水体沉积物质量基准研究现状

沉积物质量基准是对水质基准的补充,对水质管理具有重要意义。目前国际上沉积物质量基准计算方法有十几种。对各种方法的理论基础、数据需求、适用范围等方面进行了概述之后,综合分析了各种方法的理论基础。研究结果认为,应将建立沉积物质量基准的方法分为以生物效应数据为基础的生物效应数据库法和以相平衡分配原理为依据的相平衡分配法。而根据统计方法不同,生物效应数据库法又分为单值基准、双值基准和三轴图法。同时还对美国、加拿大、荷兰、英国、澳大利亚和新西兰的沉积物质量基准研究发展和应用概况进行了分析。结合我国实际情况认为,依赖于大量生物效应数据的生物效应数据库法,目前在我国的适用范围有限,只能用于推导少数几种污染物的基准值。相平衡分配法具有可靠的理论基础而且不需要大量的生物效应数据,具有很大的发展潜力。因此,对于目前沉积物质量基准研究处于初级阶段的我国,更适合使用相平衡分配法计算污染物沉积物质量基准。     

水生生物毒性测试用于沉积物评价的研究进展

针对沉积物污染问题的研究目前已建立了不同的评价方法与体系,目前常用的结合生物毒性测试的有效应导向分析(EDA)、沉积物毒性鉴别评价(TIE)、证据权重法（WOE）、物种敏感性分布法（SSD）和沉积物质量基准（SQG）等,这些方法在河流、湖泊等水体沉积物中污染物毒性效应表征及沉积物质量评价方面有重要应用.本文指出水生生物毒性测试应用的重要性,根据不同学者的研究内容归纳了水生生物毒性测试的方法学,对沉积物进行水生生物毒性测试的基质处理包括直接采用污染沉积物、洁净沉积物加标以及人工配置沉积物,受试生物主要包括浮游植物、浮游动物、底栖动物和鱼类,毒性试验终点包括急性毒性终点和慢性毒性终点;最后指出水生生物测试存在的问题,并对沉积物质量评价未来发展方向进行展望,以期为我国沉积物生物毒性测试标准方法的建立提供参考.     

关于水体沉积物质量基准问题

本文综述了沉积物质量基准的最新进展。从底栖生物对沉积物中结合的污染物的敏感性讨论了沉积物质量基准的意义、数值型和响应型基准,以及建立沉积物质量基准的可能途径。重点讨论了沉积物/间隙水平衡分配法,并引入了基于该法建立的沉积物质量基准的初步值。     

太湖保护水生生物2,4-二氯苯酚基准研究

2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)被纳入我国优先污染物名单,同时也是水环境中最常见的氯酚类化合物的一种,而太湖作为中国最大和污染最严重的淡水湖之一,需要针对2,4-DCP进行区域水质基准研究为太湖水质改善提供基础数据.通过太湖8种本土生物的急性毒性试验并两步外推法补充了相应的慢性毒性数据.结合文献数据建立该化合物的太湖水生生物毒性和pH数据库,依据协方差分析得到太湖急慢性双基准(CMC和CCC)的pH方程式.当pH=7.8时,通过传统物种敏感度分布法得到太湖CMC和CCC,分别为610.42μg·L~(-1)和9.80μg·L~(-1).此外,水质基准主要是基于实验室能培养、繁育、实验的水生生物的毒性数据推导而来的,和太湖实际生物区系比例难以一致,因此结合太湖生物区系和水质特征,利用物种权重敏感度分布法得到太湖CMC和CCC值分别为584.43μg·L~(-1)和6.83μg·L~(-1).本研究对科学管理区域水环境中污染物,实现水化学、生态完整性具有一定支撑,对我国2,4-DCP区域水质标准的制定有一定的参考价值.     

平衡分配法在土壤环境质量基准推导中的相关问题研究

为了促进土壤环境质量标准的修订进程,势必要全面系统地开展土壤环境质量基准的研究工作。理论上,水、土之间是一个相互联系、互相依赖和关系密切的系统;同时,水生态毒理及其质量基准研究起步早,研究方法相对成熟。因此,从水质基准来推导土壤环境质量基准具有一定的科学依据与实践意义。本文首先从土-水系统中污染物分布的影响因素及其环境行为两方面简要阐述污染物在土-水系统中的分布规律;然后,扼要介绍了平衡分配(Eq P)理论及其在环境质量基准研究中的应用;之后,从Eq P方法的不确定性、毒理数据选用的争议性、Koc的局限性和分配系数的确定方法选择性等方面,探讨了平衡分配法在土壤环境质量基准研究中应用的瓶颈问题;最后,对此项研究进行了总结与展望。     

海河流域沉积物中典型重金属的生态风险评估及验证

沉积物重金属污染及其生态风险评估日益受到关注,而沉积物质量基准是开展生态风险评估的有力工具。本研究通过物种敏感度分布法(species sensitivity distributions, SSD)和急慢性毒性比(acute to chronic ratios, ACR)推导了镍、铜、锌、镉和铅的沉积物质量基准(sediment quality guideline, SQG)。在获得合理的重金属沉积物慢性毒性数据的基础上,采用S-Logistic模型拟合镍、铜、镉和铅的慢性SSD曲线,采用S-Gompertz模型拟合锌的慢性SSD曲线。得到镍、铜、锌、镉和铅沉积物质量基准低值(sediment quality guideline low value, SQGlow)分别为18.6、69.9、107、1.26和38.4 mg·kg~(-1),应用ACRs,得到相应的沉积物质量基准高值(sediment quality guideline high value, SQGhigh)分别为167、226、556、10.1和384 mg·kg~(-1)。与加拿大和澳大利亚重金属沉积物基准值具有一定的可比性。选择花翅摇蚊(Chironomus kiiensis)、伸展摇蚊(Chironomus tentans)和霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)3种底栖生物作为受试生物,验证基准值对海河流域沉积物重金属毒性的预测能力。结果表明,利用SQGs预测沉积物毒性的总准确率为76.2%,3种底栖生物验证准确率从高至低为:花翅摇蚊>伸展摇蚊>霍甫水丝蚓。     

代表性鲤科鱼类青鱼的物种敏感性评价

物种敏感性评价是水质基准研究的重要内容.青鱼是我国典型淡水底栖鲤科鱼类.搜集和筛选了水体代表性污染物毒死蜱、苯并[a]芘、荧蒽和三价砷对青鱼的毒性数据,并开展了这4种污染物对青鱼的急性毒性实验,评价青鱼的物种敏感性.结果表明:(1)毒死蜱、苯并[a]芘、荧蒽和三价砷对青鱼96 h的半致死浓度(LC50)分别为031、0.011、7.00和0.87 mg·L-1;4种污染物对青鱼幼稚鱼均属于中高毒性,青鱼幼稚鱼敏感性整体上高于国际标准测试物种斑马鱼,说明青鱼幼稚鱼可能是较为灵敏的受试生物;(2)青鱼对各类污染物敏感性具有显著差异,对三价砷非常敏感,物种累积频率为8％,在无机砷的水质基准研究中值得关注;(3)在鱼类敏感性排序中,鲤科和鲑科鱼类对各种污染物较为敏感,青鱼作为典型底栖鲤科鱼类,在水质基准和生态风险评估研究中应给予更多关注.     

我国大气环境健康基准目标污染物筛选方法及候选清单研究

本文通过污染物检出率得分、毒性效应得分、人群暴露得分等,构建了一种大气健康基准目标污染物筛选方法.进而采用该方法,筛选并提出我国大气健康基准目标污染物候选清单.结果显示,共有38种污染物进入初始污染物候选名单,包括了常规污染物、重金属污染物以及大气挥发性有机物(VOCs)、多环芳烃、二英等.这些污染物检出率得分分布在0—600之间,其中最高的污染物主要是国家常规监测的污染物.污染物毒性效应得分最高的污染物是苯、PM_(2.5)、PM_(10)、二英,大部分污染物的毒性效应得分集中在300—500之间;污染物的人群暴露得分最高为CO,其次为甲苯、O_3、PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2,得分在10—100之间;38种污染物中有15种污染物健康风险综合得分在900以上,包含6种常规污染物、2个大类污染物、2种重金属污染物、5种挥发性有机物VOCs.因而提出这15污染物作为我国大气环境健康基准目标污染物候选清单.     

筛分水平浓度法构建浑河沉积物重金属基准初步研究

以浑河水系表层沉积物为研究对象,应用筛分水平浓度法初步探讨了浑河沉积物中4种重金属(铜、铅、锌和镉)沉积物质量基准推荐值。结果表明,筛分水平浓度法获取的浑河沉积物铜、铅、锌和镉的质量基准分别为46.69、39.18、140.03和0.54mg·kg-1(以干质量计)。通过与不同国家及地区指定的重金属质量基准推荐值以及本地区采用其他方法推导的重金属基准推荐值进行比较,推算出本研究获取的4种重金属沉积物质量基准推荐值接近所有数据的中间值。由于本研究中用于推导沉积物质量基准的数据相对较少,导致获取的沉积物重金属质量基准推荐值存在一定的不确定性。     

影响银淡水生物水质基准的环境因素分析

水质基准是制定水环境质量标准,以及评价、预测和控制与治理水体污染的重要依据。为了系统分析水体硬度、物种门类和地域条件对水质基准的影响,本研究筛选了6门20科25种水生生物的毒性数据,用毒性百分数排序法推导了中国银的淡水生物水质基准。研究结果表明,银的基准最大浓度(CMC)与水体硬度呈幂函数关系,等式为CMC=0.85×e[0.62ln(水体硬度)-4.28]μg·L-1,基准连续浓度为0.02μg·L-1。中国和美国2个不同生物区系研究都表明低等生物(无脊椎动物)比高等生物(脊椎动物)对银离子的毒性更为敏感。由地域条件引起的生物区系和敏感物种差异及基准推导方法的不同也会影响水质基准值。     

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。     

4,4'-DDT全生命周期暴露对大型溞(Daphnia mag-na)生长、生殖、心率、行为、存活及基因转录的影响

大型溞(Daphnia magna)慢性毒性测试的毒理学数据是美国环境保护局水质基准(water quality criteria,WQC)制定中非常重要的数据来源,用以推导能有效保护水生生物的化学污染物浓度阈值.以往的研究表明,在部分生命周期暴露的基础上得出的最低观察效应浓度(lowest observed effective concentration,LOEC)有时会高于在大型溞全生命周期暴露时的LOEC.因此,对于一些具有生物富集性和环境持久性的化学污染物而言,由部分生命周期测试的毒理学数据推导出的水质基准在全生命周期暴露后是否仍然会对水生生物产生毒性效应尚未明确.为此,本研究选取美国环境保护局WQC文件中的污染物4,4'-滴滴涕(4,4'-DDT)为受试化学污染物,其基准连续浓度(criteria continuous concentration,CCC)为测试浓度,开展模式生物大型溞全生命周期暴露实验,检测4,4'-DDT在大型溞不同生命阶段对其生长、生殖、心率、行为、存活及基因转录的影响.研究发现,美国环境保护局WQC文件制定的4,4'-DDT的CCC对大型溞全生命周期的生长、生殖、存活都没有产生显著性的影响,但是在不同生命阶段对于其心率和行为有显著性的毒性效应.基因转录结果表明,4,4'-DDT在生长阶段和死亡阶段分别显著性改变了大型溞与免疫功能和细胞信号传导功能相关代谢通路中基因的转录.此外,随着暴露时间的延长,其心率参数的LOEC从第21天的1 ng·L-1降低至第32天的0.1 ng·L-1,说明即使在0.1 ng·L-1暴露条件下仍然能够观察到4,4'-DDT对大型溞的毒性效应.因此在对一些持久性环境污染物作环境风险评估与环境基准制定时,全生命周期毒性测试也应得到适当的考虑.     

锌对淡水生物的毒性特征与水质基准的研究

锌是生命体必需的一种微量元素,但当锌的浓度超过一定剂量时,又会对生物体产生一定的毒害作用.为了系统研究锌对水生生物的毒性作用,亟需开展锌的水质基准研究工作.本文用物种敏感度分布法对锌的毒性特征开展了深入研究,并按照水质基准常用的几种方法,包括评价因子法、毒性百分数排序法和物种敏感度分布法分别推导了我国锌的保护淡水水生生...     

娄山河表层沉积物重金属赋存形态及风险评价

测定了娄山河表层沉积物间隙水中重金属(Cu、As、Pb、Zn、Cr、Cd和Ni)的质量浓度,采用改正的BCR顺序提取法分析了沉积物中重金属的赋存形态,并分别基于美国水质基准(CCC、CMC)和风险评价编码法(RAC)、潜在生态风险指数法对间隙水和表层沉积物中重金属的毒性及生态风险进行评价.结果表明,娄山河表层沉积物间隙水中Cr、Pb可能对水生态系统产生急性或慢性毒性.沉积物中7种重金属的含量均高于土壤背景值,呈现累积效应.沉积物中As、Ni主要赋存于残渣态,Cu、Cr主要赋存于可氧化态和残渣态,Pb、Zn在多数点位以残渣态为主,Cd以酸可溶解态为主要赋存形态.除As外,其余重金属的可提取态含量高于残渣态,有较高的二次释放潜力.RAC的评价结果表明,表层沉积物中Cu、As、Pb和Cr处于无风险到低风险级,Zn、Ni处于低风险到高风险级,Cd以高风险和极高风险级为主,不同重金属RAC的平均值依次为CdZnNiPbCuAsCr.潜在生态风险指数法的评价结果表明,Zn为低生态风险,其余重金属均存在点位处于中等及以上生态风险,RI值表明研究区采样点有中等到极强生态风险.     

一致性沉积物质量基准（CBSQGs）及其在近海沉积物环境质量评价中的应用

基于结合几种单个沉积物质量基准的一致性沉积物质量基准（Consensus-Based Sediment Quality Guidelines,CBSQGs）,以毒性效应预测准确度高、普适性强等优点近几年来逐渐发展成为主要的沉积物质量评价工具之一.本文阐述了CBSQGs的构建原理,分析了其评价结果的可靠性以及方法的优劣....     

种间关系预测(ICE)模型在水质基准研究中的应用

水质基准研究主要是基于物种的实验室测试的毒性数据开展的。对于一些毒性数据相对缺乏的化学品,水质基准研究就会受到一定的影响。本文从水质基准研究方法的角度,阐述了种间关系预测(ICE)的基本原理和基本方法,系统介绍了ICE模型的毒性预测方法在水质基准研究中的应用,并通过锌的ICE案例研究证明了模型在中国的可利用性。同时,对ICE模型的不确定性和适用性进行了分析。最后,对ICE模型存在的问题和未来的发展方向进行了探索和展望。     

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.     

环境中重金属和有机污染物的物种敏感性分布研究进展

物种敏感性分布法(SSD,Species Sensitivity Distribution)是一种相对于传统评价因子法具有更高置信度的统计学外推方法,在环境质量基准制定及生态风险评价中得到广泛应用。本文对近年来国内外重金属和有机污染物的物种敏感性分布研究成果进行了综述,阐述了在水体、土壤和沉积物等环境介质中应用SSD方法开展生态风险评价的研究现状,从SSD模型选择、毒性数据点筛选等方面对影响SSD模型不确定性的因素进行探讨,并对SSD方法在生态风险评价领域的应用进行了展望。     

沉积物中有机污染物的生物可利用性的化学测量方法

准确测定疏水性有机污染物(HOCs)的生物可利用性对于评估沉积物生态毒性风险,实施沉积物污染修复极其重要.在研究生物可利用性的理论机制的同时,不少工作也从实践上探索测定生物可利用性的快速有效方法.传统的沉积物生态风险评估,常常运用沉积物中HOCs的有机碳标准化浓度来表征该污染物在生物体内的蓄积量及其对生物体     

我国海水水质基准的构建:以三丁基锡为例

我国近岸海域污染形势严峻、污染物种类繁多、生态健康风险复杂,现有的海水水质标准难以满足当前海洋环境污染评价、管理和监控的需求,亟需适宜我国海洋区系特征的海水水质基准作为水质标准修订与制定的理论依据.借鉴美国、欧盟和荷兰等国家水质基准的制定方法,提出了构建我国海水水质基准的思路,并给出了数值型双值基准的数据要求、定值方法和相应的计算模式等.以三丁基锡化合物(TBT)为例,按照论文建立的方法,计算了保护我国海洋水生生物的TBT基准.结果表明:我国TBT化合物海水水质基准高值(HSWC)和海水水质基准低值(LSWC)分别为0.43μg·L-1和0.002μg·L-1,与美国,加拿大和英国等国家的推荐基准值略有不同.研究结果将为我国海水水质基准的制定与研究提供帮助.