derived to estimate chronic toxicity data from acute toxicity data. Application of the improved equation and ACRs is illustrated for D. magna and fathead minnow to estimate chronic toxicity from acute toxicity.     

废弃农药厂污染场地土壤浸出液的急性毒性和遗传毒性筛查

污染土地再开发是城市土地可持续利用的关键。为进行废弃农药厂的生态风险评价,采集常州市某废弃农药厂污染场地6个不同区域的土壤样品(编号为S1、S2、S3、S4、S5和S6),选取发光细菌、大型溞和蚕豆根尖细胞为试验生物,运用成组生物毒性试验对6个土壤样品的浸出液进行生物毒性检测。结果表明:6个土壤样品的浸出液都具有急性毒性和遗传毒性;发光菌和大型溞急性毒性试验表明,S3和S5的土壤浸出液毒性最高,S6的土壤浸出液毒性最低;蚕豆根尖微核遗传毒性试验表明S3和S5的土壤浸出液毒性最高,S4和S6的土壤浸出液毒性最低。蚕豆根尖微核遗传毒性试验结果与发光菌和大型溞急性毒性效应基本相同,表明成组生物毒性测试法可以用于污染土壤浸出液的毒性评价。污染物质和毒性检测结果的相关性分析结果表明,土壤中所含污染物种类和浓度已经对土壤毒性效应产生影响,结合化学分析与生物毒性检测可为污染场地进行综合评价与风险评估提供依据。     

4种农药复合污染对斑马鱼仔鱼联合毒性效应

为探明农药混合污染对斑马鱼的联合毒性效应,以斑马鱼仔鱼为研究对象,开展了氯氰菊酯、咪鲜胺、马拉硫磷和杀螟硫磷等4种农药的联合毒性效应研究。研究表明,氯氰菊酯、马拉硫磷,杀螟硫磷和咪鲜胺对斑马鱼仔鱼的96 h-LC_(50)值分别为0.12、17.88、12.39和1.45 mg·L~(-1)。根据96 h-LC_(50)值采用等毒比(1∶1)进行二元及多元联合毒性试验。二元农药混合污染(氯氰菊酯+马拉硫磷、氯氰菊酯+杀螟硫磷、氯氰菊酯+咪鲜胺和杀螟硫磷+咪鲜胺)对斑马鱼仔鱼联合作用表现协同作用。马拉硫磷+杀螟硫磷对斑马鱼仔鱼联合毒性在24 h时表现为协同作用,在其他不同时间均表现为相加作用。马拉硫磷+咪鲜胺二元农药对斑马鱼仔鱼联合毒性表现为拮抗作用。氯氰菊酯、咪鲜胺、马拉硫磷和杀螟硫磷4种农药的所有三元和四元混合污染对仔鱼联合毒性作用均表现为协同作用。研究表明,在真实的环境中,农药以混合物形式存在可能增加其对水生生物的毒性效应,给生态环境造成严重影响。     

典型全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对土壤跳虫的生态毒性

利用土壤模式动物白符跳(Folsomia candida),评价4种PFOS替代产品,包括50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂(简称表面活性剂)、用调聚法合成的三防织物整理剂(含固率23.7%,简称织物三防整理剂)、用电解氟化法合成的C4织物及C6织物三防整理剂的生态毒性,目的是为筛选安全高效的PFOS替代品提供科学依据。研究表明,表面活性剂与三防织物整理剂对跳虫急性毒性的LC50(7d)分别为4959和1007mg·kg-1,而C4与C6整理剂对跳虫急性毒性的LC50(7d)均大于5000mg·kg-1;表面活性剂、织物三防整理剂与C4整理剂对跳虫慢性毒性的EC50(28d)分别为0.15、0.12和0.18mg·kg-1,而C6织物三防整理剂对跳虫慢性毒性的EC50(28d)大于1mg·kg-1;4种替代品生态毒性顺序为织物三防整理剂>表面活性剂>C4>C6织物三防整理剂。通过与本实验室PFOS生态毒性的研究结果比较发现,除织物三防整理剂,其余3种替代品对跳虫的生态毒性作用均小于PFOS,其中C6整理剂对跳虫的毒性最小,有望成为替代PFOS的环保型织物整理剂。