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.      

生物效应比(BER)技术预测我国水生生物基准探讨

基于中国与美国间生物敏感性的差异,对生物效应比(BER)技术预测我国水生生物基准值进行了研究.首先,对中美共有的且急性生物毒性数据符合3门8科的污染物进行筛选,然后,依据两国物种的敏感性与代表性建立基于不同生物组合的BER技术,最后,对不同生物组合BER技术预测水生生物急性基准值与实测基准值进行比较与分析,筛选出预测效果较好的BER技术.结果表明:共筛选出9个中美共有且毒性数据丰富的污染物(As(III)、Cr(VI)、Hg、Cu、Zn、Pb、对硫磷、毒死蜱和三丁基锡),依据本土生物毒性数据推导出该9种污染物的我国水生生物急性基准值分别为201.72、2.64、0.74、1.32、55.83、92.25、0.12、0.36和0.38μg/L.此外,在对7种生物组合方式BER技术的预测效果进行分析比较的基础上,初步提出基于同属或科的生物组合方式的BER技术可较好地对9种污染物的本土水生生物急性基准值进行预测.研究结果可为在本土生物毒性数据缺乏时充分利用现有毒性数据或进行少量毒性试验的基础上对我国水生生物急性基准值的预测提供帮助.     

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.     

农用地土壤重金属锌的生态安全阈值研究

土壤生态安全阈值是合理修订农用地土壤风险管控标准的重要基础.然而,现行农用地土壤锌（Zn）的风险筛选值（GB 15618—2018）缺乏对土壤生态风险的考虑.本研究通过调研国内外Zn陆生毒性研究,收集并筛选Zn的10%效应浓度（EC10）,采用物种敏感性分布法（SSD）分别构建陆生植物/无脊椎动物的SSD模型和微生物生态过程的功能敏感分布模型（FSD）,基于风险附加法推导农用地土壤重金属Zn的生态安全阈值.结果表明,土壤pH是影响陆生植物和无脊椎动物生态毒性的重要因素,对土壤生态过程指标无显著影响.6种SSD模型（LogNormal、Log-Logistic、Log-Gumbel、Gamma、Weibull and BurrIII）均可成功拟合不同pH土壤条件下的毒性数据,基于最优SSD模型推导强酸性土壤（pH≤5.5）、酸性土壤（5.57.5）条件下农用地土壤Zn的生态安全阈值,分别为170、230、305和410 mg·kg-1.本研究可为后续我国农用地土壤风险管控标准的修订提供科学依据.     

水质基准两栖类受试生物筛选

两栖动物是水生生态系统的重要生物群落,是水生生物基准的重要保护对象. 参照美国水生生物基准技术指南,搜集、筛选了12种本土代表性两栖动物的生物毒性数据,通过毒性数据分析,筛选出对两栖动物毒性最大的污染物,主要包括农药、重金属和杀虫剂三大类,以及4属基准研究受试生物. 在4属(5种)受试生物中,黑眶蟾蜍对硝酸银的累积概率为15%,六趾蛙对马拉硫磷的累积概率为1%,牛蛙对五氯酚的累积概率为8%,棘胸蛙对丙溴磷的累积概率为27%,虎纹蛙对硫丹的累积概率为29%. 结果表明:蛙属(六趾蛙)对农药、蛙属(牛蛙)对杀虫剂、蟾蜍属(黑框蟾蜍)对重金属均为敏感物种,虎纹蛙属(虎纹蛙)对农药、棘蛙属(棘胸蛙)对杀虫剂均为较敏感物种. 这4属(5种)两栖动物可以作为相关污染物的水质基准研究的受试物种.      

水质基准本土环节动物与水生昆虫受试生物筛选

作为水环境质量评价体系中重要的指示生物类别,水生环节动物和水生昆虫是水生生物基准研究中不可或缺的基准受试生物.参照美国水生生物基准技术指南, 选择我国广泛分布的10种本土环节动物和水生昆虫,搜集、筛选对各水生物种毒性最大的3种污染物,并进行水生生物敏感性分析. 在污染物毒性数据的物种敏感度分布中,若物种的累积概率小于30%则为较敏感,该物种可作为基准研究受试生物. 结果表明:不同生物对污染物敏感性存在差异,颤蚓对有机锡化合物、重金属,苏氏尾鳃蚓对重金属均较敏感;仙女虫、黄翅蜻、四节蜉、扁蜉对各类农药均较敏感;尾盘虫能够在一定程度上指示表面活性剂污染状况. 因此,环节动物颤蚓属、尾鳃蚓属、尾盘虫属、仙女虫属,水生昆虫黄翅蜻属、四节蜉属及扁蜉属均可作为水质基准研究中的受试生物.      

基于物种敏感度分布法建立中国土壤中锑的环境基准

基于Sb（锑）的植物及动物毒理学数据缺乏以及保护生态受体的土壤Sb的环境基准尚未建立的现状,通过收集和筛选文献中Sb的毒理学数据并补充开展不同土壤类型的跳虫和植物的毒理学试验,建立了Sb的生物毒性预测模型,并以此为依据对收集及试验毒理学数据进行归一化处理,以消除土壤性质的影响.此外,进一步利用SSD（species sensitivity distribution,物种敏感度分布法）推导我国4种典型情景土壤中Sb的HC₅（hazardous concentration,能够保护95%物种的生态安全阈值）,最终建立基于土壤性质参数的环境基准计算模型.结果表明:①不同土壤中Sb对跳虫的毒性差异较大,跳虫毒性阈值EC₁₀（effect concentration,10%抑制效应浓度）与土壤pH呈负相关,与w（SOC）（SOC为土壤有机碳）呈正相关,即随着土壤pH增加或w（SOC）降低,Sb对跳虫的生物有效性随之增加,进而导致EC₁₀降低.②通过毒性阈值与土壤性质之间的多元回归分析可知,土壤pH和SOC可较好地预测Sb的生物毒性,植物和无脊椎动物的R2（决定系数）分别为0.778和0.867.③利用SSD得到11个物种在4种典型情景土壤中的HC₅分别为55.12、28.28、28.08及14.55 mg/kg,推导出PNEC_total（predicted no effect concentration,预测无效应浓度）分别为28.96、15.54、15.44及8.68 mg/kg,计算模型为PNEC_total=-5.811pH+0.587[SOC]+55.480+C_b（[SOC]为土壤有机碳含量,C_b土壤Sb背景浓度）.鉴于此,建议以中性土壤中Sb的环境基准值作为我国农用地土壤Sb污染风险筛选值制订的参考依据,即农用地土壤w（Sb）限值定为15 mg/kg.      

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.      

我国土霉素的淡水生物水质基准与标准及生态风险评估研究

土霉素是一种典型的抗生素类新污染物,具有使用量大、生态毒性强等特点,其环境基准标准和水生态风险受到学界广泛关注.本文基于美国毒理数据库、Web of Science、中国知网等相关数据库,收集整理了土霉素对我国淡水生物的毒性数据和水环境暴露数据,制定了保护淡水生物的水质基准,并进行了风险评估.结果表明：(1)依据《中国动物志》和《淡水生物水质基准推导技术指南》等,对毒性数据的物种和试验条件进行筛选,最终土霉素急性毒性数据涉及5门10科13种,最敏感物种为模糊网纹溞(Ceriodaphnia dubia);慢性数据涉及3门9科10种,最敏感物种为水蕴草(Egeria densa).(2)物种敏感度分布法研究表明,急性数据符合逻辑斯蒂分布模型,推导出的短期水质基准为61.2μg/L;慢性毒性数据符合正态分布模型,推导出的长期水质基准为18.7μg/L.(3)毒性百分数排序法推导的基准最大浓度为34.0μg/L,基准连续浓度为7.4μg/L.(4)共搜集近15年(2007年1月—2022年3月)我国主要水体土霉素浓度数据803条,浓度范围为0.1～97 433.8 ng/L,北方流域的土霉素...     

毒代-毒效动力学模型及其在金属水生态风险评估中的应用研究进展

金属污染呈现出复合性、空间时间可变性、受环境因素等影响的特点。目前金属的水质基准及生态风险评价仍是以室内简化暴露条件(单一金属恒定浓度短期暴露)下的毒性数据为基础,忽视了实际环境中复杂的暴露特征,从而增加了重金属毒性预测与风险评估的不确定性。污染物的环境效应模型是环境基准和风险评估的基础和核心技术,目前常用的浓度(剂量)-效应模型是基于静态的统计关系所建立的,无法揭示污染物的效应过程,也不能有效进行复杂暴露条件下的生态效应评估。概述了近年来在环境与生态毒理学领域逐渐被广泛关注的毒代-毒效动力学(toxicokinetics-toxicodynamics,TK-TD)模型的基本概念及构建理论与方法,介绍了TK-TD模型在水环境重金属毒性预测及风险评估方面的应用研究进展,并对TK-TD模型的发展趋势进行了展望。     

物种敏感性分布法在土壤中铜生态阈值建立中的应用研究

利用不同累计概率分布函数拟合了基于中国土壤的21个物种的铜毒理学数据,建立了不同土壤条件下的铜物种敏感性分布曲线.结果表明物种敏感性分布方程Burr Ⅲ在X轴(浓度)方向及y轴的较小累计概率范围内拟合优度较佳.在构建土壤中铜物种敏感性分布曲线时,利用铜生物毒害模型归一化处理能体现土壤性质对铜毒害的影响,相比于未归一化(不考虑土壤性质差异的影响)的结果更具科学性.结合铜的生物毒害模型利用Burr Ⅲ构建了中国土壤4种典型情景中的物种敏感性分布曲线,并基于此推导出了不同土壤情景下的铜5％毒害浓度(HC5),其在酸性土壤、中性土壤(包括水稻土)、碱性非石灰性土壤和石灰性土壤中的值分别为13.1、29.9、51.9和26.3 mg·kg-1(以土壤中外源铜为单位).此结果不仅表明了不同土壤条件下的不同物种对铜毒害的敏感性分布规律,还为建立对应土壤性质的铜生态阈值提供了可靠的科学基础.     

保护陆生生态的土壤铜环境基准研究

通过调研国内外Cu生态毒理研究,收集并筛选土壤Cu的10%效应浓度（EC₁₀）和无效应浓度（NOEC）,分组构建陆生植物/无脊椎动物和土壤生态过程的物种敏感性分布模型（SSD）,结合模型平均法推导不同土地利用方式下重金属Cu的生态安全阈值.针对保护陆生植物/无脊椎动物,自然保护地和农业用地土壤、公园用地、住宅用地和工/商用地的土壤Cu生态阈值分别为10.9~38.9,21.0~77.5,36.6~124,47.6~151mg/kg;针对保护生态过程,自然保护地和农业用地土壤、公园用地、住宅用地和工/商用地的土壤Cu生态阈值分别为4.49~72.2,19.9~135,60.9~220,96.8~277mg/kg.     

植被演替下植物组成多样性和群落稳定性与土壤团聚体的关系

为揭示植被自然恢复过程中植物组成多样性和群落稳定性与土壤团聚体的关系,防治水土流失,提高土壤质量.通过野外调查采样,确定并分析黄土高原近150年植被演替不同阶段的植被特征与土壤团聚体数据.结果表明:该过程共有种子植物39科99属128种,优势科是菊科、蔷薇科、禾本科和豆科,优势属是蒿属,单种属是该过程植物属的主体,出现频率较高的植物有大披针薹草、胡枝子、白刺花、水栒子、青蒿、虎榛子、辽东栎、茶条枫、油松、绣线菊、狗娃花等.植物地理成分在属级水平上有11个分布区类型8个变型,温带性质明显,热带性质（R值）与温带性质（T值）的比值（R/T）随恢复年限的增加而降低,R值与R/T值显著正相关,热带成分扩散分布受到限制.植物丰富度呈单峰曲线,在恢复年限为40～70年时最高.依照不同恢复年限对群落稳定性进行排序:70>120>135>150>40>10>20>0年.R值与植物种系分化度（SD值）极显著正相关,T值与稳定性极显著正相关.>5mm粒径团聚体与受热带性质物种驱动的植物丰富度有关.>0.25mm粒径团聚体总体上与群落稳定性保持一致,均受...     

土壤-植物系统中铬的环境行为及其毒性评价

由于铬及其化合物的使用和含铬废弃物的大量排放,空气、土壤、水和食品都不同程度地受到了铬污染.对于铬污染,尤其是与人体健康密切相关的土壤系统铬污染的研究,已成为国内外相关领域的热点.其中铬在土壤-植物系统中的迁移转化规律备受关注.本文详细介绍了铬的基础化学、土壤-植物系统中铬迁移转化的影响因素(土壤理化性质、铬的供给形态、浓度、植物种类等)以及该系统中铬的生态毒性,总结了通过综合分析土壤-植物系统中植物、土壤微生物、土壤动物的生态毒理数据来评估土壤-植物系统中铬生态风险的方法,并指出了这一领域研究工作的不足之处,对今后的研究重点进行了展望.     

pH值对海陆交互相土壤镉纵向迁移转化的影响

为揭示土壤pH值影响下海陆交互相土壤镉(Cd)纵向迁移转化规律,共布设18组土壤剖面,测定90组海陆交互相不同深度土壤中的pH值及重金属镉含量,运用地质累积指数和潜在生态风险指数法对Cd污染程度进行评价,采用相关分析识别土壤pH值对土壤Cd迁移转化的影响程度.结果表明:广州市南沙区土壤多属于中度-强污染,具有高潜在生态...     

土壤重金属生物可利用性影响因素及模型预测

我国土壤环境污染形势严峻,在生物有效性(bioavailability)的测试评估和预测模型等方面的研究相对较少,导致不能精确地评估污染土壤的生态风险.作为生物有效性的重要反映指标,对土壤中镉(Cd)、砷(As)、铜(Cu)、锌(Zn)和铅(Pb)的生物可利用性(bioaccessibility)进行研究.筛选了已发表论文中生物可利用性与所对应的土壤性质的数据,并分析了它们之间的潜在关系,总结了现有的土壤重金属生物可利用性的测试方法,探究了生物可利用性含量与测试方法以及生物有效性含量之间的影响规律,并建立了生物可利用性含量的回归预测模型.结果表明,生物可利用性含量与重金属总含量间呈极显著(P<0.01)的正相关关系,与土壤pH相关性显著(P<0.05).测试方法的不同对生物可利用性含量有明显的影响,各测试方法测定的生物可利用性含量占比规律为：体外胃肠道模拟>化学试剂提取.各测试方法测定的Cd和Pb的生物可利用性含量占比均较高(均值分别为42.12%和37.33%),说明Cd和Pb较易于被生物体吸收,也应关注由此造成的生态风险.基于生物类型对测试方法进行了分组,以削弱不...     

叶菜类蔬菜产地镉环境质量类别划分技术研究

以农业农村部环境监测总站对我国主要叶菜类蔬菜产地的例行监测数据为基础,综合考虑种类和土壤理化性质的影响,深入探讨了应用物种敏感性分布法（SSD）基于不同累积概率建立我国叶菜类蔬菜产地“优先保护类、安全利用类和严格管控类”的土壤镉环境质量类别划分阈值,并对其合理性验证.结果表明：pH值、阳离子交换量（CEC）和土壤有机质（SOM）对叶菜类蔬菜富集镉的影响均达到了极显著水平（P<0.01）,并由其构建的三因子生物有效性模型为lgBCF=-0.122pH+0.025lgSOM-0.048lgCEC+1.252（R²=0.746,P<0.01,n=134）,可解释叶菜类蔬菜富集系数74.6%的变异;利用上述模型将不同土壤理化性质条件下叶菜类蔬菜镉的生物富集系数（BCF）归一化处理可最大程度降低土壤理化性质对其富集镉的影响,凸出叶菜类蔬菜的内在敏感性;利用归一化后的BCF通过log-logistic拟合函数构建SSD曲线得到,不同叶菜类蔬菜种类对镉的敏感性差异明显;依据SSD曲线基于保护80%、50%和5%的叶菜类蔬菜种类分别推导出pH≤6.5、6.5相似文献   

北洛河流域植物多样性地理格局与环境关系

通过野外调查和历史文献及标本统计分析,确定并分析北洛河流域种子植物信息数据.结果表明：该区共有种子植物123科581属1671种,占黄土高原种子植物的83.67%、67.24%、51.83%,集中分布于大型科（>50种）、较大科（21~50种）和单种属（1种）、小型属（2~5种）内.11个干流流经的地理单元植物相似性聚类分为5组,较早分离的是黄龙县,最大类因子午岭山脉连接而包含4个地理单元（富县、合水县、宜君县、黄陵县）.富县、合水县和黄龙县植物丰富度SD值最高,洛川县、华池县和甘泉县SD值最低.该区地理成分在属级水平上有15个分布区类型16个变型,以温带分布及其变型为主（287属,占49.40%）,并与热带分布及其变型联系紧密（115属,占19.79%）,植物丰富度SD值与温带成分显著正相关;黄陵县、洛川县、黄龙县R/T值最高,热带性质最强,华池县、定边县R/T值最低,热带性质最弱.R/T值受海拔影响,随温度和降水从东南向西北递减.该区植物起源古老,分化程度高,物种多样性丰富,地理成分复杂,是重要的植物种质资源库.植物物种多样性地带性格局过渡性明显,体现出这些类群的生态位需求.需加强保护该区原生环境和植物,合理开发利用,可选择6大优势科（菊科、禾本科、蔷薇科、豆科、唇形科和毛茛科）中适地适树适草的物种（温带性质）,进行植被恢复和水土流失治理.