基于物种敏感性分布法的生态风险评价研究进展

生态风险评价是认识生态健康和污染物可能对生态环境产生不良影响的重要手段,而物种敏感性分布法是使用较为广泛的评价方法,其核心步骤是筛选出合适物种的毒性数据进行曲线拟合。在简要介绍物种敏感性分布法原理和步骤的基础上,综述了物种敏感性分布法应用的几个关键问题,即物种筛选、毒性数据选择和拟合模型确定。针对特殊水体,提出了基于区域同类型水环境物种对比的物种筛选法和基于水环境历史物种比较的物种筛选法。最后对未来的研究工作进行了展望,指出现有研究的不足和未来研究的方向。     

物种敏感性分布法在建立土壤生态阈值方面的研究进展

土壤生态阈值是制定土壤环境质量标准的重要依据,而物种敏感性分布法(SSD法)是建立土壤生态阈值的常用方法。通过梳理国内外基于SSD法建立土壤生态阈值的研究,阐述了SSD法建立土壤生态阈值的关键问题,即毒性数据的收集、筛选以及拟合模型的选择,述评了SSD法在建立土壤重金属和有机污染物生态阈值方面的研究进展。结果发现,SSD法的毒性数据一般是通过公开文献或人为添加外源污染物获取的,具有一定的局限性和区域差异性;另外,土壤理化性质、作物种类和重金属形态也是影响应用SSD法建立土壤生态阈值的重要因素;目前,基于SSD法建立土壤有机污染物生态阈值的研究较少。因此,开展基于SSD法的土壤生态阈值研究,对科学制定土壤环境质量标准具有重要的现实意义。     

应用物种敏感性分布评价法对太湖梅梁湾入湖河流交汇处优控有机污染物的生态风险分析

采用物种敏感性分布法( SSDs),对列于美国EPA优先控制名单的14种太湖梅梁湾水体半挥发性有机污染物进行生态风险分析,分别计算急、慢性5％物种危害质量浓度(HC5);并预测环境质量浓度下化合物对生物单一、联合潜在影响比例(PAF).结果表明:1)总体来说,梅梁湾水体风险较小,慢性-联合生态风险PAF结果从大到小为春季(枯水期,5.22％)、秋季(0.61％)、夏季(0.49％)、冬季(0.33％);2)14种目标有机污染物中需要注意的是六氯苯(PCB)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、蒽(Ant)和苯并[a]芘(BaP).这是由于PCB急性HC5(0.131 μg·L-1)很小,导致其急性PAF最大(秋季3.90％,冬季3.18％);DOP的高质量浓度导致其春季慢性PAF最大(6.81％);Ant、BaP的急、慢性HC5均很小,但两者质量浓度较低,暂时风险较小.因此,建议加强春季污染控制,提高PCB、DOP的控制力度,并密切关注Ant、BaP质量浓度的上升.     

基于生态毒性的再生水补给河流氨氮控制目标研究

再生水补给河流是解决城市景观用水缺乏的重要途径,但是再生水中的氨氮,特别是游离氨对水生生物的毒害作用也不容忽视.针对再生水补给河流的典型场景,根据物种敏感度分布法(Species Sensitivity Distribution,SSD),计算得到游离氨的属急性毒性基准最大质量浓度(Criterion Maximum Concentration,CMC)为0.093 mg/L.以保护95％水生生物为目标的河水氨氮控制目标分别为4.37 mg/L(水温T≤12℃)和1.73 mg/L(水温T＞ 12℃).根据再生水补给河流的不同比例(体积比),计算再生水的氨氮控制目标.当河流上游来水分别满足地表水环境质量标准Ⅳ、Ⅴ类水体要求和CMC值,再生水占混合后河水的比例为20％～100％且水温T＞ 12℃时,再生水氨氮控制目标分别为1.7～2.6 mg/L、0.6～1.7 mg/L和1.7 mg/L;当河流上游来水分别满足Ⅳ、Ⅴ类水体要求,再生水占混合后河水的比例为50％～100％且水温T≤12℃时,再生水氨氮控制目标分别为4.4～7.2 mg/L和4.4～6.7 mg/L.当河水全部由再生水组成时,推荐再生水的氨氮控制目标为1.7 mg/L(水温T＞12℃)和4.4mg/L(水温T≤12℃).     

污水处理与回用过程对生态毒性的削减和水质安全评价

利用发光细菌急性毒性试验、藻类生长抑制试验、斑马鱼幼鱼致死试验和SOS/umu试验对以A2O-MBR为主要处理工艺的污水处理及回用中生态毒性的变化进行研究,同时利用建立的水质安全性评价体系对再生水回用中的生物安全性进行评价,保障再生水回用的安全性。结果表明,A2O二级生物处理可有效削减荧光抑制毒性、藻细胞生长抑制毒性和斑马鱼幼鱼急性毒性,削减了94%以上,不过遗传毒性只削减了50.92%;由于消毒过程的引入,MBR处理出水的4种生态毒性呈现不同程度的升高,尤其是对遗传毒性和斑马鱼幼鱼毒性;当再生水回用于人工湖之后,4种生态毒性都明显降低,尤其是遗传毒性,削减了89.21%;水质安全性评价结果显示,经A2O生物处理后污水水质等级由C级升高至A级,产生的再生水回用于景观用水之后水质等级由B级升高到A级。研究表明,A2O二级生物处理和人工湖近自然系统能有效降低污水及再生水的生物毒性,而消毒副产物会使MBR-消毒出水毒性增大,并且开放式的生态系统可进一步去除在污水处理过程中未被去除的毒性物质,尤其是遗传毒性物质,从而改善水质。     

河南省武陟县大田土壤重金属形态分布及潜在生态风险评价

为了解河南省武陟县大田土壤重金属Cr、Cd、Pb、As、Cu、Se、Ni和Co的形态分布和生态风险情况,在该区域采集了12个表层土壤(0～20cm)样品,采用修正的BCR连续提取法进行形态分析,探讨其生物有效性,并采用Hakanson指数法评价了重金属的潜在生态风险.结果表明,土壤中不同重金属的形态分布差异很大,其中,Cr、As、Ni和Co均主要以残渣态存在,分别占其总量的66.6％、61.4％、50.7％和41.8％;Cu和Se主要以可氧化态存在,分别占其总量的43.8％和67.8％;Pb主要以可还原态存在,占总量的61.1％;Cd主要以酸提取态存在,占总量的53.3％.生物有效性分析表明,Cd的可利用态K1为0.933,生物有效性是最大的,对土壤生态系统的潜在危害性较大,其次是Pb和Co;Cu和Se在土壤环境发生变化时,很容易再次释放到外界环境中;Cr、As和Ni不易被外界生物利用.潜在生态风险评价结果显示,以国家土壤环境质量标准二级标准为参比值时,Cr、Cd、Pb、As、Cu和Ni的单项潜在生态风险程度均为轻微,综合潜在生态风险处于轻微等级.     

草原煤矿开采区土壤重金属污染分布特征及影响因子

针对鄂尔多斯市伊金霍洛旗典型能源开发区,以土壤重金属污染为切入点,通过对土壤不同层次8种重金属质量比的分析,探讨了矿山开采对土壤重金属的影响。结果表明:煤矿开采区周边土壤重金属质量比受采矿影响较大,利用表层与深层质量比的比值Ri来表征重金属在垂直方向上的富集特点,总体上表层重金属富集显著;通过单因子指数法(Pi)、内梅罗综合污染指数法(PN)及地积累指数法对研究区域土壤重金属污染状况进行综合评价,采矿区周边土壤总体污染程度较轻,各重金属污染程度从大到小依次为镍、铜、铅、锌、镉、砷、铬、汞,铅、铜和镍,表层质量比平均值均大于当地背景值;土地利用类型对土壤重金属质量比的影响较大,利于重金属富集的土地利用类型排序为裸地、旱地、水浇地。     

贵州草海表层沉积物重金属分布特征及污染评价

以Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As和Hg 7种重金属为研究对象,均匀布点采集草海表层0~30 cm沉积物,测定样品重金属质量比,分析其空间分布,并应用地累积指数法、潜在生态风险指数法和生物效应浓度法对重金属的潜在生态风险进行了评价。结果表明,湖泊表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As和Hg质量比分别为14.8~50.8 mg/kg、26.1~108.0 mg/kg、72.0~473.0 mg/kg、0.6~10.1 mg/kg、25.6~136.0 mg/kg、6.0~22.6 mg/kg和0.039~0.088 mg/kg,其中Cd超标率为100%,最大超标达50.5倍,为主要污染物,S1和S2两站位污染严重。Cd处于强~极强污染级别,具有强生态风险,负面生物毒性效应频繁发生;Cu、Cr、As、Pb和Zn处于无~中度污染级别,具有中等生态风险,负面生物毒性效应发生但不频繁;草海几乎不受Hg污染。空间分布上,靠近威宁县城且受人工码头航运影响的东北湖区(代表站位S1和S2)及白家嘴码头附近湖区(代表站位S4)污染严重,重金属污染分布规律大致呈由东向西逐渐降低的趋势。     

三峡库区重庆段重点水域沉积物多环芳烃的污染特征及生态风险评价

采用液相色谱法对三峡库区重庆段9个断面沉积物样品的多环芳烃(PAHs)进行了分析。结果表明,三峡库区重庆段沉积物中ΣPAHs质量比范围为68.6~4 226 ng/g,平均质量比为685 ng/g;7种致癌单体Σ7PAHs质量比范围为23.7~1 265 ng/g,平均值为261ng/g,属中等污染水平。沉积物中ΣPAHs质量比最高点位于化工园区下游,其余断面质量比较低且变化较小;化工园区下游以2~3环为主,占总量的50.66%,其余断面以5~6环为主,占总量的25.90%~67.01%。沉积物中PAHs来源主要为木柴、煤燃料的高温燃烧。沉积物质量基准法和质量标准法评价结果表明,化工园区下游沉积物存在生态风险,有必要开展PAHs污染来源调查和底质生态修复研究;其余断面存在潜在生态风险,需加强监测。     

奎屯河表层不同粒径沉积物中重金属空间分布及污染评价

在对新疆奎屯河表层沉积物粒径组成分析的基础上,采用原子吸收光谱仪测试了不同粒径沉积物中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn 7种重金属的质量比,研究了奎屯河表层沉积物不同粒径中各种重金属的空间分布特征,并运用单因子污染指数法与内梅罗综合污染指数法评价了各采样点重金属的污染状况。结果表明,奎屯河表层沉积物粒径主要分布在250μm的范围内,其中粉砂所占比例最大,平均质量分数达到63.66%;黏土次之,平均占16.77%。从上游到下游地区,各重金属污染物没有形成一定规律的分布特征。单因子污染指数评价表明除了Co,各采样点不同粒径沉积物中6种重金属存在着不同等级的污染,在粒径4μm、4~63μm、63~125μm、125~250μm的沉积物中,各重金属污染样品所占比例由大到小为Cu、Zn、Cr、Pb、Ni、Mn,Zn、Cu、Ni、Cr、Pb、Mn,Cu、Zn、Pb、Cr、Mn、Ni,Cu、Pb、Zn、Cr、Mn、Ni。内梅罗综合污染评价表明,各采样点均受到不同程度的重金属污染。     

突发性环境污染事故应急系统探讨

根据突发性环境污染事故应急工作的特点，提出了突发性环境污染事故 应急系统指导原则,并对应急响应系统、应急监测系统进行了探讨。可供各地进行突发性环境污染事故应急处理时参考。     

危险化学品大气污染事故模拟

近年来国内突发性危险化学品大气污染事故频繁发生,为及时做出风险评估及救援决策,需要在事故初发阶段快速模拟确定其危害程度和范围。以东部沿海地区某一假想化工厂突发性泄漏事故为例,对其可能的危害范围进行模拟,采用WRF-CALMET模式模拟事故区域的高分辨率气象场,耦合随机模式模拟污染物的扩散过程。结果表明,WRF能精确地模拟1 km分辨率的近地面气象场的演变趋势。将该结果用于CALMET模式获得了高分辨率风场数据,再输入随机模式中进行扩散模拟,结果显示该模式能合理地模拟出污染物的危害范围及地面最高浓度。     

突发环境污染事故应急预案编制中应急池计算的几个问题探讨

企业突发环境污染事故应急预案的制定中应急池容量计算尤为重要。本文应急预案编制中的事故应急池容量符合性分析计算的几个问题供大家探讨。     

广西山口红树林生态自然保护区海域沉积物重金属污染状况及潜在生态风险评价

为了解山口红树林生态自然保护区海域沉积物重金属的污染特征,于2018年1-8月采集表层沉积物,分析了沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As的含量。采用单因子污染指数评价法和潜在生态风险指数法进行重金属污染现状和生态风险评价。根据《海洋沉积物质量》GB18668-2002一类标准评价结果,干季、湿季超标的环境因子均为油类、有机碳、硫化物,其余环境因子均小于1,有较大的环境容量。根据潜在生态风险评价结果,干季、湿季各站位重金属综合潜在生态风险指数均小于150,沉积物重金属的潜在生态风险程度较轻,属于低风险范畴。     

饮用水水源突发性铊污染应急处理试验研究

模拟自来水厂现有工艺对含铊(Tl)原水进行处理,含Tl质量浓度为0.15 μg/L的原水在处理后剩余Tl质量浓度为0.142 μg/L,未能达到世界饮用水卫生标准规定的0.1 μg/L限值.在水厂现有工艺基础上,通过投加高锰酸钾、粉末活性炭和调节pH值来强化Tl去除.单因素试验和正交试验结果表明,高锰酸钾对Tl去除有极显著影响.最佳去除率方案为:高锰酸钾1.00 mg/L,pH值9.00,粉末活性炭30.0mg/L,聚合氯化铝铁1.88 mg/L.在此条件下处理Tl质量浓度为0.336 μg/L的原水,出水剩余Tl质量浓度为0.045 μg/L,同时该条件能使质量浓度低于1.24 μg/L的Tl污染原水处理后达标.以经济投药方案处理Tl质量浓度为0.336μg/L的原水,出水Tl质量浓度为0.081 μg/L,而每吨水的制水成本较原工艺仅增加0.021元.该投药方案也适用于质量浓度低于0.64μg/L的Tl污染原水.研究表明,在应对饮用水水源突发性Tl污染时,可采用高锰酸钾预氧化强化混凝应急处理.     

Operational risk assessment of chemical industries by exploiting accident databases

Accident databases (NRC, RMP, and others) contain records of incidents (e.g., releases and spills) that have occurred in the USA chemical plants during recent years. For various chemical industries, [Kleindorfer, P. R., Belke, J. C., Elliott, M. R., Lee, K., Lowe, R. A., & Feldman, H. I. (2003). Accident epidemiology and the US chemical industry: Accident history and worst-case data from RMP*Info. Risk Analysis, 23(5), 865–881.] summarize the accident frequencies and severities in the RMP*Info database. Also, [Anand, S., Keren, N., Tretter, M. J., Wang, Y., O’Connor, T. M., & Mannan, M. S. (2006). Harnessing data mining to explore incident databases. Journal of Hazardous Material, 130, 33–41.] use data mining to analyze the NRC database for Harris County, Texas.Classical statistical approaches are ineffective for low frequency, high consequence events because of their rarity. Given this information limitation, this paper uses Bayesian theory to forecast incident frequencies, their relevant causes, equipment involved, and their consequences, in specific chemical plants. Systematic analyses of the databases also help to avoid future accidents, thereby reducing the risk.More specifically, this paper presents dynamic analyses of incidents in the NRC database. The NRC database is exploited to model the rate of occurrence of incidents in various chemical and petrochemical companies using Bayesian theory. Probability density distributions are formulated for their causes (e.g., equipment failures, operator errors, etc.), and associated equipment items utilized within a particular industry. Bayesian techniques provide posterior estimates of the cause and equipment-failure probabilities. Cross-validation techniques are used for checking the modeling, validation, and prediction accuracies. Differences in the plant- and chemical-specific predictions with the overall predictions are demonstrated. Furthermore, extreme value theory is used for consequence modeling of rare events by formulating distributions for events over a threshold value. Finally, the fast-Fourier transform is used to estimate the capital at risk within an industry utilizing the frequency and loss-severity distributions.     

地铁火灾二次事故BP神经网络安全评价方法研究

基于能量转移理论、多米诺效应理论等相关理论对地铁火灾二次事故概念进行界定,并分析地铁火灾二次事故的演化机理,确定地铁火灾条件下易发的二次事故类型;建立了地铁火灾二次事故安全评价指标体系,通过BP神经网络的安全评价方法对地铁火灾二次事故进行量化分析。     

尾矿库地下水污染风险评价体系研究

为解决目前缺乏统一的、系统的尾矿库地下水污染风险评价方法的问题,通过超标浓度风险直观地反映最大可信事故的危害及其风险的大小,综合水层固有脆弱性、污染荷载风险、污染危害性3方面因素对地下水污染风险进行定量分析和评价.提出相应的评价标准以及风险管理措施,建立了尾矿库地下水污染风险评价体系.将地下水污染风险分成5个等级,实现了尾矿库地下水环境风险评价定量化和标准化.最后将评价体系应用于排山楼金矿尾矿库的地下水污染风险评价,验证了其可行性.     

外来物种豚草入侵的事故树分析

为减缓豚草入侵对农业生产造成的经济损失和对人类健康造成的危害,采用系统安全分析中的事故树分析方法,将豚草入侵作为一生态事件.对影响豚草入侵生态系统的各因素进行逻辑分析,建立了豚草入侵事故树.求取最小割集和最小径集,得到豚草入侵事件发生的可能途径有64条,而预防途径只有4条.对事故树进行结构重要度排序,结果表明,豚草种子活力强、数量多、具有发芽及发育成成熟植株并结籽的能力,豚草入侵时的适宜土壤条件.豚草花粉传播授粉时的空气湿度低及光照强度适中,以及多年生植物替代对豚草入侵的影响不大是豚草在我国大面积扩散的4个主要原因.本文提出了豚草入侵的生态防治措施,这对抑制豚草在我国进一步扩散蔓延具有重要意义.