基于SSD方法比较中美物种对铜的敏感性差异

基于无机铜(以下简称铜)对中、美淡水水生动物的毒性数据,构建了中、美水生动物对铜的SSD(物种敏感度分布)曲线,比较了中、美物种的HC₅(hazardous concentration at 5th percentile of the species,保护95%以上物种的浓度水平)及其差异. 结果表明:在HC₅下,中国的水生动物对铜的敏感性排序为节肢动物>非节肢动物>鱼类,无脊椎动物>脊椎动物;而美国不同物种对铜的敏感性排序为非节肢动物>节肢动物>鱼类,无脊椎动物>脊椎动物. 根据铜短期暴露的HC₅对中、美物种敏感性进行比较可知,中国鱼类、节肢动物和脊椎动物的敏感性均大于美国相应物种;而中国非节肢无脊椎动物和无脊椎动物均小于美国相应物种. 研究所选的美国全部物种对铜的敏感性略高于中国物种,但二者仅相差0.52 μg/L. 除非节肢无脊椎动物外,中、美水生生物对铜的SSD敏感性分布均未见显著差异. 因此,在推导中国水质基准时应注重考虑敏感性物种(如节肢动物).      

应用物种敏感性分布评估DDT和林丹对淡水生物的生态风险

介绍了利用物种敏感性分布（SSD）进行生态风险评价的原理与步骤,构建了淡水生物对DDT和林丹的物种敏感性分布.在此基础上,计算了DDT和林丹对不同类别生物的HC5(Hazardous Concentration for 5% the species)阈值,预测了不同浓度DDT和林丹对生物可能造成的危害,并比较了不同类别生物对DDT和林丹的敏感性,以及DDT和林丹对淡水生物的生态风险.结果表明,DDT和林丹对淡水生物的HC5值分别为1.70μg·L-1和5.96μg·L-1 ,DDT对生态系统的危害大于林丹.当DDT或林丹的浓度为5μg·L-1时,对生态系统仅有轻微影响,而当DDT或林丹的浓度为500μg·L-1时,将有81.5%的物种受到DDT的危害,或有68.1%的物种受到林丹的危害.不同类别生物对DDT的敏感性从甲壳类、昆虫和蜘蛛类到鱼类依次降低,对林丹的敏感性大小依次为昆虫和蜘蛛类、甲壳类、鱼类.与林丹相比,DDT对淡水脊椎动物与无脊椎动物以及甲壳类和鱼类的生态风险较大,而对昆虫和蜘蛛类,林丹与DDT的生态风险差别不大.     

非参数核密度估计在铜、银物种敏感度分布中的应用

采用非参数核密度估计模型构建铜和银保护中国淡水水生生物的物种敏感度分布曲线,并推导了它们的水质基准阈值.结果表明,非参数核密度估计方法在推导IB族两种过渡金属水质基准中的稳健性和精确度都大大优于传统参数模型,能够更好地构建物种敏感度分布曲线.针对不同类别的物种来看.脊椎动物、无脊椎动物、鱼类、甲売类、其他无脊椎动物和全部水生生物的HC5值都随着周期増加而减小,无脊椎动物的敏感性明显高于高营养级的脊椎动物.非参数核密度估计方法的提出丰富了水质基准的理论方法学,为同族或同周期元素之间水质基准阈值的进一步研究和更好地保护水生生物提供了有力的支撑.     

淡水水生生物对阿特拉津除草剂的敏感度

针对水环境中普遍存在的农药污染问题,以阿特拉津除草剂作为研究对象,梳理、整合阿特拉津对水生生态系统中不同营养级水生生物的急、慢性毒性数据,构建了基于对数-逻辑斯蒂分布的水生生物物种敏感度分布模型,分析并对比了阿特拉津对不同类群和不同区系水生生物急慢性毒性敏感度差异. 结果表明,水生动物和植物、无脊椎动物(包括甲壳类、昆虫类、软体动物和蠕虫类)和脊椎动物(包括鱼类和两栖类动物)对阿特拉津敏感度均存在显著差异. 分析了阿特拉津对不同类群水生生物的HC₅(5%危险浓度)值,其中对水生动物和植物的急性毒性HC₅值分别为4257.94和12.55μg/L,慢性毒性的HC₅值分别为2.47和1.95μg/L;对水生脊椎动物和无脊椎动物的HC₅值分别为7490.31和1611.76μg/L;对甲壳类和鱼类的HC₅值分别为1201.16和6639.90μg/L. 在保护95%的物种水平下,不同类群试验生物对阿特拉津的敏感度排序为水生植物>水生动物、水生无脊椎动物>水生脊椎动物、甲壳类动物>鱼类. 从统计学角度分析,中国水生动物与北美水生动物对阿特拉津的敏感度差异不显著. 但是,中美两国间相对特有水生动物物种对阿特拉津的敏感度存在一定的差异.      

中美水生生物基准受试物种敏感性差异研究

我国已经系统地采用物种敏感度分布(species sensitivity distribution,SSD)法开展水生生物基准研究工作.由于水体污染物种类繁多,因此在建立我国水生生物基准的过程中面临着本土生物毒性数据缺乏的问题.本研究通过物种敏感性比较,以美国为例对采用非本土生物毒性数据来推导我国水生生物基准的可行性进行了分析.首先,以US EPA推荐的58种污染物的水生生物基准为基础,筛选出中美两国共有的且生物毒性数据满足"3门8科"要求的10种污染物:As(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)、Hg、Cu、Pb、Zn、硝基苯、对硫磷、毒死蜱、三丁基锡;然后,采用双样本Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验法和重要点位(hazardous concentration for 5%of the species and 50%of the species,HC5和HC50)差异分析法对10种污染物的中美物种敏感性差异进行研究.结果表明:通过双样本K-S检验得出中美物种对Cu、毒死蜱、三丁基锡的敏感性分布存在显著性差异(P0.05);通过重要点位值进行差异比较得出中美两国Cr(Ⅵ)、毒死蜱的HC5值差异超过一个数量级,毒死蜱的HC50值差异超过一个数量级,表明有些污染物[如:Cr(Ⅵ)、毒死蜱等]的中美间物种敏感性差异较大,在这种情况下直接采用美国的生物毒性数据或基准值来保护我国的水生生物,可能会存在"欠保护"或"过保护"的风险.     

重金属对淡水生物生态风险的物种敏感性分布评估

应用生态风险评价中的物种敏感性分布(SSD)方法构建了6种常见重金属元素(Cd,Cu,Hg,Pb,Zn和Mn)对淡水生物的SSD曲线.在此基础上,计算了6种重金属对不同生物的5%危害浓度(HC5)及其不同暴露浓度对生物的潜在影响比例(PAF),比较了脊椎动物和无脊椎动物(包括鱼类,甲壳类等)对6种重金属的敏感性以及不同重金属的急性生态风险(简称生态风险),并且评价了3个典型水体中常见重金属的联合生态风险.结果表明,6种重金属元素的HC5值的大小顺序为Cu相似文献   

应用物种敏感度分布法研究中国无机汞的水生生物水质基准

基于中国的水生生物区系特征,筛选了包括植物、无脊椎动物和脊椎动物等90个水生生物的急性毒性数据,使用物种敏感度分布法探讨了各类物种的敏感度分布特征,推导了中国无机汞的水生生物水质基准.结果表明,甲壳类生物对无机汞最为敏感,Log-Slogistic3对各组数据拟合效果最佳.基于对全部数据的拟合结果,得出无机汞的急性水质基准和慢性水质基准分别是1.743和0.467μg.L-1.该基准值与其他国家使用类似统计外推法得到的基准值在同一数量级,但也存在着差异,反映了各国水生态系统物种组成的差异.中国无机汞水生生物水质基准的建立,旨在保护中国地表水生态系统中的水生生物免受无机汞的高浓度急性暴露以及低浓度慢性暴露产生的毒害效应.比较不同水体无机汞的浓度水平发现,除嘉陵江水体溶解态汞可能会对水生生物具有潜在风险外,西南地区地表水活性汞均不会对水生生物产生危害.     

应用淡水生物毒性数据推导海水水质基准的可行性及适用性初探

在海洋环境风险评价及环境标准与基准的制定中,由于海水生物毒性数据的欠缺,通常引入淡水数据加以补充,以此推导海水的预测无效应浓度(PNEC),但该方法所推导PNEC的"失真"程度目前尚未完全清晰。本研究选取了Pb、Cd、马拉硫磷和狄氏剂四种典型化合物,应用SSD模型方法比较分析了分别基于淡水生物和海水生物以及二者一并使用推导的PNEC值之间的差异性和相关性。结果发现:淡水生物与海水生物对各化合物响应的敏感性具有一定的差异。对于重金属,淡水物种可能对其胁迫更具敏感性,将淡水数据与海水数据一并使用所获得PNEC可有效的保护海洋生物;对于有机磷和有机氯农药,海水生物通常更具敏感性,淡水数据的介入和应用可能会对部分海洋生物造成部分"欠保护"现象,但总体上,淡水HC5与海水HC5二者相差不大,可通过适当的安全因子加以校正。     

石油类污染物淡水短期水质基准研究及其对我国标准修订的意义

环境管理、应急处置和水质标准修订工作亟需石油类污染物淡水水质基准研究作为支撑. 本文筛选整理了大量本土物种毒性数据,利用SSD (物种敏感度分布法)和TPR (毒性百分数排序法)分析了5种典型石油类污染物(原油、苯、甲苯、乙苯和二甲苯)的淡水水生生物急性毒理数据,获得了保护我国淡水水生生物的短期水质基准值. 通过综合对比分析,认为利用SSD获得的基准值可作为石油类污染物的短期水质基准推荐阈值,原油和BTEX(苯系物,包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯)的短期水质基准值分别为0.065、2.000、2.340、1.295和1.595 mg/L. 结果表明:①原油的毒性远大于BTEX,这可能是由于毒性的联合作用使得石油的毒性变强. ② 绿水螅对原油最敏感,原因可能是水螅更容易通过摄食或直接摄取获得原油WAF(水溶性组分)的有毒成分;鱼类相较于其他物种对苯更为敏感,而对其他BTEX而言,最敏感物种为节肢动物,原因可能是鱼类和节肢动物器官分化程度以及试验时的龄期选择存在差异,鱼类更易在短时间内将苯代谢为有毒的代谢产物. ③ 不同BTEX的敏感物种虽存在一定差异,但基准值未有数量级的差异. 研究显示,我国现行地表水环境质量标准中石油类标准未单独针对保护水生生物制定,BTEX标准的保护目标是基于人体健康而非水生生物,研究结果对我国石油类污染物环境管理、突发油类污染物对水生生物的危害及风险评估以及淡水水生生物特别是本土物种保护的水质标准制修订工作具有重要的借鉴作用.      

粤桂水源地有机氯农药的污染特征及生态风险

利用固相萃取-气相色谱-质谱联用技术(SPE-GC-MS)检测了粤桂水源地7个采样点水样中16种有机氯农药(OCPs)的浓度,分析了研究区OCPs的污染特征;利用BurrⅢ型分布构建了8种OCPs的物种敏感度分布曲线,并计算出不同OCPs对淡水水生生物的HC5(hazardous concentration for 5%species)值,最后应用安全阈值法评价了OCPs对水生生物的生态风险.结果表明,OCPs的浓度在6.64~34.19 ng·L~(-1)之间,平均值为16.76 ng·L~(-1),HCHs和DDTs及其降解产物在污染物中的贡献比例较大.HCHs主要来自家庭杀虫剂中的林丹,DDTs主要来自三氯杀螨醇的污染或历史残留.脊椎动物对OCPs的耐受性高于无脊椎动物,α-硫丹对水生植物和微生物的影响较大,p,p'-DDT对脊椎动物和无脊椎动物的影响较大.粤桂水源地OCPs对水生生物没有显著的生态风险,但DDTs和α-硫丹对水生生物存在较高的潜在风险,应加以重视.     

水质基准方法学中若干关键技术探讨

我国正在开展系统的水质基准研究,对发达国家的水质基准理论和技术处于学习和研究阶段. 物种敏感度分布分析、“最少毒性数据需求”以及基准的修正是水质基准推算中的若干关键技术. 以氨氮水生生物基准为例,对这些关键技术进行了研究与探讨,提出在我国本土生物毒性数据缺乏的情况下可在种的水平上对水质基准进行推算. 另外,可先利用全部生物的毒性数据进行物种敏感度分析,确定需重点获取的敏感生物类群的毒性数据,再用于基准推算,有望降低推算过程中对毒性数据量的需求. 最后,基于中美生物物种分布的差异,借鉴美国修订国家水质基准的水效应比法,提出利用生物效应比法对美国国家水质基准进行修订以获取我国水质基准.      

保护淡水水生生物硝基苯水质基准研究

以硝基苯为研究对象,在分析美国和中国2种类型水生态系统和生物区系特征的基础上,分别筛选两国水生生物物种的毒性数据,运用物种敏感度分布曲线法、毒性百分数排序法和评价因子法分别推导了2个国家保护淡水水生生物水质基准;同时,结合国内外主要水体ρ(硝基苯)分布特征,对地表水体中硝基苯生态风险进行了初步评价.结果表明:由于生物区系不同,同样方法得到的美国水质基准值明显高于中国水质基准值,其中物种敏感度分布曲线法得出的基准值最为合理.用物种敏感度分布曲线法得到中国硝基苯急性基准值为0.572mg/L,慢性基准值为0.114mg/L;美国硝基苯急性基准值为7.271mg/L,慢性基准值为2.031mg/L.风险表征结果显示,中国主要地表水体中硝基苯不存在潜在的生态风险.      

稀有鮈鲫物种敏感性及其在生态毒理学与水质基准中的应用

物种敏感性分析是水质基准及生态毒理学研究的关键环节,稀有鮈鲫（Gobiocypris rarus）作为我国鲤科鱼类的代表性受试鱼种,其对环境污染物的敏感性受到了国内外广泛关注.通过搜集稀有鮈鲫急性毒性数据,使用物种敏感度分布法比较分析稀有鮈鲫对15种典型环境污染物的敏感性,主要包括重金属（Zn2+、Cu2+、Cr6+、Hg2+）、VOCs（三氯乙烯、四氯乙烯、甲苯、邻苯二甲酸二丁酯）、苯胺类有机物（对氯苯胺、3,4-二氯苯胺）、含氯消毒剂（三氯异氰尿酸）和农药类有机物（毒死蜱、丁草胺、乙草胺、三唑酮）,并对稀有鮈鲫在水质基准和生态毒理学研究中作为本土受试生物的适用性进行了讨论.结果表明:稀有鮈鲫对各类环境污染物的敏感性普遍较高（平均累积概率为46%）,尤其对重金属和农药类有机物反应灵敏,其中对农药类有机物最为敏感（平均累积概率为26%）,表明稀有鮈鲫可作为潜在的水质基准研究的受试生物和水质监测指示生物.在鱼类敏感性排序中,鲤科鱼类对各类环境污染物较为敏感,其中小型鲤科鱼类——稀有鮈鲫在鱼类敏感性排序中位置稳定,对大多数污染物的敏感性超过斑马鱼、黑头呆鱼、日本青鳉等国际标准试验鱼种,并且具有本土性、易人工繁育、生物背景清晰等优点,表明稀有鮈鲫是现阶段我国水质基准及生态毒理学研究的潜在本土受试生物.      

降水中汞的赋存形态

在北京市不同地点和不同时期采集降水样品 36个 .分析结果表明 ,汞易形成相对稳定的络合态汞 ,除 Hg⁰_(w) 外各形态汞含量均表现为采暖期大于非采暖期 .降水中各形态汞的含量和百分比按大小排序 ,经统计检验 ,在非采暖期水相中为 Hg^re_(w)>[Hg⁰_(w),Hg²⁺_(w)],颗粒态汞为 Hg^re_(p)>Hg²⁺_(p)>Hg⁰_(p);在采暖期水相中均为 Hg^re_(w)>Hg²⁺_(w)>Hg⁰_(w),颗粒态汞为 Hg^re_(p)>[Hg²⁺_(p),Hg⁰_(p)].在非采暖期颗粒态汞含量及百分比 Hg^T_(p)>溶解态汞 Hg^T_(w),在采暖期颗粒态汞和溶解态汞没有明显差异 .小于 0.45μm颗粒吸附的汞 Hg⁰相对较多 ,Hg²⁺形态汞较少 ,水溶液中 Hg⁰ 形态汞少 ,Hg²⁺形态汞多 ,表明 Hg⁰ 形态汞更易在微小颗粒物上吸附 ,而 Hg²⁺形态汞相当部分可以保留在水溶液中 .     

我国淡水生物菲水质基准研究

菲是一种国内外水体中普遍检出的优控多环芳烃,会对水生生物产生有害影响.然而,由于本土物种生态毒理学数据匮乏等问题,关于菲的基准阈值研究鲜有报道.本研究以9种本土水生生物为研究对象,进行了9种水生生物的急性生态毒理学实验及3种慢性生态毒理学实验并推导了菲的基准阈值.此外,基于物种敏感性分布法(species sensitivity distribution,SSD)对本地和非本地物种之间的差异进行了比较,以期探究美国水生生物毒性数据在我国本土基准阈值推导过程中的可行性.结果显示,采用US EPA"指南"推荐的方法对菲本土水生生物急性基准阈值(CMC)和慢性基准阈值(CCC)进行了推导,分别为0.033 mg·L~(-1)和0.012 mg·L~(-1);另外,本土与美国物种敏感性分布不存在显著性差异,这表明存在使用美国水生生物毒性数据来推导我国菲水生生物基准阈值的可能性.     

基于非靶向物种保护的农药水环境基准及排放限值研究

我国农药行业的水污染排放管理长期以来缺乏对特征污染物的控制要求,特征污染物产生、处理和排放的数据基础也非常薄弱.鉴于农药活性成分对作用对象极其敏感但又具有高选择性的特点,可以立足于对敏感作用对象以外的水生生物加以充分保护的思路,建立基于非靶向物种保护的农药水环境急性基准,作为我国现阶段农药排放限值的推导基础.基于对几十种农药活性成分毒性数据的分析,将物种毒性数据敏感度变化最显著的位序点（累积概率在5%~30%之间）作为“靶向物种”与“非靶向物种”累积概率的分割点,提出保护非靶向物种目标的水质基准计算方法,并以毒死蜱为例,应用物种敏感度分布曲线法对特征污染物毒死蜱水质基准值进行示例推导.筛选出无脊椎动物、脊椎动物和植物等9门39科59种共109个急性毒性数据,经计算得出,毒死蜱对我国水生生物的HC_t（靶向物种的危害浓度）为4.35 μg/L,基于HC_t得到的毒死蜱排放限值为20 μg/L,与美国农药工业水污染物排放指南与排放标准中毒死蜱对现源的日最大排放限值（经换算为8 μg/L）较为接近.研究显示,基于非靶向物种保护的农药水环境基准方法推导的排放限值与发达国家排放控制要求接近,通过有效的污染控制技术可以实现,具有可达性.