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。     

应用物种敏感性分布评价敌敌畏对淡水生物的生态风险

敌敌畏是一类重要的有机磷杀虫剂,但其对水生生态的影响至今研究较少。为了评价其生态风险,构建了淡水水生生物对敌敌畏的物种敏感性分布(species sensitivity distribution,SSD)模型,在此基础上,讨论了影响SSD模型的主要因素;并分析了该模型的不确定性;推导了敌敌畏对不同类别生物的5%危害浓度HC5(hazardous concentration for 5%the species)阈值;整理收集了我国重要流域水体中敌敌畏的环境浓度;结合SSD模型计算了对淡水生物的潜在影响比例(potentially affected fraction,PAF)。结果表明:1)不同模型的选择会影响HC5的结果,且Burr III模型拟合结果较好,推导的HC5值为0.37μg·L-1;2)无脊椎动物在敌敌畏低浓度范围内的敏感性明显高于脊椎动物。甲壳类动物与昆虫和蜘蛛类相似,敏感度较高,鱼类则较低;3)应用Burr III模型构建SSD时,参数k值对HC5最为敏感,蒙特卡罗随机模拟得到HC5变化范围为0.05~40.57μg·L-1,均值为5.07μg·L-1;4)敌敌畏对我国淡水生态影响较小,PAF均低于1%,其中黄河和太湖流域敌敌畏的生态风险高于其他河流湖泊,珠江口和南海北部较低。上述研究结果为评价敌敌畏对全国不同水体水生生物的潜在生态风险提供了科学依据。     

水环境中藻毒素生态风险的物种敏感性分布评价

藻毒素对人体的健康风险已受普遍关注,然而其对水生态物种敏感性分布的影响尚不明朗。本研究采集已有实验数据,利用种间相关性分析(ICE)模型和物种敏感性分布评估(SSDs)方法,筛选了64个水生生物物种的71组急性毒性数据(EC50),构建水生生物对肝毒素(节球藻毒素、柱孢藻毒素)和神经毒素(类毒素、贝毒素)的SSD方程。在此基础上,计算不同暴露浓度下的潜在影响比例(PAF)以及保护95%物种基础上藻毒素对水生生物的生态风险阈值(HC5),比较不同类别生物对藻毒素的敏感性以及藻毒素对水生生物的生态风险。结果表明:(1)在95%物种保护保证率下,节球藻毒素、柱孢藻毒素、类毒素和贝毒素对全部物种的HC5值分别为74.96、205.39、194.39、0.3μg·L~(-1),贝毒素水生态风险最高,柱孢藻毒素最低。(2)柱孢藻毒素、类毒素对无脊椎动物的HC5值分别为122.93、95.19μg·L~(-1),低于全部物种的HC5值,无脊椎动物受柱孢藻毒素、类毒素影响较其他物种大。(3)物种潜在影响比例可明确表征敏感性,柱孢藻毒素、类毒素在各浓度暴露情景下对无脊椎动物的PAF值均高于脊椎动物,显示无脊椎动物的敏感性较高。     

应用物种敏感性分布评估苯胺的水生生态风险

应用物种敏感性分布(Species Sensitivity Distribution,SSD)方法构建了淡水生物对苯胺(Aniline)的敏感性分布曲线,计算了苯胺对不同生物的5%危害浓度(HC_5),分析比较不同类别生物对苯胺的毒性敏感性差异及特征,并在不同污染物质量浓度下,评价了中国部分水体和突发环境事件中苯胺对不同生物类别所产生的生态风险。结果表明,不同物种对苯胺污染物的耐受范围存在差异,表现为:软体动物节肢动物藻类甲壳动物两栖动物蠕虫类鱼类纤毛动物环节动物,耐受范围越大表示随着污染物质量浓度增加,风险增大的趋势较缓慢;苯胺对不同物种的HC_5表现为:甲壳动物蠕虫类鱼类纤毛动物藻类环节动物节肢动物软体动物两栖动物。HC_5越小,表明苯胺对该物种的生态风险越大,其中甲壳动物对苯胺最敏感,其HC_5为2.29μg·L~(-1),从总体上看,苯胺对淡水生物系统的HC_5为4.72μg·L~(-1);由不同质量浓度值得出的潜在影响比例(Potential affected fraction,PAF)的大小,反映不同类别生物的损害程度。中国部分水体水生态风险评估表明其水生态风险极低,PAF接近于0;但在山西苯胺突发环境事件中,苯胺对甲壳类、扁平类动物的影响比较明显。     

应用物种敏感性分布评估DEHP对区域水生生态风险

应用物种敏感性分布（Species Sensitivity Distribution,SSD）方法构建了邻苯二甲酸二辛酯（Diethylhexyl phthalate,DEHP）对淡水生物的SSD曲线。在此基础上,计算了DEHP对不同生物的5%危害浓度（HC5）,分析比较DEHP对不同生物类别的毒性敏感性差异及其特征,并针对在不同污染物质量浓度下,评价了我国不同地区水体DEHP对不同生物类别的生态风险。结果表明,不同物种对DEHP污染物的耐受范围存在差异,从小到大依次为无脊椎动物〈脊椎动物〈藻类,这可能与各物种的组别多样性有关,耐受范围越大,表示随着质量浓度增加,风险增大的趋势较缓慢;DEHP对不同物种的HC5从小到大依次为藻类〈无脊椎动物〈脊椎动物。HC5越小,DEHP对该物种的生态风险越大,其中藻类对DEHP最敏感,其HC5为41.01μg·L-1,从总体上看,DEHP对淡水生物系统的HC5为4 521.46μg·L-1;不同质量浓度值得出的PAF值的大小,反映不同类别生物的损害程度。质量浓度在1 000μg·L-1以下,全部物种的PAF值几乎为0;当质量浓度达1 000μg·L-1时,藻类和无脊椎动物开始受到影响;当质量浓度达10 000μg·L-1时,61.85%和88.04%的藻类和无脊椎动物分别受到影响,全部物种有64.34%受到影响。我国不同地区河流湖库水体水生态风险评估表明其水生态风险极低,PAF接近于0。     

应用物种敏感性分布评估重金属对海洋生物的生态风险

应用生态风险评价中的物种敏感性分布(species sensitivity distributions,SSD)方法构建了8种常见重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Pb、Zn)对海洋生物的SSD曲线。在此基础上计算了8种重金属对海洋生物的5%危害浓度(HC5)及其不同暴露浓度对海洋生物的潜在影响比例(PAF),比较了海洋脊椎动物和无脊椎动物对8种重金属的敏感性以及不同重金属的急性生态风险。结果表明,重金属对甲壳类的生态风险均比鱼类大。8种重金属元素对所研究的海洋生物全部物种的HC5值的排序为Pb>Mn>Zn>Cr>Cu>Hg>Cd>As。暴露浓度小于10μg·L-1时,Cr和Hg的生态风险差异不大。在10μg·L-1的暴露浓度下,As、Cd、Cu和Hg均使全部物种中超过10%的生物受到影响。随着浓度升高,不同重金属的生态风险有不同幅度的增大,当浓度达到1000μg·L-1时,分别有82.49%、87.31%和85.90%的物种受到As、Cu和Hg的损害。不同生物的敏感性顺序会随重金属的浓度范围发生变化。     

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.     

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。     

应用物种敏感性分布评估中国近海和福建主要海湾水体重金属生态风险

利用物种敏感性分布(species sensitivity distribution,SSD)方法构建常见重金属元素对海洋生物的SSD曲线,在此基础上,结合实际调查数据,计算了中国近海7种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn)和福建主要海湾6种重金属(As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn)对海洋生物的潜在影响比例(PAF),并分析了各种重金属在相应海区的联合生态风险(msPAF)。结果表明,中国近海水体重金属对海洋生物的生态风险大小顺序为:渤海(20.67%)>黄海(18.39%)>东海(15.94%)>南海(11.26%)。福建主要海湾水体重金属对海洋生物的生态风险大小顺序为:泉州湾(47.44%)>厦门湾(47.16%)>罗源湾(43.03%)>沙埕港(34.65%)>深沪湾(30.34%)>三沙湾(28.64%)>闽江口(20.55%)>诏安湾(20.42%)>兴化湾(18.37%)>湄洲湾(17.24%)。     

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。     

应用物种敏感性分布评估微(纳米)塑料对水生生物的生态风险

水环境中的微(纳米)塑料对水生生物具有潜在的危害。为了评估微(纳米)塑料对水生生物的毒性效应及生态风险,本研究在广泛查阅并分析微(纳米)塑料相关毒理学研究数据的基础上,利用物种敏感性分布(Species Sensitivity Distributions,SSD)方法对其中5门10科11种水生生物的急性毒理数据进行曲线拟合;计算对应的5%危害浓度(the hazardous concentration for 5%of the species, HC_5)和潜在影响比例(potential affected fractions, PAF);计算了相应的急性生态效应阀值(predicted no effect concentration, PNEC_(acute)),并比较了各类水生生物对微(纳米)塑料的敏感性及其所受生态风险。结果表明,目前已有数据中微(纳米)塑料对费氏弧菌(Vibrio fischeri)的生态风险最大,对朱氏四爿藻(Tetraselmis chuii)的生态风险最小;基于Reweibull模型对水生生物数据所推导的PNEC_(acute)为0.185μg·L~(-1),约为当前微(纳米)塑料在水体环境中浓度的30%。利用SSD来预测微(纳米)塑料不同暴露浓度下对水生生物的PAF,发现当微(纳米)塑料暴露浓度小于10μg·L~(-1)时,水生生物所受的影响在可接受范围内;当暴露浓度达到1 000μg·L~(-1)时,将有26%的物种受到微(纳米)塑料的危害。此外,利用Rurrlioz软件估算了世界典型淡水与海水水域表层水体中微塑料对水生生物的PAF值,发现其PAF预测值都为0;将各水域微塑料浓度与急性生态效应阀值PNEC_(acute)比较后发现,除太湖外,其他水体环境中微塑料浓度都低于PNEC_(acute),说明如果只考虑微塑料本身的影响,目前世界典型水域表层水中微塑料对水生生物的危害程度大部分都在可接受的范围之内。     

东莞市某地区地表水中重金属健康风险不确定性评价

为了解东莞市西南地区(麻涌镇、沙田镇、虎门镇和长安镇)地表水中重金属污染现状与健康风险水平,对研究区域内29个地表水样中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等重金属元素进行测定,并运用不确定性健康风险评价模型对研究区地表水中的重金属进行健康风险评估。结果表明:该研究区域地表水中重金属引起的致癌风险较高,人均年健康风险都在Ⅴ级风险及以上。化学致癌性重金属引起的人均年健康风险中,以Cr最大,As次之,然后是Cd。非化学致癌性重金属引起的人均年健康风险中,Pb的风险最大,Ni次之,风险均远小于化学致癌性重金属引起的人均年健康风险。因此,该研究区域地表水中重金属健康风险管理应以化学致癌风险为主,重金属污染物的优先控制顺序为CrAsCd。     

新乡市地表水中多环芳烃的分布特征及生态风险

利用GC-MS测定了新乡市地表水中15种多环芳烃(PAHs)的含量,分析了其组成特征,并通过安全阈值(MOS10)法评价了新乡市地表水中PAHs的生态风险.结果表明,新乡市地表水中PAHs的含量为369—4248 ng·L,与国内其他河流相比,污染水平较高.PAHs的组成以3环和4环为主,分别占总量的41.3%和40.3%.新乡市地表水中单种PAHs对水生生物的生态风险大小依次为蒽(Ant)菲(Phe)芘(Pyr)苯并[a]芘(Ba P)荧蒽(Flua)芴(Flu)苊(Ace),其中Ant和Phe的暴露浓度超过影响10%水生生物的概率分别为30.2%和10.4%,具有潜在生态风险;Ace、Flu、Flua、Pyr和Ba P的暴露浓度超过影响10%的水生生物的概率分别为0.85%、1.96%、4.26%、6.71%和5.69%,生态风险较低.联合生态风险评价结果表明,新乡市地表水中∑PAH7等效浓度超过影响10%水生生物的概率为43.7%,大于任何单种PAHs对水生生物的生态风险,主要河流的生态风险从大到小依次为金堤河(56.6%)共产主义渠(43.0%)天然文岩渠(16.4%).     

我国重点流域地表水中29种农药污染及其生态风险评价

针对我国重点流域水体,包括长江流域、黄河流域、太湖流域、松花江流域、黑龙江流域、东江流域、南水北调中线和东线等,分析了29种农药(18种有机氯农药、6种有机磷农药、3种三嗪类农药、1种酰胺类和1种取代杂环类农药)在流域地表水中浓度,并使用风险商的方法进行了生态风险评价。结果显示,在27个采样点地表水样中一共检出9种农药,包括α-六六六、α-氯丹、γ-氯丹、西玛津、阿特拉津、乙草胺、扑草净、敌敌畏和噁草酮。其中,阿特拉津、乙草胺、扑草净、噁草酮和敌敌畏的检出率分别为100.0%,74.1%,59.3%,37.0%和33.3%;α-六六六、α-氯丹、γ-氯丹和西玛津均只有1~2个采样点检出。阿特拉津在各采样点浓度范围为7.0 ng·L-1~1 289.5 ng·L-1;乙草胺浓度范围为未检出(ND)~579.9 ng·L-1;扑草净浓度范围为ND~104.2 ng·L-1;噁草酮浓度范围为ND~32.6 ng·L-1;敌敌畏的浓度范围为ND~204.5 ng·L-1。研究发现,阿特拉津在太湖流域、黑龙江流域和松花江流域具有潜在生态风险;乙草胺在松花江流域有潜在生态风险;噁草酮在长江流域、太湖流域、松花江流域和黑龙江流域有潜在生态风险;敌敌畏在长江流域、黄河流域和东江流域具有潜在生态风险。上述4种需要重点关注的水体污染物中,仅阿特拉津和敌敌畏被列入地表水环境质量标准(GB3838-2002),但都没有保护水生生物或保护水生态的标准。     

代表性鲤科鱼类青鱼的物种敏感性评价

物种敏感性评价是水质基准研究的重要内容.青鱼是我国典型淡水底栖鲤科鱼类.搜集和筛选了水体代表性污染物毒死蜱、苯并[a]芘、荧蒽和三价砷对青鱼的毒性数据,并开展了这4种污染物对青鱼的急性毒性实验,评价青鱼的物种敏感性.结果表明:(1)毒死蜱、苯并[a]芘、荧蒽和三价砷对青鱼96 h的半致死浓度(LC50)分别为031、0.011、7.00和0.87 mg·L-1;4种污染物对青鱼幼稚鱼均属于中高毒性,青鱼幼稚鱼敏感性整体上高于国际标准测试物种斑马鱼,说明青鱼幼稚鱼可能是较为灵敏的受试生物;(2)青鱼对各类污染物敏感性具有显著差异,对三价砷非常敏感,物种累积频率为8％,在无机砷的水质基准研究中值得关注;(3)在鱼类敏感性排序中,鲤科和鲑科鱼类对各种污染物较为敏感,青鱼作为典型底栖鲤科鱼类,在水质基准和生态风险评估研究中应给予更多关注.     

基于物种敏感度分布及相平衡理论的汾河流域磺胺类抗生素生态风险阈值研究

磺胺素类抗生素(SAs)广泛应用于医疗、畜禽养殖等领域。但过量的SAs通过多种方式最终进入流域水体和沉积物中,对流域生态系统带来潜在的风险。预测无效应浓度(PNEC)可以作为评估污染物潜在生态风险的阈值,因此确定水体和沉积物中SAs的PNEC是风险评估的关键。本研究以黄河支流——汾河流域为研究区,通过采集水体和沉积物的样品,发现水体中SAs的磺胺甲恶唑(SMX)含量最高,均值为73.6 ng·L^-1,而磺胺醋酰(SAAM)检出率最高,高达100%。沉积物中仅检出了2种SAs类抗生素,为磺胺醋酰(SAAM)和磺胺喹恶啉(SQX),但检出频率却高达100%。基于物种敏感度分布(SSD)得到水体中SAs的生态风险阈值为3.40～440μg·L^-1。在此基础上,基于水-沉积物密度、体积比等参数,采用相平衡理论(EqP)进一步得到了沉积物中SAs的生态风险阈值为0.065～75.5 mg·kg^-1。基于确定的生态风险阈值,对汾河流域SAs现状进行风险评估,结果表明仅水体中的甲氧苄啶(TMP)的风险商(RQ)均值为0.014,存在一...     

应用物种敏感性分布法对太湖沉积物中多环芳烃的生态风险分析

多环芳烃(PAHs)具有高的疏水性,在水体中优先分布于沉积物.采用物种敏感性分布法(SSDs法),依据水生生物慢性毒性数据计算5%物种危害浓度(HC5);并结合欧盟委员会风险评价技术导则(TGD)进而得到沉积物预测无效应浓度(PNEC-sed),以报道的太湖的沉积物中浓度数据作为预测环境浓度(PECsed);用商值法P...     

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.     

太湖流域西北部地表水中农药的污染特征及生态风险评价

为研究太湖流域西北部地表水中农药的污染特征、时空分布及生态风险,分别于2019年3月(枯水期)和8月(丰水期)对目标区域的湖泊和重要河流中的农药进行监测分析。采用固相萃取结合高效液相色谱串联质谱法对120个地表水样品中的农药进行分析测定,共检测到7种杀虫剂和5种杀菌剂。整体上,枯水期农药污染较丰水期严重,农药总浓度的平均值分别为191.87 ng·L-1和171.07 ng·L-1。残留最高、分布最广的农药是吡虫啉(浓度范围ND～197.97 ng·L-1,检出率98%)和多菌灵(浓度范围ND～114.44 ng·L-1,检出率97%)。靠近农业区的漕桥河(S5和S6)和锡溧漕河(S36)是重污染区,漕桥河的S6点位是污染最严重的点位。采用风险商指数对农药进行生态风险评估,丰水期地表水中的农药对水生生物的威胁大于枯水期。有机磷类杀虫剂和苯并咪唑类杀菌剂对水生生物具有高风险,需要引起重视。