重金属对淡水生物生态风险的物种敏感性分布评估

应用生态风险评价中的物种敏感性分布(SSD)方法构建了6种常见重金属元素(Cd,Cu,Hg,Pb,Zn和Mn)对淡水生物的SSD曲线.在此基础上,计算了6种重金属对不同生物的5%危害浓度(HC5)及其不同暴露浓度对生物的潜在影响比例(PAF),比较了脊椎动物和无脊椎动物(包括鱼类,甲壳类等)对6种重金属的敏感性以及不同重金属的急性生态风险(简称生态风险),并且评价了3个典型水体中常见重金属的联合生态风险.结果表明,6种重金属元素的HC5值的大小顺序为Cu相似文献   

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.     

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。     

我国淡水水生生物镉基准研究

研究了Cd对我国淡水水生生物的毒性效应,包括43种生物的急性毒性数据和14种生物的慢性毒性数据.同时,参照美国环境保护署（USEPA）颁布的水质基准计算方法,按照基准最大浓度（CMC）和基准连续浓度（CCC）计算了我国淡水水生生物的Cd基准.结果表明,我国淡水生物Cd基准的CMC值和CCC值分别为2.1 μg·L-1和0.23 μg·L-1,与美国淡水生物Cd的基准值有一定差别,研究结果为我国的Cd水质标准研究提供了参考依据.     

中国主要水体DDT生态风险的初步评价

基于中国主要淡水水体DDT的浓度数据及其对水生生物的效应浓度数据的概率分布曲线,采用联合概率法和商值概率分布法对中国主要淡水水体DDT的生态风险进行初步评价,同时根据SSD曲线计算各类水生生物的HC5（Hazardous Concentrations for 5% the species）,对各类水生生物的敏感性进行讨...     

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".     

林丹淡水生物水质基准、生态风险及有害结局路径研究

为多角度评估我国淡水水体中林丹生态风险,按照HJ 831—2022《淡水生物水质基准推导技术指南》方法推导,获得林丹短期和长期淡水水质基准值分别为6.15和0.12μg/L,再依据林丹基准值对我国主要淡水水体中林丹生态风险进行评价。结果显示,我国长江流域的太湖以及岷江、黄河、海河和大辽河河口等水体林丹生态风险处于高风险水平。目前生态风险评价的毒性效应终点仍为一般毒性效应终点(MATC、EC₁₀、EC₂₀、NOEC、LOEC、EC₅₀和LC₅₀等),而有害结局路径(AOP)从基因、细胞、组织及器官水平对污染物毒性效应的因果关系进行定性和定量,可为未来精细化生态风险评价提供科学依据。因此,基于林丹淡水生物毒性研究的文献计量学分析结果,按照经济合作与发展组织(OECD)指导原则,从生物毒性机制的角度构建了肝损伤、生殖损伤和神经损伤3条有害结局路径。     

沈阳卫工河水中多环芳烃的分布、来源及生态风险初步评价

卫工河水中6月(夏季)16种多环芳烃的含量为0.244～2.038μg·L-1,平均为0.768μg·L-1;9月(秋季)水中总多环芳烃(TPAHs)含量为0.503～0.989μg·L-1,平均0.761μg·L-1;11月(冬季)多环芳烃的含量为0.229～0.427μg·L-1,平均含量为0.346μg·L-1。个别地点苯并(a)芘含量明显高于国家地表水环境质量标准(GB3838-2002);对卫工河水中多环芳烃污染来源分析发现,多环芳烃的主要来源燃烧来源;通过商值法对卫工河的初步风险评价表明,卫工河水中苯并(a)芘存在较大的生态风险,应引起有关部门的进一步关注。     

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.      

我国地表水新烟碱类杀虫剂对水生生物安全的威胁

针对我国新烟碱类杀虫剂（NNIs）使用量大且地表水中浓度逐渐上升的现状,基于物种敏感度分布法,利用危害商法和概率风险评价法评估了我国地表水中NNIs对淡水水生生物的单一和复合生态风险,并对我国地表水质监管NNIs提出了目标建议值.结果表明：（1）单一化合物,吡虫啉的急性危害最大,吡虫啉和啶虫脒的慢性危害较大,最敏感生物均为昆虫;（2）海南省是地表水NNIs浓度最高的地区,急慢性危害最大;（3）联合毒性的概率曲线表明,5种NNIs对5%淡水水生生物产生慢性联合毒性的概率高达92.12%,严重威胁我国水生生物的安全;（4）基于物种敏感度分布曲线得到毒性参考值,结合危害商和概率风险评价的结果,建议我国保护水生生物安全的地表水质监管目标值分别为吡虫啉0.01μg·L^-1、噻虫啉0.03μg·L^-1、啶虫脒0.04μg·L^-1、噻虫胺0.22μg·L^-1和噻虫嗪0.24μg·L^-1.总之,我国地表水中NNIs浓度已经威胁到水生生物的安全,必须加强监管.     

粤桂琼区域水源地有机磷农药的生态风险评价

利用气相色谱-质谱检测粤桂琼(广东、广西、海南三省区)区域水源地9个采样点水样中的有机磷农药浓度,构建了淡水生物对有机磷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;采用基于浓度加和模型的混合物风险商值法和商值概率分布法,评价了粤桂琼区域水源地中敌敌畏、内吸磷、阿特拉津、甲基对硫磷、乐果、马拉硫磷和对硫磷7种有机磷农药的的生态风险,同时利用聚类分析法对9个采样点进行了生态风险评价. 结果表明:粤桂琼区域水源地7种有机磷农药的总质量浓度在nd~1 260.95 ng/L之间,平均值为184.68 ng/L,主要以马拉硫磷、甲基对硫磷、对硫磷和乐果为主. 东莞东江南支流、玉林苏烟水库和柳州柳江水源地的生态风险级别相对较高. 敌敌畏、对硫磷、甲基对硫磷的HC₅值均低于0.1 μg/L,这3种物质对生态系统毒性效应较大. 根据风险商结果排序可知,粤桂琼区域水源地预防的重点为甲基对硫磷、对硫磷和马拉硫磷对水生生物的危害,其中甲基对硫磷是对混合风险商贡献最高的污染物,其危害指数达21.313;在95%的置信区间内,甲基对硫磷、对硫磷和马拉硫磷的生态风险较大,风险商超过1的概率为5%,应作为最优先控制的污染物.      

高效氟吡甲禾灵对海洋生物的急性毒性与水质基准推导

高效氟吡甲禾灵(haloxyfop-P-methyl, HPME)是我国农业上大量使用的一种除草剂,因对入侵植物互花米草有明显的杀害作用,被推荐用于互花米草的化学防治. 为了预防HPME在施用过程中带来的生态风险,本文在开展HPME对海洋生物的毒性测试与搜集现有毒性数据的基础上,推导了HPME的生态安全阈值. 首先,选取8门13科本地海洋生物进行急性毒性试验,并通过查找现有毒性数据库与文献获得HPME对3门5科7种淡水生物的毒性数据. 随后,采用物种敏感性分布(species sensitivity distribution, SSD)模型与物种敏感性排序法(species sensitivity rank, SSR)分别推导HPME的水质基准. 结果表明:①HPME对安氏伪镖水蚤的96 h半数致死浓度(median lethal concentration, LC₅₀)值最小,为0.107 mg/L;对牡蛎的96 h-LC₅₀值最大,为47.111 mg/L. ②采用SSD模型,基于13种海水生物以及7种淡水生物+13种海水生物两组急性毒性数据推导出HPME的水质基准分别为37.05和44.75 μg/L. ③利用SSR法基于两组数据推导出HPME的水质基准分别为39.43和41.65 μg/L. 该文构建了HPME的水生生物毒性数据库,推导了HPME的水质基准值,可为我国互花米草治理过程中HPME的安全使用限量提供科学依据.      

太湖双酚A的水质基准研究及风险评价

水质基准是制定水质标准的重要科学依据,制定符合我国实际情况的水质基准已成为当前的迫切需求.BPA（bisphenol A,双酚A）是一种典型的内分泌干扰物,基于太湖流域的人群暴露参数和生物累积系数,采用HJ 837-2017《人体健康水质基准制定技术指南》推荐方法,推导出太湖BPA的人体健康水质基准为0.738 μg/L,通过太湖儿童暴露参数得到保护儿童BPA的人体健康基准为0.628 μg/L（6~ < 9岁）、0.821 μg/L（9~ < 12岁）、0.620 μg/L（12~ < 15岁）,与成人基准差异不大.基于太湖流域水生生物的毒性数据,采用SSD（species sensitivity distribution,物种敏感度分布）法得到水生生物慢性基准为0.189 μg/L.使用RQ（risk quotient,风险商值）法评价太湖水体中BPA暴露所造成的健康与生态风险,结果表明,太湖中有0.03%区域面积水体存在较高健康风险,有2.03%区域面积水体存在较高的生态风险.另外,采用联合概率曲线法进一步分析生态风险发现,太湖水体中BPA对1%与5%的水生生物造成危害的概率分别为0.71%和0.33%.研究显示,我国太湖水体中BPA暴露造成的健康与生态风险处于可接受水平.      

pH对沉积物中五氯酚毒性的影响及其质量基准值推导

PCP（pentachlorophenol,五氯酚）是一种可电离有机化合物,pH会影响水体中PCP的毒性.为准确评估沉积物中PCP的生态风险,通过研究不同pH下沉积物中PCP对河蚬（Corbicula fluminea）、泥鳅（Misgurnus anguillicaudatus）、伸展摇蚊（Chironomus riparius）等底栖生物的毒性效应,探讨沉积物中PCP生物毒性与pH的关系.基于毒性试验结果和搜集筛选文献中报道的PCP生物毒性数据,利用物种敏感度分布法推导PCP沉积物质量基准,进而对我国淡水水体沉积物中PCP风险进行评估.结果表明:①沉积物中PCP对底栖生物的毒性均随pH的升高而降低,pH为6.5~8.5时,沉积物中PCP对河蚬、泥鳅、伸展摇蚊的96 h-LC₅₀值分别为2.99~7.64、8.05~8.76、10.50~22.30 μg/g;对泥鳅的30 d-LC₁₀值为0.26~0.80 μg/g,对伸展摇蚊的21 d-EC₁₀值为0.28~0.54 μg/g.②推导获得PCP依赖于pH的沉积物质量基准函数,即CMC_sed（急性基准值）=e0.204pH-2.96、CCC_sed（慢性基准值）=e0.204pH-5.85,当pH为7.0时,CMC_sed、CCC_sed分别为0.217、0.012 μg/g.③我国主要淡水河流、湖泊沉积物中99.0%的采样点w（PCP）低于该研究推导的CCC_sed,仅有1.0%的采样点w（PCP）介于CCC_sed与CMC_sed之间.研究显示,我国主要淡水水体沉积物中PCP总体风险较低,个别地区沉积物中PCP可能存在潜在的生态风险,需要引起重视.      

我国土霉素的淡水生物水质基准与标准及生态风险评估研究

土霉素是一种典型的抗生素类新污染物,具有使用量大、生态毒性强等特点,其环境基准标准和水生态风险受到学界广泛关注.本文基于美国毒理数据库、Web of Science、中国知网等相关数据库,收集整理了土霉素对我国淡水生物的毒性数据和水环境暴露数据,制定了保护淡水生物的水质基准,并进行了风险评估.结果表明：(1)依据《中国动物志》和《淡水生物水质基准推导技术指南》等,对毒性数据的物种和试验条件进行筛选,最终土霉素急性毒性数据涉及5门10科13种,最敏感物种为模糊网纹溞(Ceriodaphnia dubia);慢性数据涉及3门9科10种,最敏感物种为水蕴草(Egeria densa).(2)物种敏感度分布法研究表明,急性数据符合逻辑斯蒂分布模型,推导出的短期水质基准为61.2μg/L;慢性毒性数据符合正态分布模型,推导出的长期水质基准为18.7μg/L.(3)毒性百分数排序法推导的基准最大浓度为34.0μg/L,基准连续浓度为7.4μg/L.(4)共搜集近15年(2007年1月—2022年3月)我国主要水体土霉素浓度数据803条,浓度范围为0.1～97 433.8 ng/L,北方流域的土霉素...     

再悬浮作用下长江河口沉积物中Hg的迁移与释放

利用PES(particle entrainment simulator)装置,实验测定了不同的扰动强度和时间对长江口沉积物结合Hg释放和再分布的影响.在再悬浮过程中,上覆水中HgD(溶解态Hg)和HgP(颗粒态Hg)随扰动强度和扰动时间发生变化,含量分别在34~268ng.L-1和25~195μg.kg-1之间,HgD和HgP含量相关性不显著.经一级扰动强度扰动近3 h后,上覆水中的Hg总体上存在释放,HgD含量从扰动前的179 ng.L-1增加到了268 ng.L-1,HgP含量仅有略微增加,从116μg.kg-1增加到了139μg.kg-1.经二级扰动强度扰动近3 h后,上覆水中HgD和HgP总体上减少了,而经三级扰动强度扰动近3 h后,上覆水中HgD又有略微增加,HgP含量也从89μg.kg-1增加到了162μg.kg-1.上覆水中Hg分配系数(lgKd)与水体的pH、Eh、DO、TSS均没有显著的相关性,而是受水体中各种物理、化学性质的综合影响.当扰动强度增大后,在再悬浮初期尤其前5 min之内,上覆水中悬浮颗粒含量迅速增加,Hg的lgKd也迅速增大,悬浮颗粒对溶解态Hg产生了强烈的吸附作用.之后随扰动时间的延长和悬浮颗粒含量的增加,Hg的lgKd值降低,由硫化物氧化释放的Hg被新近生成的铁锰水合氧化物等胶体物质结合.在较强动力条件下,随扰动时间延长,部分粗颗粒会发生沉降,"细颗粒浓缩效应"使上覆水中HgP含量增加.     

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.      

利用Hyperion高光谱数据的三波段法反演太湖叶绿素a浓度

以2004-08-19太湖野外试验所获取的水质数据(叶绿素a浓度7.8~154.3μg.L-1,总悬浮物浓度65.0~190.2 mg.L-1,N=38)和同步的Hyperion星载高光谱数据为研究对象,利用三波段算法反演太湖水体的叶绿素a浓度.通过分析太湖固有光学量的特点,提出适用于太湖的3个特征波段的选择依据,并对波段进行优化计算,在此基础上建立了三波段统计模型,最后对模型的反演精度进行分析与评价.结果表明,Hyperion的B34(691.37 nm)、B37(721.90 nm)和B50(854.18 nm)组成三波段模型变量与叶绿素a浓度具有最高的相关系数(r=0.934),模型的决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)分别为0.872和13.93μg.L-1,其反演精度优于传统经验统计模型,如比值模型(R2=0.844,RMSE=15.41μg.L-1)和一阶微分模型(R2=0.831,RMSE=16.00μg.L-1).研究结果证实了三波段法适用于内陆富营养化浑浊水体和Hyperion高光谱数据,为今后更精确地反演内陆水体的叶绿素a浓度提供了参考依据.