海上泄漏事故中有机化学品的理化行为、生态危害与污染控制综述

近几十年来,危险化学品的海上运输量不断增加,带来日益严重的泄漏风险,并危及海洋生态安全。但是,历史事件可作为未来有效应对海洋化学品泄漏事故的重要参考资料。因此,本文在统计29起典型海上泄漏事故案例相关信息基础上,对涉及的40种有机化学品在海洋中的环境行为、生态危害以及污染控制措施进行评述。主要结论如下:①根据入海后的物理行为,所有化学品（除了甲苯异氰酸酯与水反应外）划分为10类,其中,以沉降类（S）最多（14种）,易使底栖生物受到较大暴露风险。具有易燃/易爆性、腐蚀性的有机化学品分别为27和21种;②综合考虑生物蓄积性、生物降解性、急性毒性和慢性毒性,筛选出林丹、莠去津等16种具有高海洋生态危害性的有机化学品;③大多数有机化学品缺少海洋生物慢性毒性数据,需要进行更多研究以便为应急响应提供充分依据。④针对海上泄漏事故的污染控制技术主要包括源强控制、海上有机化学品回收、自然分散稀释三类。今后应重视污染海域生态修复技术的研究。     

A chemical substitution study for a wet processing textile mill in Turkey

Wet processing textile industry has many different processing stages (dyeing, sizing, de-sizing, scouring, softening, etc.). Many chemicals currently used in the wet processing textile industry affect the amount and the type of waste produced and their influence on the aquatic life of the receiving stream. One of the critical steps in pollution prevention studies is auditing the use of chemicals and making the necessary chemical substitutions. This chemical substitution study was conducted on one of the major textile factories in Turkey with a capacity of 20,000 tons of denim fabric per year. During this study, chemical consumption level, receipts applied, environmentally problematic and alternative chemicals were examined. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC) Reference Document on Best Available Techniques (BAT) for the Textiles Industry was accepted as main reference document and also related case studies were examined. According to the study, over 70% reduction in sulphide, which is very toxic to aquatic life, was achieved by replacing sulphur dyestuff with low sulphide content. By replacing an alternative complexing agent, the mill not only prevented the 3100 kg/month COD load to the wastewater treatment plant (WWTP), but also obtained more biodegradable wastewater generated during production. On the other hand, some of the chemical substitution options were on progress or dropped.     

感潮河网溢油归宿的数值模拟研究

基于拉格朗日油粒子模型、溢油风化模型以及三维水动力、泥沙和吸附质模型构建了溢油双层数学模型.模型不仅能够模拟油膜的运动轨迹、岸边吸附与冲刷、油品性质变化过程,而且通过耦合泥沙吸附及沉积动力学过程,能够更加客观地模拟溢油从水体向底泥环境的迁移过程,更全面地反映溢油在环境中的归宿.此外,本文以假设溢油事故为背景,模拟和分析了洪、枯季节条件下珠江广州段溢油事故对河网陆地边界、河网水质及底泥环境的影响.     

突发污染事故易发薄弱环节分析

突发污染事故与化学危险品突发泄漏密切相关。研究了我国历年发生突发污染事故的案例 ,分析了化学危险品生产使用的薄弱环节 ,提出突发污染事故的防范重点。     

The biotic ligand model: a model of the acute toxicity of metals to aquatic life

The United States Environmental Protection Agency (USEPA) has established nationally applicable water quality criteria (WQC) for metals that are designed to be protective of aquatic life. However, in some instances these criteria may be over-protective as a result of natural, site-specific differences in water quality characteristics. These differences affect metal speciation and bioavailability, fundamental considerations in assessing toxicity. Laboratory studies completed during recent years have advanced the current understanding of metal chemistry in aquatic systems, including the formation of organic and inorganic metal complexes and sorption to particulate organic matter. Parallel investigations have led to an improved understanding of the physiological basis of why metals are toxic to aquatic organisms. These studies have, in combination, led to an improved understanding of how site-specific water chemistry affects bioavailability, and how metals exert toxicity at the organism site of action, at the biotic ligand in the context of the model to be described. The biotic ligand model provides a quantitative framework for assessing metal toxicity over a range of hardness, pH and dissolved organic carbon (DOC) levels. The chemical equilibrium sub-model incorporates metal-biotic ligand interactions to compute metal accumulation at the site of action (e.g., the gill of a fish) as a function of water quality. The toxicity sub-model uses this computed accumulation level as the basis for successfully predicting observed variations in toxicity associated with changes in water quality. The results highlight the potential utility of this approach to provide an alternative means of developing site-specific permit limits and WQC. The ability of the model framework to quantitatively assess the effects of hardness, pH and DOC on toxicity, in comparison to current WQC for metals that typically vary with hardness alone, is a significant advance in understanding how site-specific conditions affect the toxicity of metals.     

基于熵值法的云南高原浅水湖泊水生态健康评价

随着社会经济发展,人类活动对湖泊水生态系统的胁迫日益加剧.以云南高原浅水湖泊——星云湖为研究对象,采用现场取样结合GIS技术,从水质、富营养化、沉积物、水生生物等方面选择12个代表性指标,构建星云湖水生态健康评价指标体系,并基于熵值法对湖泊水生态健康状况进行现状评价及历史变化分析.结果表明,2018年星云湖水生态综合健康指数(CHI)为44.51,综合健康状态一般,水质、富营养化、水生生物指标对系统的影响权重分别为0.28、0.29、0.27.差异性分析表明,水质、富营养化、沉积物、水生生物4类因素层评价指标的健康状况时空差异显著,雨季沉积物指标健康状况较差,水生生物指标健康状况极差,旱季水质、富营养化、水生生物指标健康状况均较差;在空间上,水质、富营养化指标健康状况在西北湖区相对较差,水生生物指标健康状况在北部及东北湖区相对较差,沉积物指标健康状况在南部湖区及中北部湖区相对较差.相较于2008年,2018年星云湖水生态系统综合健康状况好转,但湖区中东部分区域系统综合健康状况略有恶化.研究显示,基于熵值法的湖泊生态系统健康评价方法能够较客观系统地评价星云湖水生态系统健康状况.      

钷－147在模拟水域生态系中的行为

研究了在模似池塘小生境中,147Pm在水体、土壤及水生生物之间的转移和积累情况,建立了动力学模型。结果表明：其行为符合一级反应动力学模式;水生植物对¹⁴⁷Pm的浓缩能力最强;鱼对¹⁴⁷Pm的吸收极少;¹⁴⁷Pm在土壤中的渗透力较弱,80％浓缩于泥土表层1cm内。因此,水生植物可作为¹⁴⁷Pm污染水体的环境监测指示生物,并可用于净化被¹⁴⁷Pm污染的水体;土壤可以沉淀水体中的147Pm,对去污有一定效果。     

Joint effects of heavy metal binary mixtures on seed germination, root and shoot growth, bacterial bioluminescence, and gene mutation

This investigation was to assess the joint effects of metal binary mixtures on seed germination,root and shoot growth,bacterial bioluminescence,and gene mutation based on the one toxic unit(1 TU)approach.Different sensitivities and orders of toxicity of metal mixtures were observed among the bioassays.In general,mostly additive or antagonistic effects were observed,while almost no synergistic effects by the binary metal mixtures in all bioassays.Therefore,the combined effects of heavy metals in the different bioassays were difficult to generalize since they were dependent on both chemical type and the organism used in each bioassay.However, these results indicate that a battery of bioassays with mixture chemicals as opposed to just a single assay with single metal is a better strategy for the bioassessment of environmental pollutants.     

升金湖水体优先污染物筛选与风险评价

为保护升金湖国家自然保护区湿地的生态环境,以7大类168种人类化学品为靶向分析目标物,研究其在升金湖水体中的赋存水平及空间分布特征（O）、综合化合物持久性（P）和生物积累性（B）等毒害性评价指标以及生态风险（E）和人体健康风险（H）等毒性参数,采用综合评分法筛选识别升金湖水体优先污染物,构建升金湖水体优控清单,评价升金湖优先污染物水环境生态及健康风险.结果表明,升金湖水体7大类化合物[挥发性有机物（VOCs）、多环芳烃（PAHs）、有机氯农药（OCPs）、多氯联苯（PCBs）、邻-苯二甲酸酯（PAEs）、抗生素（ANTs）以及金属元素（HMs）]污染普遍,其中上湖污染负荷高于中湖和下湖,呈现坝前蓄积现象.以污染物类别计,综合评分法优先污染物筛选结果显示升金湖水体检出化学品优先级顺序为：PAEs > OCPs > HMs > PCBs > PAHs > VOCs > ANTs.高优先级污染物清单中综合得分最高的10种化合物包括：邻-苯二甲酸二乙基己酯（DEMP）、邻-苯二甲酸二环己酯（DCHP）、PCB138、邻-苯二甲酸二正辛酯（DOP）、邻-苯二甲酸二壬酯（DNP）、七氯（HC）、p,p''-滴滴涕（DDT）、钡（Ba）、环氧七氯（HCE）和邻-苯二甲酸二己酯（DHP）.升金湖水体优先污染物生态风险商（RQ）为4.3~15.9,具有较高的生态风险,且上湖区风险高于中、下湖区.人体暴露健康风险评价表明,HMs的非致癌风险最大（风险指数HI>1）,其次为PAEs和OCPs,优先污染物通过饮水和皮肤接触途径暴露对人体健康产生的致癌风险（人体终生致癌风险ILCR<10^-6）可以忽略.本研究优化基于环境监测数据建立的优先污染物综合评分法,全面考虑了化学品毒害特性、生态及人体健康暴露风险（OPBEH）,为开展广泛的湖泊流域水环境优先污染物筛选提供统一的方法学指导,并为建立相应湖泊流域优控清单,制定优先污染物排放和管控标准提供科学依据.     

制浆造纸废水对水生生物急性毒性研究

目前我国工业废水排放的监督和管理主要以理化监测为主,而理化分析并不能实际反映出水污染源对水体中受害生物的综合毒害强度。该研究同时采用鱼类急性毒性试验、溞类急性毒性试验、发光细菌急性毒性试验和藻类生长抑制试验测定制浆造纸排放废水的生物毒性大小,根据上述毒性实验所测定的半数效应的体积百分比浓度,筛选出对该行业废水最为敏感的毒性试验方法和试验生物,同时结合毒性单位法和废水中的常规污染物浓度与特征污染物对该排放废水进行了综合评价。试验结果表明:该制浆造纸废水对斑马鱼的96 h LC50为33.24%、33.33%和32.96%,属中毒;对大型溞的48 h LC50为27.01%和37.47%,属中毒;对青海弧菌Q67的15 min EC50远远小于10%,属高毒或剧毒;对斜生栅藻的96 h EC50为50%~100%,属低毒。可见,发光细菌毒性试验方法对制浆造纸废水最为灵敏;同时测定4类生物急性毒性的方法为建立我国重点废水排放行业的生物毒性监测方法体系和适合不同污染源废水的试验生物目录库奠定了基础;虽然部分制浆造纸废水的理化指标已经达标,但是其生物毒性较强,这说明采用生物毒性监测配合理化监测方法监测水污染源排放的废水,才能更深刻了解污染物对水生态环境的实际影响,水生生物毒性试验是化学试验的必要补充。     

应用物种敏感度分布法研究中国无机汞的水生生物水质基准

基于中国的水生生物区系特征,筛选了包括植物、无脊椎动物和脊椎动物等90个水生生物的急性毒性数据,使用物种敏感度分布法探讨了各类物种的敏感度分布特征,推导了中国无机汞的水生生物水质基准.结果表明,甲壳类生物对无机汞最为敏感,Log-Slogistic3对各组数据拟合效果最佳.基于对全部数据的拟合结果,得出无机汞的急性水质基准和慢性水质基准分别是1.743和0.467μg.L-1.该基准值与其他国家使用类似统计外推法得到的基准值在同一数量级,但也存在着差异,反映了各国水生态系统物种组成的差异.中国无机汞水生生物水质基准的建立,旨在保护中国地表水生态系统中的水生生物免受无机汞的高浓度急性暴露以及低浓度慢性暴露产生的毒害效应.比较不同水体无机汞的浓度水平发现,除嘉陵江水体溶解态汞可能会对水生生物具有潜在风险外,西南地区地表水活性汞均不会对水生生物产生危害.     

水生植物对淡水生态系统温室气体排放的影响研究进展

淡水生态系统温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)排放是全球气候变化背景下的研究热点。水生植物作为淡水生态系统重要的组成部分,对水体生源要素的生物地球化学循环过程具有重要影响,进而影响水体温室气体产生与排放。本研究基于目前水生植物与水体温室气体排放关系的研究,探讨了水生植物对淡水生态系统温室气体排放动力学过程的影响,提出水生植物分布区可能是温室气体排放热点;水生植物种类、生活型的多样性增加了水体温室气体排放的变异性和不确定性,对监测和估算方法的准确性产生一定影响;进一步总结了水生植物对淡水生态系统温室气体排放的影响机制:1)机械作用,包括气体传输通道作用和浮叶植物的滞留作用; 2)水生植物光合/呼吸作用参与水体碳循环,同时水生植物凋落物分解为水体代谢提供新鲜碳、氮源,提高温室气体产生速率; 3)改变根际厌氧环境,影响根际CH_4和N_2O产生与排放; 4)水生植物群落改变水体生态因子分配格局,影响水体异养代谢等。基于当前研究现状,本文提出要进一步开展不同尺度或不同生境条件下水生植物种类、生活型和生长代谢等对水体温室气体排放动力学的影响研究,并从水生植物群落尺度构建温室气体排放动力学模型,优化监测方法与估算模型,为推进我国淡水生态系统温室气体排放研究提供理论基础。     

应用Models-3模式系统对沈阳市空气质量的数值模拟研究

利用美国环保局开发的新一代空气质量模式系统Models-3,对2002年冬季采暖期间沈阳市大气污染物的输送与化学转化进行了数值模拟研究,并对SO2、NO2和PM10等大气污染物浓度的模拟结果与监测结果进行了对比分析.结果表明,Models-3模式系统能较好地模拟出沈阳市的大气污染物输送与化学转化情况,SO2、NO2和PM10的模拟值与观测值的变化趋势具有较好的一致性,说明该模式能较好地反映这些大气污染物的分布特征和变化规律,可为今后深入开展沈阳市大气污染数值预报与传输扩散研究提供有效的手段.     

European Atlantic: the hottest oil spill hotspot worldwide

Oil spills caused by maritime transport of petroleum products are still an important source of ocean pollution, especially in main production areas and along major transport routes. We here provide a historical and geographic analysis of the major oil spills (>700 t) since 1960. Spills were recorded from several key marine ecosystems and marine biodiversity hotspots. The past four decades have been characterized by an overall decrease in the number of accidents and tonnes of oil spilled in the sea, but this trend was less distinct in the European Atlantic area. Recent black tides from the Erika and Prestige vessels provided new evidence for the high risk of accidents with serious ecological impact in this area, which according to our analysis is historically the most important oil spill hotspot worldwide. The English Channel and waters around Galicia in Spain were the areas with most accidents. Maritime transport in European Atlantic waters has been predicted to continue increasing. Together with our own results this suggests that, in addition to measures for increased traffic safety, deployment of emergency capacities in the spill hotspot areas may be crucial for a sustainable conservation of sea resources and ecosystems.Electronic Supplementary Material  Supplementary material is available for this article if you access the article at . A link in the frame on the left on that page takes you directly to the supplementary material.     

三维溢油动态预报模式

基于“油粒子”概述建立了模拟海上溢油行为的三维数值模型。模型运用确定性方法模拟平流过程，采用随机性方法模拟湍流扩散过程，“粒子扩散”方法避开了“平流－扩散”传统数值方法所导致的伪扩散效应，同时将油由于自身特性和扩展与受环境动力作用的被动扩展融为一体，较好地解决了油膜的扩散和破裂问题，通过模拟结果与卫星遥感监测资料的比较表明，模拟的溢油漂移方向误差不超过２０°，厚油区的分布面积与卫片资料基本一致。     

基于ERICA的生物辐射剂量评价

电离辐射防护不仅要保护人类而且要保护非人类生物,这是辐射防护概念的一个重大变化,也是生态保护的一大重要举措。本文概述了欧盟生物辐射剂量评价方法 FASSSET的框架体系结构、参考生物和剂量学模型。本文以某内陆核电厂为例,采用ERICA方法对该核电厂水生生物的辐射影响进行了预测计算。计算结果表明,该内陆核电厂2台百万千瓦级核电机组正常运行时对水生生物的辐射剂量率低于国际组织推荐的400μGy.h-1控制限值和ERICA的筛选剂量值10μGy.h-1。因此,该内陆核电厂不会对厂址附近水域水生生物造成不利影响。ERICA方法可作为中国现阶段开展生物辐射剂量评价的推荐方法。     

离子液体[C8mim]PF6对水生生物的毒性作用

运用评价化学品对水生生物毒性的标准试验方法,探讨离子液体1-辛基-3-甲基-咪唑六氟磷酸盐([C8mim]PF6)对普通小球藻、大型蚤和斑马鱼的毒性影响.结果表明,[C8mim]PF6在实验浓度下,对普通小球藻的生长和叶绿素a的产生均有抑制作用,浓度越高抑制作用越明显,且对叶绿素a含量的影响更为显著.高浓度组(200mg/L)可致死部分小球藻细胞;[C8mim]PF6对大型蚤的48h LC50为4.47mg/L,属于高毒性;[C8mim]PF6对斑马鱼的96h LC50为126.08mg/L,属于低毒性.[C8mim]PF6对这3种水生生物的抑制率/致死率(EC50/LC50)随时间呈规律性变化.[C8mim]PF6与藻类的亲和性及其亲脂特性可能是其对水生生物存在潜在毒性的2个主要原因.     

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.      

中国生态毒理学研究现状

从陆生生态毒理与水生生态毒理两方面综述了我国生态毒理学在近年取得的研究成果。陆生生态毒理包括大气污染物、重金属和有毒有机物对植物影响的生态毒理效应研究及陆生动物生态毒理学研究;水生生态毒理包括化学物质对浮游类生物和鱼虾类生物的生态毒理效应研究及逆境物理因素对水生生物影响的毒理研究。      

稀土矿山水系中Pb、Cd、Cu、Zn的化学形态及其迁移研究

对南方稀土矿山水系环境中Pb、Cd、Cu、Zn的化学形态进行研究,探讨4种重金属在此水系中的迁移转化规律。结果表明,NH⁺₄的存在容易引起CU、Zn、Cd再生污染,不利于Cu、Zn、Cd从水相向固相转化,而Pb受影响较小。