应用物种敏感性分布评估三氯卡班对我国淡水环境的生态风险

应用物种敏感性分布(species sensitivity distribution,SSD)方法构建了三氯卡班(triclocarban,TCC)对淡水生物的SSD曲线,计算了TCC对淡水生物的5%急性危害浓度(HC5)。采用对数正态(log-normal)分布模型得到的急性ρ(HC5)=3.85μg·L~(-1),在评估因子(AF)取值为3、急慢性毒性比(ACR)为39.3的基础上,计算了TCC的慢性预测无效应浓度(PNEC)为32.7 ng·L~(-1)。采用商值法对21个有数据报道的典型地表水调查点水体中TCC的生态风险进行评估,结果表明,TCC高风险比例为28.6%,中风险比例为47.6%,低风险比例为23.8%。TCC对我国地表水的影响应该引起关注。     

基于不同毒性终点的双酚A(BPA)预测无效应浓度(PNEC)研究

双酚A(BPA)已被证实是一种类雌激素类物质。本研究根据BPA对水生生物毒性效应的特点,按照不同的毒性终点将BPA的毒性数据进行归类,采用物种敏感度分布法(species sensitivity distribution,SSD)推导了BPA对水生生物的预测无效应浓度(predicted no effect concentration,PNEC)。结果表明:以雌激素效应为暴露终点的急、慢性PNEC分别为25.11μg·L-1、1.075μg·L-1;而以所有数据的急、慢性毒性效应为暴露终点推导的PNEC值分别为355.7μg·L-1、7.549μg·L-1。BPA对水生生物的雌激素效应更为敏感,建议在推导BPA这类内分泌干扰物的PNEC值时,应依据其毒性终点分别推导,从而得到更加合理的基准值。研究成果以期为我国地表水环境质量标准的制修订提供数据支持。     

地表水中磺胺类抗生素的生态风险评价

抗生素滥用导致地表水中频繁检出抗生素抗性基因,抗生素抗性基因对生态环境和人体健康具有潜在危害。收集整理磺胺甲恶唑(SMX)、甲氧苄氨嘧啶(TMP)、磺胺二甲嘧啶(SMZ)3种磺胺类抗生素的慢性毒性参数数据(NOEC)及其在中国14个不同地表水中的环境检测浓度(MEC),得到SMX、TMP、SMZ的NOEC值范围分别为9.4~2 500、157~200 000、300~200 000μg?L-1,其对藻类、甲壳类、鱼类3个营养级中最敏感的物种分别为大型蚤Daphnia magna、斑马鱼Danio rerio、月牙藻Pseudokirchneriella subcapitata,三者的NOEC值分别为120、157、1 000μg?L-1;地表水中SMX、TMP、SMZ最大MEC分别出现于白洋淀湖(940 ng?L-1)、莱州湾(330 ng?L-1)、九龙江(775.5 ng?L-1)。采用风险评价因子(RAF)和物种敏感性分布(SSD)分别计算出3种磺胺类抗生素的预测无效应浓度(PNEC),RAF法得到的PNEC值分别为12、15.7、100μg?L-1,SSD法得到的PNEC分别为4.674、107.394、255.516μg?L-1。通过风险熵(RQ)法对不同地表水中3种磺胺类抗生素进行生态风险评价,结果显示除了白洋淀湖中SMX的RQ值为0.201,存在潜在风险,其他水域中RQ均小于0.1,说明中国地表水中SMX、TMP、SMZ风险很小或无风险。     

基于商值法的镧水生态风险评价方法研究及应用

随着我国稀土资源开发和利用，稀土元素对水生生态环境的影响及其生态风险越来越受关注。本文以稀土镧的通用敏感生物急性半致死/效应浓度(half lethal/effect concentration, L(E)C_(50))和慢性无观察效应浓度(no observed effect concentration, NOEC)数据，分别采用评价因子法和物种敏感度分布法(species sensitivity distribution, SSD)推导计算了镧的预测无效应浓度(predicted no effect concentration, PNEC),比较不同数据类型和计算方法的结果差异及不确定性，并以四川安宁河为例进行了水生态风险表征。采用评价因子法推导的急性和慢性PNEC分别为1.180μg·L^(-1)和4.000μg·L(-1)和4.000μg·L^(-1)。由急性数据拟合SSD曲线推导的PNEC为42.770μg·L(-1)。由急性数据拟合SSD曲线推导的PNEC为42.770μg·L^(-1),通过急慢性比(acute to chronic ratio, ACR)转换的PNEC为2.032μg·L(-1),通过急慢性比(acute to chronic ratio, ACR)转换的PNEC为2.032μg·L^(-1)。在慢性数据缺乏的情况下，ACR-SSD是相对可行的方法。安宁河镧的水生态风险评价结果表明，所有调查断面均处于中等以上生态风险，其稀土污染问题应引起重视。     

我国地表水中磷酸三苯酯的多层次生态风险评估

磷酸三苯酯(triphenyl phosphate,TPP)在电缆材料、塑料制品中被大量使用,是地表水中检出频率最高的有机磷酸酯类阻燃剂之一,近年来受到广泛关注。本文通过文献检索TPP的地表水环境暴露浓度以及对水生生物的毒性效应浓度,利用风险商(hazard quotient,HQ)和概率生态风险评价法(probabilistic ecological risk assessments,PERA)对我国主要地表水中的TPP进行多层次生态风险评价。结果显示,TPP在我国地表水中的浓度为0.2～96.3 ng·L~(-1),以生存为测试终点的急性毒性数据推导出的预测无效应浓度(predicted no effect concentration,PNEC)为36.49μg·L~(-1),而以繁殖、发育和生长等为测试终点的慢性毒性数据推导出的PNEC值为1.30μg·L~(-1)。基于急、慢性毒性数据计算的风险商均小于0.1。我国地表水中TPP对0.1%到1%的水生生物造成繁殖、发育和生长等慢性毒性影响的概率分别为1.40%和0.04%,存在较低的潜在生态风险。     

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。     

基于水质基准的中国地表水体中林丹生态风险评估案例研究

由于过去大量使用及其持久性,导致有机氯农药林丹在我国水体普遍存在,当过量的林丹汇聚于水体时,不免抑制水生生物生长发育。为评估和保护受林丹污染的地表水体,本研究筛选收集了37种本土代表性水生生物的林丹急慢性毒性数据,依照物种敏感度排序法(SSR)及物种敏感度分布法(SSD)推导出林丹的水质基准,并运用商值法和联合概率曲线法评估分析国内典型流域中林丹水生态风险。结果表明,针对保护95%水生生物的林丹急性基准为2.34μg·L^-1,慢性基准值为0.05μg·L^-1。商值法结果表明,林丹可能在我国部分水体具有高生态风险,联合概率曲线法结果显示我国约有53.57%的水体可能使超过5%的水生生物受到林丹长期污染危害的风险。该结果可为我国林丹水质基准及地表水体生态风险评估提供基础数据和科学依据。     

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。     

红霉素水生生物基准推导和对中国部分水体生态风险初步评估

红霉素是大环内酯类抗生素,环境中红霉素残留具有较高的生态风险和健康风险,而中国目前尚缺乏红霉素的淡水水生生物基准值,因而研究适合中国流域水环境的红霉素水生生物基准,对于保护中国淡水水生生物以及水质基准的研究具有重要意义。该研究搜集筛选了红霉素对中国淡水生物的急慢性毒性数据,共获得3门8科的10个急性毒性数据和2门4科的4个慢性毒性数据。利用美国环境保护局推荐的物种敏感度排序法(SSR)推导红霉素的水生生物基准,同时以log-normal SSD法和log-logisticSSD法对基准计算结果进行了比对。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,分析了影响红霉素水生生物基准的关键因素。得出采用SSR法推导的保护中国水生生物的红霉素急性基准值(CMC)为0.47μg·L~(-1),慢性基准值(CCC)为0.10μg·L~(-1)相对可行。将该研究推导出的红霉素慢性基准值(CCC)与中国部分江河和湖泊中红霉素暴露浓度相比较,采用风险商值(RQ)评价了红霉素的生态风险。结果表明,风险区域主要集中在辽河、海河和珠江,部分区域点位存在一定的红霉素暴露生态风险。研究结论可为红霉素水质标准制定和流域水环境管理提供科学依据。     

基于本土物种的3种典型化合物急性生态效应阈值研究

预测无效应浓度(PNEC)是进行风险污染物水生态安全管理的重要依据。本研究进行了3种典型化合物五氯酚、硝基苯和氯化镉对10种我国不同营养级水生生物的24 h、48 h和96 h的急性毒性测试,根据实验结果计算了相应的急性PNEC,同时与根据美国环境保护局毒性数据库里的毒性数据计算获得的急性PNEC值,以及综合本实验结果与毒性数据库里的数据计算得到的急性PNEC值进行对比,发现通过3种数据来源获得的急性PNEC值中,硝基苯的PNEC值差异较大,由本次实验结果获得的急性PNEC值最小;其他2种化合物差异较小。这可能是由于本次实验所选的本土生物中华田螺和麦穗鱼对硝基苯比较敏感,并且数据库中硝基苯的急性致死数据较少、毒性值较大且变化范围较窄,而其他2种化合物数据量较为丰富,变化范围较宽,包括了较敏感物种的毒性数据。这表明为给我国水生生物提供一个安全可靠的保护,对于数据量较为丰富并且毒性值变化较宽的化合物(如五氯酚和氯化镉)可以直接根据数据库里的毒性数据进行PNEC值的计算;而对于毒性数据量较少、毒性值偏大且变化较窄的化合物(如硝基苯)需要进行本土敏感物种的毒性测试。     

水环境中4-叔辛基苯酚的污染现状与生态风险评估

4-叔辛基苯酚是一种具有内分泌干扰效应的有机污染物,已广泛存在于环境介质中,有必要关注其生态风险。本文依据2010年以来4-叔辛基苯酚在我国8个湖库、11条主要河流、9个城市市内河流、污水处理厂进出水以及近海的水体和沉积物的环境暴露浓度数据,以及4-叔辛基苯酚的急慢性毒性数据。采用物种敏感性分布法(species sensitivity distribution, SSD)估算了4-叔辛基苯酚淡水、海水以及沉积物的预测无效应浓度(predicted no effect concentration, PNEC),并采用商值法对其进行了生态风险评估。结果表明,长江水系、珠江水系中4条河流地表水部分点位生态风险高,且珠江水系的风险相对较高;9个城市中的上海、广州、宁波、济南、太原和东莞6个城市河流部分点位生态风险较高;28个淡水地表水点位中,高生态风险占比为35.7%。10处有浓度数据报道的淡水沉积物中,9处为低风险,1处为中风险,海水及海洋沉积物均为低风险,4-叔辛基苯酚对我国淡水环境的影响应该引起重视。     

PFOS和PFOA的水生生物基准探讨及对中国部分水体生态风险的初步评估

全氟辛基磺酸盐(PFOS)和全氟辛酸盐(PFOA)是中国淡水环境中广泛存在的两种典型全氟类污染物,中国目前尚缺乏PFOS和PFOA的淡水水生生物基准值。收集PFOS和PFOA对中国本土水生生物的毒性数据,利用美国环境保护局推荐的物种敏感度排序法推算了这两种物质的水生生物基准,获得PFOS的急性和慢性基准阈值分别为32.9μg·L~(-1)和1.97μg·L~(-1),PFOA的急性和慢性基准阈值分别为46.1 mg·L~(-1)和5.46 mg·L~(-1),两者的基准阈值表现出数量级的差异。针对中国部分淡水水体中PFOS和PFOA的污染水平,采用商值法(RQ)评价了两种污染物的生态风险,结果表明,PFOS和PFOA尚未对中国淡水环境中水生生物产生风险,处于可以接受的程度。     

中国淡水环境锰的水质基准及其生态风险评估

锰(Mn)是生物必需微量元素,但近年来地表水锰超标现象时有发生,威胁水生态安全。鉴于目前尚缺乏中国锰的淡水水生生物水质基准,本研究通过筛选中国淡水生物锰的急慢性毒性数据,利用水体硬度和pH参数归一化的毒性数据,建立物种敏感度分布曲线获得了锰的短期和长期水质基准,并采用商值法评价我国部分水体锰的生态风险。本研究建立了基于水体硬度修正的锰的短期水质基准模型,推导了不同硬度和pH值水平下中国淡水环境锰的短期和长期水质基准。研究结果表明当水质硬度标准化到150 mg·L^-1 CaCO₃和pH标准化到7.8时,锰的短期基准值和长期基准值分别为2 625μg·L^-1和231μg·L^-1。锰的短期水质基准值以硬度的函数表示：短期水质基准=e⁽[1.0304ln(硬度)+2.7099])。生态风险评价表明山西汾河、贵州松桃河流域和湖南酉水流域存在较高生态风险。研究结果可为锰水质标准制定、水生生物保护和水生态环境管理提供科学依据。     

荧蒽的淡水沉积物预测无效应浓度推导及生态风险评价

本文基于我国本土淡水水生生物的毒性数据,采用平衡分配法,推导了荧蒽的淡水PNECsed(沉积物环境预测无效应浓度)为551.0!g·kg-1.结合获得的PNECsed,采用商值法,评价了我国主要河流沉积物中荧蒽的生态风险.结果表明,各河流沉积物中荧蒽的RQ平均值(风险商平均值)均小于1,生态风险大小依次为辽河松花江淮河海河黄河珠江长江.研究结果可以为荧蒽的风险管理提供技术支持.     

马拉硫磷水生生物基准推导研究

通过开展毒性试验和查阅国内外相关文献,获取马拉硫磷对长江三角洲流域22个代表性物种毒性数据,采用物种敏感度分布法和毒性百分数排序法推导长江三角洲流域马拉硫磷水生生物基准值。结果显示,采用物种敏感度分布法得出的急性基准值和慢性基准值分别为0.865 5和0.036 2μg·L~(-1),采用毒性百分数排序法得出的急性基准值和慢性基准值分别为0.400 0和0.033 4μg·L~(-1)。为充分保护水生生物,建议以毒性百分数排序法推导出的基准值作为长江三角洲流域马拉硫磷水生生物基准推荐值。研究结果可为我国地表水环境质量标准修订及水生生态风险评估提供科学依据。     

基于物种敏感性分布的保护海水水生生物的石油烃急性毒性基准研究

溢油污染对水生生物的危害以及分散剂使用对原油毒性的影响一直是溢油应急响应及危害评估时关注的焦点。本研究收集筛选了基于标准测试方法的90组急性毒性数据(LC50/EC50),其中37组毒性数据来自15种油品的水容纳组分(water accommodated fraction,WAF),53组来自11种化学分散剂与15种油品的分散液(chemically dispersed water accommodated fraction,CEWAF),应用物种敏感性分布(species sensitivity distribution,SSD)方法推导了基于水生生物保护的石油烃总量(total petroleum hydrocarbon,TPH)的急性毒性基准值,同时还分析了分散剂和不同暴露方式对原油毒性的影响。结果显示,以名义浓度(nominal concentrations)所表示的毒性结果可能高估分散剂对原油毒性的影响,基于CEWAF和WAF的LC50/EC50所推导的有害浓度(HC5s)差异较小,计算出的保护水生生物TPH急性毒性基准值为0.38 mg·L-1(TPH);鱼类对原油污染的响应明显敏感于甲壳类;同时证明了SSD方法在溢油毒性评估及风险阈值推导中具有可行性和合理性。     

某湿地生态保护区水体中铜的生态风险评价及管理限值研究

铜是生物必需的微量元素,但过量暴露会对生物产生毒害效应。针对我国南方城市某湿地生态保护区水体重金属污染问题,参照《澳大利亚和新西兰淡水和海水水质指南》,应用物种敏感度分布(speeies sensitivity distribution,SSD)方法和联合概率曲线(joint probability curve,JPC)方法评价水体中铜的生态风险评价,在此基础上提出水体中铜浓度的管理限值。根据该湿地生态保护区生物调查历史数据以及其他文献数据,整理了415个本地物种的清单,通过美国环境保护署ECOTOX数据库以及其他文献共获取了13个物种的毒性数据,构建了Weibull分布、对数正态分布、正态分布、对数Logistic分布、Logistic分布、BurrⅢ型分布和Gumbel分布等7个SSD模型。结果表明,利用13个本地物种铜毒性数据构建的SSD模型具有合理性,不同模型计算得到的湿地生态保护区水体中铜的总体风险期望值为0.054~0.121。其中,BurrⅢ型分布模型的拟合效果最好,据此推导得到以保护水生生态系统为目标的铜的高可靠性与中等可靠性触发值分别为2.55μg·L~(-1)和1.41μg·L~(-1)。考虑到管理目标的可达性和现状的生态风险水平,提出该湿地生态保护区水体中铜浓度的管理限值为3μg·L~(-1)。     

化学品生态毒性测试鱼类模式生物的应用与展望

水生生物毒性测试广泛应用于评估化学品的水生态环境安全,而鱼类生态毒性数据为水生生态风险评估与风险管理提供基础。本文总结了现有的鱼类水生毒性测试标准及常用的物种。阐述了常用水生鱼类模式生物,如斑马鱼Danio rerio、青鳉鱼Oryzias latipes、黑头软口鲦Pimephales promelas等作为模式鱼类的特征及在生态毒性测试中的应用。环保部7号令推荐稀有鮈鲫Gobiocypris rarus作为中国本土生物在水生毒性测试中使用。目前公开发表的利用稀有鮈鲫的水生毒性研究多集中在急性毒性方面,对其他类型的研究如法规毒理相关的长期慢性毒性有待开展。     

污水再生处理工艺中卡马西平的去除过程模拟及其生态风险评价

卡马西平在污水和水环境中广泛存在,且对水生生态系统安全构成风险,因此成为目前研究较多的药品之一。以北京清河再生水厂为例,研究"超滤—臭氧氧化—氯消毒"处理工艺中卡马西平的去除特性,并针对臭氧氧化和氯消毒工艺建立模拟卡马西平去除过程的机理模型。同时,利用美国环境保护署ECOTOX数据库,获取卡马西平对北京市水生生物物种的毒性数据,并基于毒性数据建立物种敏感度分布(species sensitivity distribution,SSD)模型,评价再生水厂出水补给地表水体时卡马西平产生的生态风险。臭氧氧化和氯消毒模型对卡马西平、总有机碳、氨氮等指标的模拟误差总体低于20%,模型的灵敏参数均可以被较好地识别,且其不确定性显著下降。对比7种SSD模型发现,对数正态分布和对数Logistic分布模型较好地拟合了北京市6个物种的卡马西平毒性数据,二者预测得到的总体生态风险期望值分别为7.4%和8.5%。     

基于物种敏感性分布法的毒死蜱对稻田生态系统生态风险评价

生物敏感性分布法(Species Sensitivity Distributions,SSD)是一种基于单物种测试和概率统计学的、较高级的外推风险评估方法。该方法在国内外均被广泛应用于各种污染物风险评价中。本文选取了采用logistic和normal这2种SSD分布模型,分析了国内外毒死蜱对3组水生生物组合的毒性数据;并且获得各自SSD的HCx值。3组毒性数据分别为:浙江稻田水生生物组,长三角地区水生生物组和美国水生生物组。浙江稻田水生物SSD分布的HC5为:0.32μg·L~(-1)(logistic模型)和0.35μg·L~(-1)(normal模型);HC10为1.50μg·L~(-1)(logistic模型)和1.26μg·L~(-1)(normal模型);HC20为8.13μg·L~(-1)(logistic模型)和5.96μg·L~(-1)(normal模型);HC50为145.44μg·L~(-1)(logistic模型)和115.74μg·L~(-1)(normal模型)。据此判断水稻种植季节,稻田水域毒死蜱对食蚊鱼、鳑鲏、泽蛙蝌蚪、轮虫、常见腹足类和双壳类软体动物以及绝大多数藻类等的风险较小。利用冗余分析研究了生物物种数量、物种组成结构和拟合模型对HCx影响。结果表明:物种组成结构对HCx有较为明显的影响。具体表现为对毒死蜱较为敏感物种数量与HCx存在明显的负相关性;对毒死蜱不敏感的物种则与HCx呈现正相关性。