水生生物对三唑磷的物种敏感度分布研究

针对水环境中日益严重的有机磷农药污染问题,选择广泛使用的三唑磷作为研究对象,利用其对水生生态系统中不同营养层次生物物种的半数效应浓度(median effective concentration, EC₅₀),建立了基于对数-逻辑斯蒂分布的水生生物物种敏感度分布(species sensitivity distribution, SSD)模型,并采用概率图和吻合度检验方法对该模型进行了检验和评价.结果表明,水生生物对三唑磷的 SSD 服从对数-逻辑斯蒂分布,其参数为 α=-0.4788±0.2381,β=0.7546±0.1078.基于该 SSD 模型,获得三唑磷的 5% 危害浓度(hazardous concentration for 5% of the species, HC₅)值为 1.992×10^-3 mg/L,并推导出三唑磷的最大浓度基准值(criteria maximum concentration, CMC)值为 9.96×10^-4 mg/L.对 HC₅、CMC 与单一物种的安全浓度的比较研究指出,基于 SSD 方法制定环境质量标准更为严格,也更接近于真实的生态环境.另外,根据渤海莱州湾海域中三唑磷的监测数据,预测了其对物种的潜在影响比例(potentially affected fraction, PAF)为 0.36%,对该水域生态环境的影响处于较低风险水平.     

我国淡水中锌的水生生物水质基准和生态风险

选取了中国常见的5种本土生物物种作为受试物种进行锌的急慢性毒理学实验,并搜集整理了其他国内外已报道的锌对中国本土物种的毒性数据,推导出锌的淡水水生生物的短期和长期水质基准。结果表明:由物种敏感度分布法(SSD)推导出的短期基准和长期基准分别为102.33,25.03μg/L,由毒性百分数排序法推导出的基准最大浓度(CMC)和基准连续浓度(CCC)分别为105.94,38μg/L,两种方法得出的基准值无显著差异,最终选用物种敏感度分布法得出的基准作为我国淡水中锌的水生生物基准。另外,运用商值法对我国主要水体中锌的生态风险进行评价,发现锌对水生生物的生态风险逐年升高,尤其是铅锌矿区周围水体中锌的生态风险更应引起广泛关注。     

顺硝烯新烟碱杀虫剂环氧虫啶在水中的光降解

为了正确评估新型杀虫剂环氧虫啶(CYC)的环境风险,了解环氧虫啶在水环境中的光降解规律,探讨了CYC初始浓度、温度、初始pH值、过氧化氢浓度及硝酸根对CYC光降解的影响.结果表明,CYC的光降解符合一级动力学反应.直接光降解中,随浓度降低、温度升高,光解速率加快,环氧虫啶的反应活化能为21.27kJ/mol.通过测定CYC的pKa值为3.42以及模拟计算CYC不同粒子形式的光反应活性,可知pH值对CYC光解的影响较为复杂:酸性条件下,CYC的降解速率取决于其形态(阳离子和中性粒子)与单线态能量;碱性条件下,降解速率主要受羟基自由基数量的影响.间接光降解中,硝酸根和过氧化氢对CYC光解均表现为促进作用.在评估环氧虫啶的环境风险时,应综合考虑环境因素对其降解的影响.     

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.      

不同水体硬度条件下锌对本土水生生物急性毒性的影响

选取8种我国本土受试动物,在不同水体硬度(0～500 mg/L)下,探究锌的急性毒性变化,同时对锌的物种敏感度分布进行分析。实验结果表明:随着硬度的降低,水生生物对锌毒性效应增加;低营养级生物对锌毒性相对敏感性变化程度较大,而高营养级生物敏感性变化程度更小;物种敏感度分布法推导的5%生物短期毒性危害浓度HC5分别为:7. 1μg/L(硬度为0 mg/L)、63μg/L(硬度为50 mg/L)、67μg/L(硬度为100 mg/L)、230μg/L(硬度为250 mg/L)、367μg/L(硬度为400 mg/L)和476μg/L(硬度为500 mg/L)。可见,不同硬度条件下锌的短期危害浓度会有显著性差异。因此,在研究锌毒性效应和制定锌的水质标准时,不仅要考虑其毒性剂量效应关系,还应考虑水体中硬度对锌的生物有效性的影响。     

流溪河水体有机氯农药的生态风险评价

通过检测流溪河水体18个采样点水样中的有机氯农药浓度,构建了淡水生物对有机氯农药的物种敏感性分布,并计算出各类水生生物的HC5(Hazardous Concentration for 5%the Species)值,预测了不同浓度有机氯农药对生物的潜在影响比例(Potential Affected Fraction,PAF),最后采用商值概率分布法对流溪河水体的有机氯农药进行了生态风险评价.结果表明:流溪河水体中的有机氯农药浓度在216.41~389.70 ng·L-1之间,平均值为293.02 ng·L-1;甲体六六六(α-BHC)的HC5值最高,而硫丹硫酸酯和p,p'-滴滴滴(p,p'-DDD)对全部物种的HC5值均低于0.10μg·L-1,对生态系统的影响较大;当污染物的浓度达到0.50μg·L-1时,除甲体六六六、七氯之外,其余9种有机氯农药对全部物种的PAF值均超过了5%的阈值;除硫丹Ⅱ外,其余10种有机氯农药均具有潜在的生态风险;在假定保护95%物种的情况下,硫丹硫酸酯的生态风险最高.     

镉的淡水水生生物水质基准研究

镉是一种有毒重金属,具有高毒性、难降解和易残留等特点,会对水生生物及水生态系统产生有害影响.为有效控制镉给水生生物带来的不利影响,亟需开展镉的水生生物基准研究,为水质标准的制订提供依据. 以我国淡水生态系统及其生物区系为保护对象,结合大量国内外文献报道的镉对我国淡水生物区系中代表物种的毒理学数据,运用评价因子法、毒性百分数排序法和物种敏感度分布法等当前国际上广泛使用的基准推导方法,研究我国淡水中镉的基准值及其推导过程. 结果表明:评价因子法得出的基准值为单值,其值为0.15 μg/L;毒性百分数排序法得出的基准值包括基准最大浓度和基准连续浓度,二者分别为7.30和0.12 μg/L;物种敏感度分布法得出的基准值分为短期危险浓度和长期危险浓度,二者分别为32.50和0.46 μg/L. 比较了3种方法的优缺点,以及与国内外已有研究基准值之间的差异及形成原因,分析了影响镉的水生生物基准的关键因素.      

甲萘威的淡水水生生物水质基准研究

为保护我国淡水水生生物,收集、筛选出5门23科44个物种的急性毒性数据和1门1科2个物种的慢性毒性数据,分别采用毒性百分数排序法和物种敏感度分布法,对我国甲萘威的淡水水生生物水质基准进行推导. 结果表明:我国淡水水生生物物种的急性毒性平均值范围为2.25～27 609 μg/L,甲壳纲急性毒性平均值范围为2.25～1 000 μg/L,鱼纲急性毒性平均值范围为700～27 609 μg/L,最敏感的物种为棘爪网纹溞,最不敏感的物种为胡鲶. 毒性百分数排序法推导出的基准最大浓度和基准连续浓度均为2.6 μg/L,物种敏感度分布法推导出的短期危险浓度和长期危险浓度分别为3.3和1.6 μg/L. 中美甲萘威的水质基准值差异归因于两国生物区系的不同. 甲壳纲对甲萘威的敏感度大于鱼纲. 初步统计表明,在22个天然水体样品中,有50%样品的甲萘威浓度高于淡水水质基准,存在环境风险.      

硝酸盐对淡水水生生物毒性及水质基准推导

为推导保护淡水水生生物的NO3-水质基准,收集了NO3-的水生生物毒性数据,然后分析了不同水生生物类群的毒性敏感性,并分别采用评价因子法、毒性百分数排序法和物种敏感度分布法进行基准值推导.结果表明,不同生物类群的水生生物对NO3-毒性的敏感性存在明显差异,其敏感性排序为节肢动物门>软体动物门>脊索动物门;甲壳纲>昆虫纲>腹足纲>双壳>两栖纲>辐鳍纲.3种基准计算方法得到的基准值存在一定差异,最终推荐采用毒性百分数排序法得出的87.97mg·L-1和5.17 mg·L-1为现阶段NO3-(以N计)的水质急性毒性和慢性毒性基准值.     

基于不同毒性终点的壬基酚生态风险评价

NP（nonylphenol,壬基酚）作为一种具有雌激素效应的持久性有机污染物,可对水生态系统产生不可忽视的有害影响,并且随着生产及使用量的增加,NP在国内外水环境中被不同程度地检测出来,引起较大关注,因此有必要对其生态风险进行研究.通过综述部分淡水水体中NP的污染现状,采用物种敏感性分布法（SSD）和联合概率曲线法（JPC）对NP的生态风险进行分析;构建基于生长和发育、生物化学、繁殖和细胞毒性终点的物种敏感度分布曲线;基于4个毒性终点数据,采用联合概率曲线法评估国内外部分淡水水体中NP的生态风险.结果表明:①我国辽河、珠江和骆马湖的ρ（NP）均高于国内平均水平,且总体上我国ρ（NP）平均值为0.709 μg/L.②基于生长和发育、生物化学、繁殖和细胞毒性终点推导的HC₅（5%物种受损有害浓度）值分别为0.694、0.589、0.142和0.317 μg/L.③在所调查水体中,以生长和发育为毒性终点的生态风险相对较小,处于可接受水平;以繁殖、细胞和生物化学为毒性终点的生态风险较高,应采取相关措施保障水生生物的安全.因此,NP对水生生物繁殖的毒性较明显,应持续关注其长期危害.      

中国地表水酸化敏感性的区划

地表水体的酸化与集水区的许多环境因子密切相关,如土壤对酸的缓冲能力、基岩中和酸沉降的能力以及土地利用方式等.其中,土壤的抗酸化能力是关键因素.因此可以根据集水区土壤、基岩和土地利用方式等信息来评估地表水在不同流量下发生酸化的可能性.本研究成功地应用已有资料和数据得到了我国地表水对酸沉降的敏感性等级,并绘制了地表水酸化敏感性区划图.结果表明,我国大部分地表水对酸化并不敏感.极易酸化和较易酸化的地表水主要分布在东北的北部地区,占所有国土面积的2.67%,是该地区强酸性漂灰土、酸性母岩和针叶林植被共同作用的结果.对酸化敏感性为中级和低级,即不易酸化的地表水主要分布在东北暗棕壤地区和南方富铝土区域,占所有国土面积的15.2%.其余82.11%国土面积上的地表水对酸化不敏感,完全不可能发生酸化.北方地区主要是由于土壤的强缓冲能力,而在南方,石灰质土壤以及耕作农田的广泛分布是最重要因素.南方重酸雨区由于土壤对酸化并不很敏感,因此在短期内不会出现大面积水体酸化现象.由于东北近年来频频出现酸雨,因此东北的酸沉降必须及早防治,以免出现大面积酸化水体.     

四环素水生生物基准及对中国部分水体的生态风险评估

四环素是四环素类抗生素,环境中四环素残留会对水生生物产生慢性影响,且中国目前尚缺乏四环素的淡水水生生物基准。搜集筛选了四环素对中国淡水水生生物的急慢性毒性数据,共获得7门12科的12个急性毒性数据和7门9科的9个慢性毒性数据。利用毒性百分数排序法和物种敏感度分布法推导四环素的水生生物基准,最终采用物种敏感度分布法推导出短期水质基准为61.650 μg/L,长期水质基准为9.439 μg/L,可作为保护我国水生生物的水质基准。采用熵值法和安全阈值法评估了四环素在我国部分水体的生态风险,最终采用熵值法评估我国淡水环境中四环素的生态风险水平,评估结果显示风险区域主要集中在贵阳南明河,其他大部分区域基本无风险。研究结论可为四环素水质标准制定、水生生物保护和水生态环境管理提供科学依据。

     

长江流域地表水中镉生态风险的区域差异分析

围绕长江流域地表水中镉（Cd）的水质基准和生态风险的区域差异展开分析.首先,根据我国《淡水水生生物水质基准——镉》推荐的方法,结合长江流域地表水的硬度分布对Cd长期水质基准值进行了校正;在此基础上,考虑长江流域的物种区系特征,进一步修正得到了Cd长期水质风险阈值,并依此阐释了长江流域的Cd长期水质风险阈值分布和风险商分布的区域差异性.结果发现,经硬度校正和物种修正后,长江流域不同城市间Cd长期水质风险阈值的最大值为0.75 μg·L^-1,最小值为0.08 μg·L^-1,二者相差近10倍;不同城市间Cd风险商的最高值为1.12,最低值为0.035,二者相差达32倍.长江流域上中游交界区和洞庭湖水系等重点区域的Cd生态风险高,尚需深入研究.     

快速城市化区域表层土壤中杀虫剂的空间分布及风险评估

为探讨快速城市化区域杀虫剂的分布特征,19种被忽视的杀虫剂,即苯基吡唑类(氟虫腈)、氯丹、硫丹、九氯、六氯苯、七氯、狄氏剂、艾氏剂、异狄氏剂、甲氧滴滴涕及其代谢产物被用来分析在珠江三角洲(珠三角)及其周边区域229个土壤样品中的浓度水平和空间分布.结果表明,高浓度的杀虫剂主要集中在珠三角中心地区,而低浓度的杀虫剂则分布在珠三角周边区域,这个分布模式与国民生产总值和人口密度的分布相似,表明社会经济因素对杀虫剂的分布有一定的影响.此外,在城市化发展进程中,土地使用类型的转变也可能会导致原城镇农耕地变成现城市居民区,从而使得禁用农药在珠三角中心区域浓度高.来源分析表明在珠三角及其周边区域土壤存在工业氯丹的新输入源.氟虫腈由于半衰期比较短,在很大部分的土壤样品中转化成了氟虫腈砜和氟虫腈硫醚.对土壤中19种杀虫剂进行人体风险评估发现,6个在高人口密度区域收集的样品对人体有潜在的致癌或非致癌风险.因此这些被忽视的杀虫剂在将来环境研究中需要引起关注.     

中国地表水硝酸盐分布及其来源分析

地表水硝酸盐污染已经受到世界研究者的广泛关注,中国地表水系统硝酸盐污染情况也不容乐观.为了解中国地表水硝酸盐分布、来源和转化机制,本研究系统收集了全国7大地区的71条主要河流硝酸盐数据,分析了地表水硝酸盐的分布及污染情况,并且通过硝酸盐氮氧同位素特征值揭示了不同地区、不同流域水体硝酸盐的主要来源.结果表明,我国7.83%河流硝酸盐质量浓度超过了标准限值(45 mg·L^-1).牡丹江、海河和长江入海口的硝酸盐质量浓度超过90 mg·L^-1,呈现重度污染现象.中国地表水δ¹⁵N-NO₃和δ¹⁸O-NO₃特征值范围分别为-23.5‰～26.99‰和-12.7‰～83.5‰.研究表明:东北、华中、华东地区地表水硝酸盐主要来源为生活污水,西北和华北地区地表水硝酸盐主要来源为生活污水、无机化肥和土壤有机质硝化,西南和华南地区地表水硝酸盐主要来源为无机化肥和生活污水.通过相关性分析得到中国地表水硝酸盐质量浓度与常住人口、废水排放量、农用氮肥施用折纯量和人均GDP呈正相关...     

中美淡水生物区系中汞物种敏感度分布比较

通过收集无机汞对中国与美国淡水水生生物的毒性数据,构建了脊椎动物(包括鱼类)、无脊椎动物(包括节肢动物和非节肢无脊椎动物)及所有物种对汞的物种敏感度分布(SSD:species sensitivity distributions)曲线,并在此基础上对中国和美国不同类别生物对汞的敏感性分布进行了分析.结果表明:中国与美国各类生物及所有物种对汞的SSD敏感性分布曲线没有显著差异.然而,中国淡水水生物种对汞短期暴露的HC5(hazardous concentration for 5% of the species)较美国淡水物种的阈值小,尤其是非节肢无脊椎动物,汞对美国非节肢动物的HC5值是我国对应物种的7.4倍.在保护95%的物种水平下,中国不同类别试验生物对汞的敏感性排序为无脊椎动物>脊椎动物,其中节肢动物>非节肢无脊椎动物>鱼类;而对应的美国生物对汞的敏感性排序无脊椎动物>脊椎动物,其中节肢动物>鱼类>非节肢无脊椎动物.另外,中美所有节肢动物对汞的敏感性要强于所有鱼类和所有非节肢无脊椎动物.所以在使用所有物种推导水质基准时应考虑其中各类别物种敏感度分布的影响,且需要注意采用美国淡水水生物种推导的水质基准可能会对我国淡水水生物种造成"保护不足".     

我国淡水中铜的水质基准及生态风险评估研究

铜是生命体必需的微量元素,但是摄入量过高又会对机体产生危害。以我国淡水生态系统为保护对象,选取有代表性的本地物种及敏感性高的模式生物作为受试生物进行急慢性毒理试验,同时,筛选收集其他淡水生物的毒性数据,通过物种敏感度分布法进行铜的水质基准阈值的推导。最后,运用商值法对我国淡水环境中铜的生态风险进行评估。结果表明,铜的短期危险浓度和长期危险浓度分别为30.9,4.1μg/L。铜对我国淡水水体的风险相对较低,在低剂量长期暴露的情况下,部分水体会对水生生物产生潜在的生态风险。     

长江口滨岸水和沉积物中多环芳烃分布特征与生态风险评价

通过测定长江口滨岸9个典型采样点上覆水与表层沉积物样品中的多环芳烃(PAHs)污染水平,分析其组成、时空分布特征及其影响因素,并进行了生态风险评价.结果显示,枯季上覆水中PAHs浓度高于洪季,平均浓度分别为1 988 ng/L和1 727ng/L;表层沉积物中的PAHs也为枯季高于洪季,平均浓度分别为1 154 ng/g和605 ng/g;Phe是水和沉积物中PAH的主要成分.温度是控制上覆水中PAHs季节性差异的主要因素,而有机碳(OC)与碳黑(SC)则控制着沉积物中PAHs的富集;长江口滨岸复杂的水动力条件与各种人类活动产生的污染物输入影响了PAHs的空间分布,在一定程度上也导致了河口滨岸PAHs来源的复杂性.生态风险评价结果显示,长江口滨岸水-沉积物间的PAHs在一定程度上可能对该区生物造成潜在不利影响.其中,上覆水中个别PAH化合物的浓度水平已达到欧美等国生态毒理评价标准或超过了美国EPA水质标准,BaP浓度超过了我国地表水环境质量标准的规定浓度;表层沉积物中部分PAH化合物的含量超过了ER-L值和ISQV-L值.     

秦皇岛河口及附近水域沉积物砷分布特征及生态风险评价

2011年4月在秦皇岛汤河和戴河选取13个具有代表性的表层沉积物样品,利用氢化物发生-原子荧光光谱仪测定沉积物中As含量,分析沉积物As含量与沉积物有机质、pH以及上覆水体As含量之间的相关关系,结果表明——2条河流沉积物As含量的分布均为:河口>近海岸>河段。沉积物中As含量与上覆水体中As含量呈极显著正相关关系,与沉积物的有机质含量呈显著正相关关系,与pH呈显著负相关关系。另外,文章还采用地积累指数法和潜在生态危害指数法对沉积物中砷的污染水平和潜在生态危害进行评价,评价结果显示汤河河段沉积物和戴河所有取样点沉积物As含量较低,属《海洋沉积物质量标准》第一类,其地积累指数(Ige)o属清洁水平。而汤河河口和海岸沉积物中As含量较高,属《海洋沉积物质量标准》第二类,其地积累指数(Ige)o属轻度污染或偏中度污染水平。2条河流沉积物的单因子潜在生态危害指数(Er)i均属轻微生态危害水平。