生物监测及其在线监测在水环境污染中的应用

文章阐述了生物监测技术综合分析水环境污染物的环境行为,对保护有限的水资源和维持生态系统健康具有重要意义,介绍了生物监测的基本方法及其水体监测中的应用研究。     

实测/预测辽河铬(Ⅵ)水生生物基准与风险评估

该研究对辽河流域重金属铬(Ⅵ)的水生生物毒性数据进行搜集与筛选,推导辽河流域铬(Ⅵ)的水生生物基准值,并对辽河流域25个采样点位采集水样,测定铬(Ⅵ)的环境暴露浓度,最后对辽河流域水生生物铬(Ⅵ)暴露的潜在风险进行评估.此外,采用美国环境保护署(US EPA)物种种间关系估算模型(ICE)对辽河流域物种毒性值进行预测,并对基于预测毒性值的水生生物基准进行推导.结果表明,辽河流域基于实测毒性数据的水生生物急性基准值(CMC)为17.73μg·L-1,慢性基准值(CCC)为12.15μg·L-1;ICE模型预测的辽河流域生物毒性值推导的CMC值为13.97μg·L-1,实测CMC值与预测值比较接近,表明ICE模型可应用于水生生物基准值的预测.铬(Ⅵ)的水质分析结果表明25个采样点位水体铬(Ⅵ)浓度较低,均达到GB 3838-2002地表水质标准中铬(Ⅵ)的Ⅰ类或Ⅱ类标准,水质状况良好;然而,在对水生生物的潜在风险方面,通过生态风险评估得出7月辽河流域25个点位中环境暴露值超过慢性基准CCC值的有7个,12月超过慢性基准CCC值的有6个,表明辽河流域个别点位铬(Ⅵ)暴露可能会对水生生物产生不可接受的风险.     

山西省沁河流域农村生活污水入河水质研究

针对农村生活污水管理的需求,在水生态功能区和水环境控制单元的基础上提出了农村生活污水入河水质核算方法.具体步骤包括:①根据地貌类型、降水蒸发量、植被和土壤类型等指标,进行水生态功能区划分;②在水生态功能分区基础上,结合水文单元和行政区边界,划定水环境控制单元;③对控制单元内的水环境容量进行计算,并调查核算各类污染源污染物排放入河量,然后基于水环境容量和污染物入河量确定农村生活污水污染物排放限值.结果表明,沁河流域可划分为2个一级水生态功能区和7个二级水生态功能区,并划分为15个水环境控制单元.以控制单元内沁河上游水质改善区为例,区域内农村生活污水COD排放限值为134.05 mg·L~(-1),且此标准下河流不满足接纳农村污水进行NH_3-N消减的条件.在以上研究成果基础上,提出了农村生活污水分区分级管理措施建议.     

水生态模拟系统及其在化学品生态风险评估中的应用

水生态模拟系统是用于高层次化学品生态风险评估的测试模型,目前在国外已经广泛用于工业化学品、农药、兽药、重金属等单一化学物质和复杂混合物的生态风险评估研究,而我国的相关研究比较匮乏。随着我国化学品风险评估体系的完善,水生态模拟系统测试必将作为作为单一生物毒性测试的有效补充。在此背景下,简述了水生态模拟系统的分类、研究方法和结果外推方法;从单一化学物质暴露作用下的生态危害评估、多种化学物质联合暴露作用下的生态危害评估以及目标化学物质的归趋分析三个方面阐述了水生态模拟系统在国内外化学品风险评估科学研究中的应用,对比了水生态模拟系统和单一物种毒性测试结果和基于两种测试数据的生态危害评估结果。与此同时,分析了水生态模拟系统在国内外化学品环境管理中的应用情况。在此基础上,对我国发展水生态模拟系统所存在的问题及解决方案提出了建议。     

应用概率物种敏感度分布法研究太湖铜水生生物水质基准

运用概率物种敏感度分布法获得太湖水体中铜的急性水质基准值为14.57μg·L-1,慢性水质基准值为3.26μg·L-1;不同类别物种敏感性存在差异,无脊椎动物较脊椎动物更敏感,甲壳类敏感性大于鱼类。概率物种敏感度分布法与传统的物种敏感度分布法相比,更全面合理地考虑多种毒性效应,曲线拟合效果好,受数据量大小影响较小,结果更加稳定。研究结论可为铜水质标准的修订和太湖流域水环境管理提供技术支持。     

Associations between Water Physicochemistry and Prymnesium parvum Presence,Abundance, and Toxicity in West Texas Reservoirs

Toxic blooms of golden alga (Prymnesium parvum) have caused substantial ecological and economic harm in freshwater and marine systems throughout the world. In North America, toxic blooms have impacted freshwater systems including large reservoirs. Management of water chemistry is one proposed option for golden alga control in these systems. The main objective of this study was to assess physicochemical characteristics of water that influence golden alga presence, abundance, and toxicity in the Upper Colorado River basin (UCR) in Texas. The UCR contains reservoirs that have experienced repeated blooms and other reservoirs where golden alga is present but has not been toxic. We quantified golden alga abundance (hemocytometer counts), ichthyotoxicity (bioassay), and water chemistry (surface grab samples) at three impacted reservoirs on the Colorado River; two reference reservoirs on the Concho River; and three sites at the confluence of these rivers. Sampling occurred monthly from January 2010 to July 2011. Impacted sites were characterized by higher specific conductance, calcium and magnesium hardness, and fluoride than reference and confluence sites. At impacted sites, golden alga abundance and toxicity were positively associated with salinity‐related variables and blooms peaked at ~10°C and generally did not occur above 20°C. Overall, these findings suggest management of land and water use to reduce hardness or salinity could produce unfavorable conditions for golden alga.     

太湖水草压榨液的IC处理实验研究

针对太湖水草压榨液高有机物浓度的特点,研究采用消化污泥与颗粒污泥的混合泥接种内循环厌氧反应器（IC）处理太湖水草压榨液。启动初期采取快速提升负荷至4 kg/(m3·d)并长期稳定在该负荷,这种启动方式有利于提高污泥的活性,加速污泥颗粒化。调试历时95 d,逐步提高进水负荷,研究发现IC的最大容积负荷可以达到18 kg/(m3·d),为了能够稳定运行IC反应器,降低容积负荷到15 kg/(m3·d),此时COD的去除率在85%以上。研究表明：运用压榨技术处理太湖水草为今后处理各类水草提供了更多的技术选择,使得处理太湖水草不用局限于固体废物领域,将水草进行压榨能够妥善处理打捞上来的太湖水草,实现水草的减量化。     

基于Meta分析的全氟化合物对鱼类生态毒性效应

全氟及多氟化合物（PFAS）是难降解的有机污染物,具有普遍存在、生物蓄积和生物学毒性效应等特点.为探讨PFAS对鱼类的生物毒性效应,综述了64篇文献,通过Meta分析合并效应值探讨鱼类暴露于PFAS对其功能性状的毒性,为PFAS的毒性评估提供参考,有利于PFAS污染的优先控制管理.结果表明：①在研究的12种功能性状中,鱼类的7类功能性状易感,毒性响应顺序为畸形（lnRR=-2.5599）、发育（lnRR=-0.4103）、细胞损伤（lnRR=-0.3962）、生殖（lnRR=-0.3724）、甲状腺水平（lnRR=-0.2492）、生长（lnRR=-0.2194）和生存（lnRR=-0.2192）;②鱼类性别和所处发育阶段显著影响PFAS的水生毒性,PFAS易对雌鱼产生不良影响（lnRR=-0.1628）,且胚胎期鱼类的生理功能受PFAS影响最显著（lnRR=-0.3553）;③研究涉及的PFAS共13种,其中具有磺酸盐基团的PFAS和长链PFAS更易对鱼类的功能性状产生不良影响（P<0.05）;④现有数据揭示PFAS在中低浓度（0.01~10 mg ·L^-1）下易对鱼类产生急性毒性（P<0.05）.     

长江源区水生态系统健康研究进展

对截止至2021年6月报道的长江源区气候、水资源、水质、藻类、大型无脊椎动物和鱼类资源等水生态系统健康相关研究进行了综述,以期为进一步开展长江源区水生态系统健康研究与生态保护提供参考和依据。研究结果表明:①长江源区水生态相关研究主要关注于气候变化,其次为水资源变化和草地退化。②1948—2019年,长江源区全年平均气温呈上升趋势,增长速度为0.2~0.5℃/10 a;春季和冬季降水量呈增加趋势,增长速度分别为1.1~26.6 mm/10 a和0.2~9.1 mm/10 a;全年平均径流量呈增加趋势,增长速度为11.8~79.6 m³/(s·10 a);蒸发量呈增加趋势,增长速度为7.6~71.6 mm/10 a。③1969—2002年,冰川面积减少了68.1 km²,年均减少2.0 km²。1969—2015年,格拉丹东冰川面积减少了14.9~79.0 km²,减少速度为0.5~10.0 km²/a。1975—2015年,湖泊面积增加了2.7~831.6 km²,增速为0.3~96.2 km²/a。④1986—2015年,大部分河段水质为Ⅱ类及以上,且无明显年际变化。⑤针对水生生物的调查和研究非常匮乏。总体而言,长江源区水生态系统健康状况良好。近年来其气象因子以及水资源状况有所改变,未来气候变化可能会进一步影响长江源区水生态系统健康状况。今后亟须加强对长江源区的本底调查,完善基础数据,关注气候变化对水资源和水质的影响,并探索气候变化对水生生物的影响。     

2种典型家用消毒剂对水生生物的急性毒性影响及生态效应阈值研究

家用消毒剂大量用于日常生活中,进入水体环境后对水生生物产生潜在危害效应,目前尚缺乏保护水生生物安全的生态效应阈值。本研究以2种典型家用消毒剂(有效成分分别为对氯间二甲苯酚和次氯酸钠,前者命名为消毒剂A、后者为消毒剂B)为研究对象,开展其对8种不同营养级淡水水生生物的急性毒性效应研究。结果表明,除底栖动物外,消毒剂B对藻类、溞类和鱼类的急性毒性均高于消毒剂A;我国本土种稀有鮈鲫对2种消毒剂的敏感性高于其他2种鱼类;2种消毒剂对藻类的毒性高低均为近头状伪蹄形藻斜生栅藻蛋白核小球藻;近头状伪蹄形藻对2种消毒剂最敏感。基于上述毒性数据构建了物种敏感分布(SSD)曲线,计算对保护95%的物种不受影响时所对应的污染物浓度(HC5),并结合评估因子法推导出2种消毒剂预测无效应浓度(PNEC)值作为急性生态效应阈值,消毒剂A和消毒剂B的PNEC值分别为13.16 mg·L~(-1)(有效成分对氯间二甲苯酚PNEC值为0.33 mg·L~(-1))和0.71 mg·L~(-1)(有效成分次氯酸钠PNEC值为0.01 mg·L~(-1)),消毒剂A对淡水生物的PNEC比消毒剂B大了一个数量级,表明相较于消毒剂B,消毒剂A对水生态环境更为友好。本研究结果可为制订典型家用消毒剂的水质基准提供科学依据。