保护淡水水生生物硝基苯水质基准研究

以硝基苯为研究对象,在分析美国和中国2种类型水生态系统和生物区系特征的基础上,分别筛选两国水生生物物种的毒性数据,运用物种敏感度分布曲线法、毒性百分数排序法和评价因子法分别推导了2个国家保护淡水水生生物水质基准;同时,结合国内外主要水体ρ(硝基苯)分布特征,对地表水体中硝基苯生态风险进行了初步评价.结果表明:由于生物区系不同,同样方法得到的美国水质基准值明显高于中国水质基准值,其中物种敏感度分布曲线法得出的基准值最为合理.用物种敏感度分布曲线法得到中国硝基苯急性基准值为0.572mg/L,慢性基准值为0.114mg/L;美国硝基苯急性基准值为7.271mg/L,慢性基准值为2.031mg/L.风险表征结果显示,中国主要地表水体中硝基苯不存在潜在的生态风险.      

甲基叔丁基醚的水质基准阈值和生态风险评估

基于甲基叔丁基醚(MTBE)对水生生物的急性毒性和慢性毒性数据,推导了MTBE的淡水水生生物的水质基准阈值。结合我国典型区域地表水以及加油站附近水体MTBE的暴露浓度,对MTBE的生态风险进行评估。结果表明:用评价因子法推导的MTBE水质基准阈值为23. 6 mg/L,用物种敏感度分布法推导的MTBE短期水质基准和长期水质基准分别为138. 06,0. 25 mg/L,2种方法推导的基准值有显著差异,最终选用物种敏感度分布法推导的基准作为淡水水生生物水质基准推荐值。另外,采用商值法和联合概率分布法对MTBE的生态风险进行评估,结果发现,我国地表水中MTBE在短期暴露下不会对水生生物生存生长产生风险,但在低剂量长期暴露下,MTBE会对我国部分区域的水生生物的繁殖存在潜在风险。     

中国保护水生生物的甲基汞水质标准制订初探

甲基汞是具较强生物有效性和毒性的有机汞形态,其具有高生物累积性和生物放大效应,能对水生态系统中高营养级生物产生极高的危害,对脊椎动物造成神经毒性、内分泌干扰和生殖毒性等。我国不同环境介质(水、沉积物和生物体组织)中均检测到了甲基汞的存在。传统的水质基准仅依据水环境中水生生物急慢性毒性数据推导得到,未考虑污染物的生物有效性和生物累积性,采用该水质基准可能会对水生态系统造成欠保护。组织浓度是累积性物质生物有效性的直接体现,使用基于组织浓度的毒性数据推导水质基准进而确定水质标准,科学性更强,能更加合理、可靠地保护水生态系统。综述了甲基汞暴露最新毒性研究,在此基础上,采用物种敏感度分布法计算了甲基汞基于组织浓度的基准值为23.15 μg/kg,确定了其保护水生生物的水质基准值为0.12 ng/L,由此推导了其适合我国水环境的水生生物水质标准值为0.35 ng/L。研究结果可为甲基汞水质基准向水质标准的转化及生物累积性物质的水环境质量管理提供思路和支持。     

锑的淡水水质基准及其对我国水质标准的启示

针对我国锑水生生物水质基准缺乏的问题，收集筛选了锑对淡水水生生物的急性和慢性毒性数据，使用评价因子法、毒性百分数排序法和物种敏感度分布法分别推导我国锑的淡水水质基准，通过综合分析和比较，选择物种敏感度分布法推导的急性和慢性的水质基准值（466.62μg/L和88.71μg/L）作为最终的基准推荐值.通过与国内外现有锑相关水质标准进行比较，提出在我国相关水质标准修订中分别制定保护水生生物和人体健康水质标准的建议，避免水质标准对水生生物的"过保护"问题.     

水体硬度对锌的水质基准及生态风险评估的影响

为了探究水体硬度对锌水质基准及生态风险的影响,筛选了锌对我国淡水水生生物的77种急性毒性数据和20种慢性毒性数据,以及相应的水体硬度数据,采用物种敏感度分布法分别推导硬度校正前后锌的长期和短期水质基准值,并使用概率密度重叠面积法及联合概率分布法评估锌在我国八大流域水体中的急性、慢性生态风险及HC₅（保护95%生物的污染物浓度）超标率.结果表明:①校正前长期和短期水质基准值分别为11.90和71.67 μg/L;在水体硬度分别校正为50、100、150、200、250和350 mg/L后,锌的短期水质基准值分别为53.39、82.29、105.98、126.81、145.76和179.82 μg/L,锌的长期水质基准值分别为10.25、12.52、14.07、15.29、16.30和17.19 μg/L.②当硬度校正为100~350 mg/L时,长期和短期水质基准值均高于硬度校正前的水质基准值,短期水质基准值校正前后最大相差近2.5倍.③在八大流域水体中,锌的急性和慢性生态风险以及HC₅超标率随着水体硬度的增加而降低.研究显示,水体硬度对水质基准和生态风险均具有显著性影响,建议在锌水质基准和标准制修订过程中充分考虑硬度影响,为流域精细化管理提供科技支撑,以实现合理有效地保护我国水生态系统安全.      

运用物种敏感度分布法推导磺胺类药物的水质基准

基于中国的水生生物区系特征,筛选了包括细菌、藻类、轮虫、甲壳类、鱼类、水生植物等水生生物的急性毒性数据,使用物种敏感度分布法探讨了物种的敏感度分布特征,推导了磺胺类药物的水生生物水质基准。同时,用基准值与毒性百分数排序法在对急性值的推导上做了对比,总体显示HC5值大于急性浓度终值(FAV值),毒性百分数排序法更加保守。在用不同模型拟合过程显示,所选用的6种磺胺类药物,除磺胺嘧啶外,5种SSD计算出的HC_5的几何均值可作为推导基准最大浓度(CMC)和基准连续浓度(CCC)的基准值。从物种敏感度分布法推导出的基准连续浓度(CCC)值显示,磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑和磺胺氯哒嗪的数值较低,分别为0.02、0.06、0.08 mg/L,均低于0.1 mg/L。由于毒性数据量偏小,个别数据的波动对数据分布特征影响较大,几种模型推导的磺胺嘧啶的HC_5几何均值与急性浓度终值(FAV值)的差异也反映了应用不同方法推导水质基准会产生一定的不确定性,需要根据现有数据的数量和质量,选用适宜的方法进行水质基准的推导和确立。     

实测/预测辽河铬(Ⅵ)水生生物基准与风险评估

该研究对辽河流域重金属铬(Ⅵ)的水生生物毒性数据进行搜集与筛选,推导辽河流域铬(Ⅵ)的水生生物基准值,并对辽河流域25个采样点位采集水样,测定铬(Ⅵ)的环境暴露浓度,最后对辽河流域水生生物铬(Ⅵ)暴露的潜在风险进行评估.此外,采用美国环境保护署(US EPA)物种种间关系估算模型(ICE)对辽河流域物种毒性值进行预测,并对基于预测毒性值的水生生物基准进行推导.结果表明,辽河流域基于实测毒性数据的水生生物急性基准值(CMC)为17.73μg·L-1,慢性基准值(CCC)为12.15μg·L-1;ICE模型预测的辽河流域生物毒性值推导的CMC值为13.97μg·L-1,实测CMC值与预测值比较接近,表明ICE模型可应用于水生生物基准值的预测.铬(Ⅵ)的水质分析结果表明25个采样点位水体铬(Ⅵ)浓度较低,均达到GB 3838-2002地表水质标准中铬(Ⅵ)的Ⅰ类或Ⅱ类标准,水质状况良好;然而,在对水生生物的潜在风险方面,通过生态风险评估得出7月辽河流域25个点位中环境暴露值超过慢性基准CCC值的有7个,12月超过慢性基准CCC值的有6个,表明辽河流域个别点位铬(Ⅵ)暴露可能会对水生生物产生不可接受的风险.     

我国淡水中锌的水生生物水质基准和生态风险

选取了中国常见的5种本土生物物种作为受试物种进行锌的急慢性毒理学实验,并搜集整理了其他国内外已报道的锌对中国本土物种的毒性数据,推导出锌的淡水水生生物的短期和长期水质基准。结果表明:由物种敏感度分布法(SSD)推导出的短期基准和长期基准分别为102.33,25.03μg/L,由毒性百分数排序法推导出的基准最大浓度(CMC)和基准连续浓度(CCC)分别为105.94,38μg/L,两种方法得出的基准值无显著差异,最终选用物种敏感度分布法得出的基准作为我国淡水中锌的水生生物基准。另外,运用商值法对我国主要水体中锌的生态风险进行评价,发现锌对水生生物的生态风险逐年升高,尤其是铅锌矿区周围水体中锌的生态风险更应引起广泛关注。     

四环素水生生物基准及对中国部分水体的生态风险评估

四环素是四环素类抗生素,环境中四环素残留会对水生生物产生慢性影响,且中国目前尚缺乏四环素的淡水水生生物基准。搜集筛选了四环素对中国淡水水生生物的急慢性毒性数据,共获得7门12科的12个急性毒性数据和7门9科的9个慢性毒性数据。利用毒性百分数排序法和物种敏感度分布法推导四环素的水生生物基准,最终采用物种敏感度分布法推导出短期水质基准为61.650 μg/L,长期水质基准为9.439 μg/L,可作为保护我国水生生物的水质基准。采用熵值法和安全阈值法评估了四环素在我国部分水体的生态风险,最终采用熵值法评估我国淡水环境中四环素的生态风险水平,评估结果显示风险区域主要集中在贵阳南明河,其他大部分区域基本无风险。研究结论可为四环素水质标准制定、水生生物保护和水生态环境管理提供科学依据。

     

镉的淡水水生生物水质基准研究

镉是一种有毒重金属,具有高毒性、难降解和易残留等特点,会对水生生物及水生态系统产生有害影响.为有效控制镉给水生生物带来的不利影响,亟需开展镉的水生生物基准研究,为水质标准的制订提供依据. 以我国淡水生态系统及其生物区系为保护对象,结合大量国内外文献报道的镉对我国淡水生物区系中代表物种的毒理学数据,运用评价因子法、毒性百分数排序法和物种敏感度分布法等当前国际上广泛使用的基准推导方法,研究我国淡水中镉的基准值及其推导过程. 结果表明:评价因子法得出的基准值为单值,其值为0.15 μg/L;毒性百分数排序法得出的基准值包括基准最大浓度和基准连续浓度,二者分别为7.30和0.12 μg/L;物种敏感度分布法得出的基准值分为短期危险浓度和长期危险浓度,二者分别为32.50和0.46 μg/L. 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,分析了影响镉的水生生物基准的关键因素.      

风险污染物短期高剂量暴露下的生态风险评估方法

水污染事故的短期高剂量暴露造成的急性生态危害及水生生物安全问题成为人们研究的重点,但我国以往的水污染事故,多采用地表水环境质量标准和生活饮用水卫生标准来判断水体是否安全,缺乏对水生生物保护的安全效应阈值或风险值.国外在水生生物保护方面,虽然限定了一些风险污染物对水生生物的安全效应阈值或称为无效应阈值或风险值,但其无效应阈值的计算是基于长期暴露下的慢性毒性值,其生态风险值也是基于长期暴露下的风险,缺少对水污染事件短期高剂量暴露下化学品的阈值限定及风险评估.本研究结合常规生态风险评价的理念及美国EPA短期暴露情况下保护水生生物基准值的制定方法,探讨了水污染事件的短期高剂量暴露情况下风险污染物的生态风险评价及生态效应阈值的计算方法,并进行了实例应用,同时对建立我国水污染事故生态风险评估方法体系提出了建议.     

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".     

10种典型重金属在八大流域的生态风险及水质标准评价

收集了10种典型重金属在我国八大流域水体中的暴露浓度和对水生生物的急性和慢性毒性数据,分别应用概率密度重叠面积法和联合概率分布法对重金属在各流域水体中的生态风险进行评估,并与现行水质标准的评估结果进行对比.结果显示,Cu和Zn在各流域水体中生态风险均较高,现行水质标准对水生生物Cu、Zn的暴露不能实施有效的保护;Hg和Ni现行标准对水生生物存在过保护的现象;Se、As和Sb在各流域水体中生态风险均较低,现行标准对水生生物保护程度适中.建议对现行水质标准适度修改,同时增强高风险重金属监测水平,以合理有效的保护我国水生态系统安全.     

基于SSD方法比较中美物种对铜的敏感性差异

基于无机铜(以下简称铜)对中、美淡水水生动物的毒性数据,构建了中、美水生动物对铜的SSD(物种敏感度分布)曲线,比较了中、美物种的HC₅(hazardous concentration at 5th percentile of the species,保护95%以上物种的浓度水平)及其差异. 结果表明:在HC₅下,中国的水生动物对铜的敏感性排序为节肢动物>非节肢动物>鱼类,无脊椎动物>脊椎动物;而美国不同物种对铜的敏感性排序为非节肢动物>节肢动物>鱼类,无脊椎动物>脊椎动物. 根据铜短期暴露的HC₅对中、美物种敏感性进行比较可知,中国鱼类、节肢动物和脊椎动物的敏感性均大于美国相应物种;而中国非节肢无脊椎动物和无脊椎动物均小于美国相应物种. 研究所选的美国全部物种对铜的敏感性略高于中国物种,但二者仅相差0.52 μg/L. 除非节肢无脊椎动物外,中、美水生生物对铜的SSD敏感性分布均未见显著差异. 因此,在推导中国水质基准时应注重考虑敏感性物种(如节肢动物).      

石油类污染物淡水短期水质基准研究及其对我国标准修订的意义

环境管理、应急处置和水质标准修订工作亟需石油类污染物淡水水质基准研究作为支撑. 本文筛选整理了大量本土物种毒性数据,利用SSD (物种敏感度分布法)和TPR (毒性百分数排序法)分析了5种典型石油类污染物(原油、苯、甲苯、乙苯和二甲苯)的淡水水生生物急性毒理数据,获得了保护我国淡水水生生物的短期水质基准值. 通过综合对比分析,认为利用SSD获得的基准值可作为石油类污染物的短期水质基准推荐阈值,原油和BTEX(苯系物,包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯)的短期水质基准值分别为0.065、2.000、2.340、1.295和1.595 mg/L. 结果表明:①原油的毒性远大于BTEX,这可能是由于毒性的联合作用使得石油的毒性变强. ② 绿水螅对原油最敏感,原因可能是水螅更容易通过摄食或直接摄取获得原油WAF(水溶性组分)的有毒成分;鱼类相较于其他物种对苯更为敏感,而对其他BTEX而言,最敏感物种为节肢动物,原因可能是鱼类和节肢动物器官分化程度以及试验时的龄期选择存在差异,鱼类更易在短时间内将苯代谢为有毒的代谢产物. ③ 不同BTEX的敏感物种虽存在一定差异,但基准值未有数量级的差异. 研究显示,我国现行地表水环境质量标准中石油类标准未单独针对保护水生生物制定,BTEX标准的保护目标是基于人体健康而非水生生物,研究结果对我国石油类污染物环境管理、突发油类污染物对水生生物的危害及风险评估以及淡水水生生物特别是本土物种保护的水质标准制修订工作具有重要的借鉴作用.      

水质基准方法学中若干关键技术探讨

我国正在开展系统的水质基准研究,对发达国家的水质基准理论和技术处于学习和研究阶段. 物种敏感度分布分析、“最少毒性数据需求”以及基准的修正是水质基准推算中的若干关键技术. 以氨氮水生生物基准为例,对这些关键技术进行了研究与探讨,提出在我国本土生物毒性数据缺乏的情况下可在种的水平上对水质基准进行推算. 另外,可先利用全部生物的毒性数据进行物种敏感度分析,确定需重点获取的敏感生物类群的毒性数据,再用于基准推算,有望降低推算过程中对毒性数据量的需求. 最后,基于中美生物物种分布的差异,借鉴美国修订国家水质基准的水效应比法,提出利用生物效应比法对美国国家水质基准进行修订以获取我国水质基准.      

水质基准鱼类受试生物筛选

敏感受试生物的筛选是水质基准研究的关键环节,鱼类是水质基准重要的保护对象,各国在水质基准制定中都要求利用鱼类毒性数据. 依据地理分布及毒性数据丰度,筛选出我国以鲤科鱼类为主的17种本土代表性鱼类. 参照美国水质基准数据筛选原则,从ECOTOX等数据库中搜集相关毒性数据,筛选出对本土代表性鱼类毒性最大的污染物,主要包括重金属、氯酚类、分子氨及农药等,并分析污染物的物种敏感度分布,依据累积概率对鱼类的物种敏感性(累积概率<15%)进行分类. 结果表明:有10种本土代表性鱼类对污染物敏感,包括鲤科的鲤鱼(其对氰戊菊酯、福美双敏感,对二者的累积概率分别为12.50%、14.29%,下同)、草鱼(三唑磷,9.09%)、鲢鱼(甲氰菊酯,12.50%)、鳙鱼(镉,7.14%;敌敌畏,13.63%)和鲫鱼(无机汞,11.76%),以及非鲤科的泥鳅(敌敌畏,9.09%)、黄颡鱼(敌敌畏,4.55%;氧化乐果,14.29%)、黄鳝(氯氰菊酯,8.33%)、鲻鱼(硫丹,8.33%;氰戊菊酯,6.25%)和鳜鱼(分子氨,9.09%). 上述物种可作为相应污染物水质基准研究的本土敏感受试鱼类.