流域水生态空间管控下生境监测方法概述

生境被认为是区域内为水环境中生物提供生存和生长环境的物理、化学和生物特征,是水生态空间中支持和维持生物及其生态功能的重要空间.生境特征对阐释流域生态系统的结构和功能具有重要意义.然而,生境具有空间和时间尺度的异质性以及空间自相关性,尤其是大时空尺度下其生态功能的维持具有更加复杂的机制和过程.这决定了表征和阐释生境特征是极其困难的,特别是表征大时空尺度下的特征.尽管现有研究提出诸多涉及不同尺度的生境监测方法,但对实现长期跟踪多尺度下流域生境整体变化仍缺少成熟的方法.本文从生境的概念、生境监测的目的和意义引出生境的特点及生境监测对流域水生态环境管控的重要性,归纳了主流生境监测方法的特点及主要差异,综述了生境监测中关键的科学问题（如空间尺度、区域范围、特征参数和数据信息获取方法等）,提出我国现阶段生境监测核心内容的建议,以期为流域生态空间管控下生境监测的应用和研究提供借鉴.     

近岸海域典型水体中镉的水生态风险评估

为了解我国近岸海域重金属污染现状,以镉为目标污染物,选择北部湾、渤海湾、杭州湾、辽东湾、闽江口、珠江口、长江口、黄河口等8个典型海湾、河口区域作为评估目标区域进行水生态风险评估。研究结果显示:北部湾、渤海湾、杭州湾、闽江口、长江口、珠江口、黄河口等7个海域水体中镉的暴露水平较低,从2005至2013年其急、慢性暴露的最高潜在影响比例均低于5%,且整体呈下降趋势。辽东湾水体中镉从2005至2013年对水生生物的最高潜在影响比例为28.67%(95%置信区间26.29%~30.06%),5%、10%、15%、20%超过率对应的潜在影响比例分别为18.95%(17.84%~20.23%)、12.51%(11.65%~13.61%)、8.26%(7.40%~9.15%)、5.45%(4.62%~6.16%),其在2005—2010年间呈现略微上升趋势,2010—2013年间呈现下降趋势。水体中镉暴露水平主要受入海河流污染物输入的影响,其中五里河、大凌河影响最强。     

中国北方河流底栖动物群落季节性演替对水生态环境质量评价的影响

大型底栖动物是评价水生态质量最常用的生物类群,鉴于水生昆虫的生活史特点,在一年当中群落结构会发生季节性变化,如何利用底栖动物数据准确评价水生态质量状况,反映客观实际,值得探讨。将黑龙江省2012—2015年水生生物试点监测47个采样点的108组底栖动物数据进行比较,对群落结构的相似性、物种的更替率和BMWP指数评价结果进行分析,探讨群落的演替及BMWP指数的变化规律。结果表明不同时间采集的样品底栖动物群落之间存在较大差异,评价的结果也存在差异,越是水环境质量好的区域,这种差异越明显。利用底栖动物评价水生态状况,宜选择长时间段的多个采集数据,经统计整理后,利用复合样方(年均值)的特征,评价一段时间内(如以年为单位)的水生态质量状况,使评价结果更具准确性。     

中国底栖动物水质生物监测指数和水质等级构建

水质生物监测是水生态环境质量管理的重要内容,构建实用性强的生物指数有助于推动中国的水质生物监测工作。根据江苏、浙江、辽宁、江西和湖南等省份的溪流与河流湖泊共计839个底栖动物数据,将中国已有的底栖动物科级分类单元水质敏感性分值打分表扩充和修订至159个科。采用统计法分别构建了符合中国可涉水水体(溪流等)和不可涉水水体(河流、湖泊等)底栖动物分值指数(Chinese Macroinvertebrate Score Index,CMSI)和底栖动物平均分值指数(Average Chinese Macroinvertebrate Score Index,ACMSI)及水质评价等级体系。CMSI和ACMSI与总氮、总磷、高锰酸盐指数和溶解氧之间Pearson相关性显著,表明研究构建的CMSI和ACMSI是可以反映水质变化的。建议通过实践进一步验证CMSI和ACMSI的可靠性和实用性。     

三唑酮在水环境中的环境行为、毒性效应及生态风险

三唑酮是目前应用最广泛的三唑类广谱杀菌剂之一,在我国的使用量有逐年增长的趋势。本研究综述了三唑酮在水环境中的环境行为、毒性效应及其对我国部分水体的生态风险。三唑酮使用后被土壤吸附和解吸,经雨水淋溶作用进入地表或地下水环境,在丰水期检出率与检出浓度较高,目前我国地表水中三唑酮最高检出浓度为12μg·L-1。三唑酮在环境中的半衰期为15~43.3 d,能够在水生生物体内累积代谢,在不同浓度下对不同类群、不同生命阶段的水生生物表现出不同的毒性效应,对应着多条有害结局路径,其中最重要的是通过抑制细胞色素P450酶活性干扰机体内激素水平,影响水生生物繁殖和生长发育,导致种群密度降低。在目前已知的暴露水平下,三唑酮对我国地表水具有潜在的生态风险,特别是丰水期稻田附近的地表水风险尤其需要关注。     

不同水体硬度条件下Cu2+对不同生长阶段斑马鱼的毒性

以斑马鱼为研究对象,开展了不同硬度水质条件下Cu2+对不同生长阶段斑马鱼的毒性研究。结果表明:同等水质条件下,Cu2+对不同阶段斑马鱼的毒性顺序为成鱼>幼鱼>仔鱼;同一阶段的受试斑马鱼,水质硬度与Cu2+对斑马鱼毒性呈负相关(R2>0. 90),硬度为50,125,250 mg/L时,96h-LC50几何平均值分别为0. 20,0. 24,0. 35 mg/L。通过Cu2+对斑马鱼仔鱼、幼鱼、成鱼和全生命周期平均急性毒性与水体硬度对数拟合计算得到的硬度斜率分别为0. 301、0. 471、0. 279和0. 359。研究结果可为重金属的生物有效性和生态风险评估提供理论依据。     

2011~2019年鄱阳湖水质演化特征及主要污染因子解析

基于2011~2019年鄱阳湖17个国控监测点位的水质数据,采用综合污染指数、综合营养状态指数和蔚蓝城市水质指数法分析了各湖区的水质时空演变特征与趋势,利用主成分分析法对湖区的主要影响因素进行探索,综合评价"十二五"和"十三五"时期鄱阳湖的水质变化及其演变规律.结果表明：①在时间上,2011~2015年鄱阳湖水质呈下降趋势;2016~2019年鄱阳湖水质总体呈向好趋势但富营化现象依然存在;各年水质状况具有明显的水期变化特征且波动明显,主要表现为：丰水期>平水期>枯水期.②在空间上,2011~2015年各湖区的综合污染指数均呈上升趋势,蔚蓝城市水质指数等级以一般为主;2016~2019年各湖区整体呈向好趋势,东北湖湖区水质改善明显;2011~2019年主湖湖区水质状况波动最为显著,南湖湖区相较于其他湖区水质污染情况最为严重.③从影响因素来看,2011~2019年鄱阳湖湖区主要超标指标为总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH₄⁺-N）和高锰酸盐指数;"十二五"期间鄱阳湖受到化工企业及农业面源的污染影响较为严重,"十三五"期间城镇居民生活对水质的影响作用呈逐年上升趋势.     

我国地表水中药物与个人护理品污染现状及其繁殖毒性筛查

根据文献报道,我国地表水中已检出至少144种药物及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs),包括抗生素、激素、其他药物、个人护理品(personal care products,PCPs)4大类,其中检出浓度最高的达到了μg·L~(-1)量级,在长期的污染下有可能对水生生物产生内分泌干扰效应或繁殖毒性,进而影响到整个水生生物种群的繁衍变化。因此,有必要根据我国地表水中PPCPs的污染水平,筛查出具有潜在生态风险的PPCPs。由于目前缺乏针对PPCPs类污染物的筛选体系,以国内外优先控制污染物筛选体系为基础,借鉴基于风险的欧洲兽药分级方法,利用风险指数(risk index,RI),筛选得出目前我国的地表水中有16种具有繁殖毒性的PPCPs的RI1,包括1种抗生素,5种激素类药物,3种其他药物和7种PCPs,其中乙炔雌二醇(ethinylestradiol,EE2)的RI最高(115 730),其次是壬基酚(nonylphenol,NP)(1 796)、邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)(255.31),对水生态环境有较高的风险的PPCPs需进一步进行较高层次的风险评价。     

淮河流域安徽段水体成组生物毒性评价

在淮河流域安徽段某区域采集了3个地表水样和12个地下水样,通过大型溞急性毒性(活动抑制)、微核及SOS/umu试验,分析了这些水样的急性毒性及遗传毒性。结果表明,急性毒性测试中,该区域地表水及大部分地下水的急性毒性均未超过US EPA废水排放毒性的控制要求(0.3 TU),有2个位点的地下水样毒性当量为0.31 TU,超过限值;经t-test分析,地表水的急性毒性显著高于地下水。SOS/umu检测中,2个地表水样和7个地下水样的结果呈阳性,表现出DNA损伤效应,其诱导率IR在(2.20±0.063)~(3.36±0.067)之间,对应的致癌风险P基本处在10-6~10-7水平。微核检测结果表明,3个地表水样具有较严重的染色体损伤效应,9个地下水样表现为阴性。总之,该区域地表水急性毒性及遗传毒性相对较高;部分浅层地下水也存在一定程度的急性毒性和遗传毒性,致癌风险处在可接受范围,但仍可能对周围居民的健康产生潜在威胁;而深层地下水没有检测到任何毒性效应。研究为周边居民饮水安全和人体健康提供了基础信息。     

不同生长阶段斑马鱼对Cu2+的毒性响应差异

为探究鱼类不同生长阶段对污染物的毒性响应差异,以斑马鱼为试验生物,初步建立了一套实验室分阶段培养方法,通过培养时间确定斑马鱼的不同生长阶段,研究了标准稀释水和模拟自来水条件下不同生长阶段斑马鱼对Cu2+的毒性响应差异,并利用物种敏感度分布法表达不同生长阶段斑马鱼对Cu2+的敏感性差异.结果表明:斑马鱼体长、体质量的变化均符合logistic增长方程（R2>0.97）,斑马鱼全生命周期按日龄可细分为卵黄囊仔鱼期（1 d）、晚期仔鱼期（10 d）、稚鱼期（17 d）、早幼期（24 d）、幼鱼期（31 d）、发育期（60 d）、成熟期（90 d）、成鱼期（120 d）等8个不同生长阶段.标准稀释水条件下,Cu2+对不同生长阶段斑马鱼的96 h-LC₅₀（96 h半致死浓度）分别为0.425 mg/L（1 d）、0.768 mg/L（10 d）、0.550 mg/L（17 d）、0.309 mg/L（24 d）、0.334 mg/L（31 d）、0.327 mg/L（60 d）、0.230 mg/L（90 d）和0.180 mg/L（120 d）,随着鱼龄的增加,Cu2+对斑马鱼的毒性逐渐增大;模拟自来水条件下,Cu2+对不同生长阶段斑马鱼的96 h-LC₅₀分别为0.377 mg/L（1 d）、0.438 mg/L（10 d）、0.366 mg/L（17 d）、0.201 mg/L（24 d）、0.206 mg/L（31 d）、0.189 mg/L（60 d）、0.167 mg/L（90 d）和0.144 mg/L（120 d）,随着鱼龄的增加,Cu2+对斑马鱼的毒性逐渐增大.根据96 h-LC₅₀得出不同生长阶段斑马鱼对Cu2+的敏感性顺序为120 d > 90 d > 24 d > 60 d > 31 d > 1 d > 17 d > 10 d,可见,斑马鱼成鱼期阶段对Cu2+较敏感,而成熟期和早幼期的敏感性次之,晚期仔鱼期最不敏感.研究显示,鉴于斑马鱼对Cu的物种敏感度的阶段性差异,采用24 d早幼期斑马鱼研究金属水质基准时既敏感又节约受试生物的培养成本,此外水环境参数也是水质基准研究需考虑的重要影响因素之一.