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.     

5种有机磷农药的淡水水生生物基准

采用毒性百分数排序法推导了马拉硫磷、乐果、甲基对硫磷、敌敌畏和对硫磷等5种有机磷农药的淡水水生生物基准,得出5种有机磷农药的基准最大浓度(CMC)分别为0.477、1.392、0.247、0.085、0.155μg·L-1;基准连续浓度(CCC)分别为0.030、0.688、0.092、0.056、0.030μg·L-1.将推导出的双值基准与我国地表水环境质量标准比较,结果表明,二者差别较大,我国目前这5种有机磷农药的水质标准可能在一定程度上存在着对水生生物"欠保护"的情况.5种有机磷农药的淡水水生生物基准可为我国淡水水生生物基准的制订提供一定的数据参考.     

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。     

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。     

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。     

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.     

铝对水生生物的毒性与硬度的相关关系探讨

铝是一种金属元素,生物体内铝的含量很少。但铝在工业上的应用非常广泛,导致铝在水体、土壤以及各种水生及陆生动植物体内的含量不断升高,对生物体健康产生了一定风险。为了深入了解铝对我国水生生物的影响和生态风险,开展铝对水生生物毒性效应的研究工作是十分必要的。水体硬度对铝的生物毒性存在一定影响,但目前相关研究较少。本文以我国淡水生态系统为保护对象,收集和筛选了铝对淡水水生生物的毒性数据,同时对硬度与铝的毒性效应之间的关系进行了分析,结果显示铝对水生生物的毒性随水体硬度增加而降低,铝毒性与硬度相关关系的斜率为0.5600。通过硬度校正,采用物种敏感度分布法获得硬度为50 mg·L~(-1)时我国铝的短期基准值和长期基准值分别为294μg·L~(-1)和24μg·L~(-1)。研究结果可为铝的生态风险评估和污染控制提供理论基础     

应用物种敏感分布法建立铅的生态安全土壤环境基准研究

由于日益严重的人类活动干扰,土壤重金属铅(Pb)污染严重.开展Pb生态安全的土壤环境基准研究,合理制定铅的生态基准值,对更好地预防与控制土壤Pb生态风险,加强土壤Pb污染的环境管理具有重要意义.本研究通过调研国内外Pb的陆生生态毒性研究,筛选并构建重金属Pb的有效毒性数据库(10%效应浓度(EC10 )或无观察效应浓度...     

草甘膦的水生生物水质基准及其生态风险评估

草甘膦是一种高效且广谱的除草剂,具有高效、低残留、低污染等特点,在我国广泛且大量使用,主要经地表径流和土壤渗透等不同途径进入水环境。当水环境草甘膦浓度过高时,会使水生生物的生理系统紊乱,甚至会导致生物死亡。本文以草甘膦为研究对象,结合国内外淡水水生生物组成特征,筛选中英文文献中生物毒性实验数据,共获取29个急性毒性数据和13个慢性毒性数据,分别涵盖5门16科29种和3门8科13种。应用毒性百分数排序法(TPR)和物种敏感度分布法(SSD)推导草甘膦的水质基准值,以及应用商值法评价国内外各地水体中草甘膦的生态风险。结果显示,草甘膦的基准最大浓度(CMC)、基准连续浓度(CCC)、短期基准值(SWQC)和长期基准值(LWQC)分别为0.12、0.035、0.14和0.007 mg·L^-1。风险表征结果显示,我国江苏省南京市太湖地表水中的草甘膦浓度最高,高达52 mg·L^-1 ,国内外仅7.69%的水体为急性高风险水体,15.38%的水体为慢性高风险水体。上述研究结果可为草甘膦的水质标准制定和区域管理对策实施提供科学依据。     

我国水生生物的二甲苯基准阈值探讨及其在风险评估中的初步应用

搜集筛选了二甲苯对我国淡水生物的急、慢性毒性数据。物种涵盖了昆虫类、甲壳动物类、鱼类、两栖动物类、环节动物类、软体动物类、轮虫类和浮游植物类。数据分析表明,甲壳类生物对二甲苯最为敏感。采用美国水生生物基准技术对二甲苯水质基准进行推算,得出保护我国淡水生物的二甲苯急性基准域值为1.41 mg·L-1,慢性基准为0.57 mg·L-1。基于获得的二甲苯基准值对我国部分流域二甲苯的暴露生态风险进行初步评估,结果表明二甲苯并未对这些水体中的水生生物造成潜在风险。本研究将为二甲苯水质标准的制修订和流域水环境管理提供技术支持。     

组织残留法在水生生物基准中的应用概述

水生生物基准已成为生态风险评价和水环境管理的主要参考依据,在水污染治理、控制和管理以及水生生物保护方面发挥着重要作用。环境和生物学参数对基于水体或沉积物等外暴露浓度的毒性阈值和环境基准存在影响,使其具有变异性和不确定性。而基于组织残留的毒性剂量指标可以减少毒性值的变异性以及不确定性,特别是对于生物累积性物质而言,在毒性效应及环境基准研究中存在显著优势。针对组织残留法在水生生物基准研究中的应用,对组织残留法的概念、优势、应用,以及组织残留基准的推导方法等几个方面进行了综述,并提出了组织残留法在应用中存在的关键问题及建议,旨在推动环境基准、生态风险评价理论和方法的研究,以及为水环境管理和污染防治提供技术支持。     

应用物种敏感性分布法分析太湖及天目湖水体的生态风险

采用物种敏感性分布法(SSDs法),应用水生生物急性和慢性毒性数据计算了31种污染物在水中和其中疏水物质在沉积物中的预测无效应浓度(PNECwater和PNECsed),通过收集以往报道的16种污染物在太湖和天目湖的环境浓度,用商值法求得物质的风险商并进行排序.结果发现:蒽、菲、萘、荧蒽、阿特拉津和马拉硫磷在太湖的梅梁湾和五里湖具有很大的生态风险;毒死蜱、三丁基锡氧化物和环己锡虽无环境浓度报道但很有可能具有风险.     

Ecological relevance of performance criteria for species distribution models

Species distribution models have often been developed based on ecological data. To develop reliable data-driven models, however, a sound model training and evaluation procedures are needed. A crucial step in these procedures is the assessment of the model performance, with as key component the applied performance criterion. Therefore, we reviewed seven performance criteria commonly applied in presence-absence modelling (the correctly classified instances, Kappa, sensitivity, specificity, the normalised mutual information statistic, the true skill statistic and the odds ratio) and analysed their application in both the model training and evaluation process. Although estimates of predictive performance have been used widely to assess final model quality, a systematic overview was missing because most analyses of performance criteria have been empirical and only focused on specific aspects of the performance criteria. This paper provides such an overview showing that different performance criteria evaluate a model differently and that this difference may be explained by the dependency of these criteria on the prevalence of the validation set. We showed theoretically that these prevalence effects only occur if the data are inseparable by an n-dimensional hyperplane, n being the number of input variables. Given this inseparability, different performance criteria focus on different aspects of model performance during model training, such as sensitivity, specificity or predictive accuracy. These findings have important consequences for ecological modelling because ecological data are mostly inseparable due to data noise and the complexity of the studied system. Consequently, it should be very clear which aspect of the model performance is evaluated, and models should be evaluated consistently, that is, independent of, or taking into account, species prevalence. The practical implications of these findings are clear. They provide further insight into the evaluation of ecological presence/absence models and attempt to assist modellers in their choice of suitable performance criteria.     

太湖北部湾多氯联苯分布特征及生态风险评价

采用GC-ECD联用检测技术分析了太湖北部贡湖大贡山(1号点)、小贡山(2号点)与梅梁湖马山(3号点)、拖山(4号点)不同季节10种PCB同系物(PCB28、52、101、112、118、138、153、155、180、198)的含量.其中含量最高的为三氯联苯PCB28与四氯联苯PCB52,占总量的50%～69%,其次分别为五氯联苯与六氯联苯,而PCB180与PCB198基本未检出.不同监测点表现出了季节变化,受"引江济太"调长江水人太湖的影响,贡湖中1号点与2号点监测点夏季PCB总量高于其它季节,而梅梁湖受周围生产及竺山湖大桥入污影响,3号点监测点不同季节PCBs总量变化不显著,4号点监测点春季高于冬季,夏季受高温影响,PCBs总量出现最小值.采用生态风险值与毒性当量法对沉积物中PCBs进行了风险评价.太湖北部湾底泥中PCBs总量较低,未对生态构成严重威胁,但由于这类物质的生态累积效应,其潜在危害仍不容忽视.     

Human health ambient water quality criteria for 13 heavy metals and health risk assessment in Taihu Lake

• The concentrations of 13 heavy metals in Taihu Lake were analyzed. • Aquatic vegetables intake was first included in deriving human health AWQC. • The human health AWQC for 13 heavy metals in Taihu Lake were derived. • Human health risk assessment for 13 heavy metals were conducted in Taihu Lake. Heavy metals are widely concerning because of their toxicity, persistence, non-degradation and bioaccumulation ability. Human health ambient water quality criteria (AWQC) are specific levels of chemicals that can occur in water without harming human health. At present, most countries do not consider the effects of aquatic vegetables in deriving human health AWQC. Therefore, the intake of aquatic vegetables (Brasenia schreberi) was added to the derivation of human health AWQC and a health risk assessment for 13 heavy metals in Taihu Lake. The human health AWQC (consumption of water, fish and aquatic vegetables) values of 13 heavy metals ranged from 0.04 (Cd) to 710.87 μg/L (Sn), and the intake of B. schreberi had a very significant effect on the human health AWQC for Cu, with a more than 62-fold difference. The hazard quotients of As (2.8), Cd (1.6), Cr (1.4) and Cu (4.86) were higher than the safe level (HQ= 1), indicating that As, Cd, Cr and Cu in Taihu Lake posed a significant health risk. Sensitivity analysis showed that the contribution rate of B. schreberi intake to the human health risk from Cu was 91.6%, and all results indicated that the risk of Cu in B. schreberi to human health should be of particular concern. This study adds the consideration of aquatic vegetable consumption to the traditional method of human health AWQC derivation and risk assessments for the first time, and this approach can promote the development of risk assessments and water quality criteria.     

The toxicity of aluminum to aquatic species in the US

In August 1988 the US Environmental Protection Agency (EPA) published an ambient water quality criteria document for the protection of aquatic organisms from the toxic effects of aluminum. The EPA water quality criteria were developed utilizing procedures described in theGuidelines for Deriving Numerical National Water Quality Criteria for the Protection of Aquatic Organisms and Their Uses, and after careful analysis of the latest toxicological information available to EPA on the adverse effects of aluminum on aquatic vertebrates, invertebrates and plants.The EPA criteria recommend that the four-day average concentration of aluminum not exceed 87 g L^–1 more than once every three years on the average when the ambient pH is between 6.5 and 9.0 to provide protection from chronic toxicity. The criteria also recommend that the one-hour average concentration of aluminum not exceed 750 g L^–1 more than once every three years on the average when the ambient pH is between 6.5 and 9.0 to provide protection from acute toxicity.Acute toxicity data for 20 species of freshwater aquatic organisms and chronic toxicity data for five species of freshwater aquatic organisms were utilized to develop the EPA water quality criteria. Striped bass and brook trout were observed to be the two most sensitive North American species to the toxic effects of aluminum. Aluminum toxicity was also observed to be increased at lower pH.     

滇池湖滨带沉积物氮形态的空间分布

2008年4月在滇池全湖湖滨带布设23个采样点并采样,通过测量该23个表层沉积物样和16个柱状沉积物样(0～15 cm)的总氮、氨氮、硝氮和有机氮质量分数,揭示滇池湖滨带沉积物氮的李间分布.研究表明:滇池湖滨带各点位表层沉积物总氮平均质量分数为1 667mg·kg-1,低于湖区沉积物,湖滨带对湖水中氮的吸收与净化是重要原因之一.草海的污染水平高于外海,滇池外海湖滨带沉积物污染状况由北向南衰减,但南部海口出湖区湖滨带属于滇池出水口区域,其沉积物氮质量分数高于中度富营养的外海,而低于重度富营养的草海.草海和外海湖滨带沉积物总氮质量分数在2008-1992、1992-1975、1975-1960年3个时间段平均值分别为2 889.07、3 343.68、4010.20和896.57、655.37、845.01 mg·kg-1.,草海湖滨带沉积物中有机氮是总氮的主要组成部分,总氮与氨氮、硝氮、有机氮之间的相关性良好,各种形态的氮与总氮在分布情况上密切相关.而外海湖滨带沉积物中总氮仅与有机氮的相关性很好,两者的分布趋于一致,但各种形态的氮间相关性较弱、分布差异较大.     

内蒙古乌梁素海水质时空分布特征

将地质统计学理论与地理信息系统相结合对乌梁素海富营养化指标、有机污染指标和盐化污染指标进行了kriging空间插值,结果表明：从时间角度分析,冬季总氮浓度、总磷浓度、化学需氧量质量浓度明显高于其他季节;叶绿素a质量浓度浓度冬季最低;时空电导率平均值在4.0 ms.cm-1左右波动。从空间角度分析,总氮浓度、总磷浓度、叶绿素a质量浓度呈现出由北向南递减的趋势;夏秋季化学需氧量空间分布与春冬季节相反;冬季电导率空间分布与其他季节明显不同。从浓度大小分析,乌梁素海复合污染已十分严重。