土壤重金属环境质量评价基准体系探讨

在概述国内土壤环境质量标准存在的问题的基础上,分析了国外土壤环境质量标准/指导值发展趋势,提出了我国土壤环境质量的三级标准体系,即:背景值标准、筛选值标准、有效态污染临界值标准,并据三级标准体系和各重金属的单项污染指数,把土壤环境质量分为七个等级:清洁、轻度玷污、中度玷污、重度玷污、轻度污染、中度污染、重度污染,用七种警示色来表示不同的污染程度,为我国土壤环境质量标准的修订提供借鉴.     

不同生长阶段斑马鱼对Cu2+的毒性响应差异

为探究鱼类不同生长阶段对污染物的毒性响应差异,以斑马鱼为试验生物,初步建立了一套实验室分阶段培养方法,通过培养时间确定斑马鱼的不同生长阶段,研究了标准稀释水和模拟自来水条件下不同生长阶段斑马鱼对Cu2+的毒性响应差异,并利用物种敏感度分布法表达不同生长阶段斑马鱼对Cu2+的敏感性差异.结果表明:斑马鱼体长、体质量的变化均符合logistic增长方程（R2>0.97）,斑马鱼全生命周期按日龄可细分为卵黄囊仔鱼期（1 d）、晚期仔鱼期（10 d）、稚鱼期（17 d）、早幼期（24 d）、幼鱼期（31 d）、发育期（60 d）、成熟期（90 d）、成鱼期（120 d）等8个不同生长阶段.标准稀释水条件下,Cu2+对不同生长阶段斑马鱼的96 h-LC₅₀（96 h半致死浓度）分别为0.425 mg/L（1 d）、0.768 mg/L（10 d）、0.550 mg/L（17 d）、0.309 mg/L（24 d）、0.334 mg/L（31 d）、0.327 mg/L（60 d）、0.230 mg/L（90 d）和0.180 mg/L（120 d）,随着鱼龄的增加,Cu2+对斑马鱼的毒性逐渐增大;模拟自来水条件下,Cu2+对不同生长阶段斑马鱼的96 h-LC₅₀分别为0.377 mg/L（1 d）、0.438 mg/L（10 d）、0.366 mg/L（17 d）、0.201 mg/L（24 d）、0.206 mg/L（31 d）、0.189 mg/L（60 d）、0.167 mg/L（90 d）和0.144 mg/L（120 d）,随着鱼龄的增加,Cu2+对斑马鱼的毒性逐渐增大.根据96 h-LC₅₀得出不同生长阶段斑马鱼对Cu2+的敏感性顺序为120 d > 90 d > 24 d > 60 d > 31 d > 1 d > 17 d > 10 d,可见,斑马鱼成鱼期阶段对Cu2+较敏感,而成熟期和早幼期的敏感性次之,晚期仔鱼期最不敏感.研究显示,鉴于斑马鱼对Cu的物种敏感度的阶段性差异,采用24 d早幼期斑马鱼研究金属水质基准时既敏感又节约受试生物的培养成本,此外水环境参数也是水质基准研究需考虑的重要影响因素之一.      

黄浦江铅的人体健康水质基准研究

铅是我国水环境质量监控的重点污染物之一.我国成人和儿童铅中毒事件时有发生,制定铅的人体健康水质基准在我国有着特殊意义.本文以黄浦江流域为研究对象,采集并分析流域水样和不同营养级的鱼样本中铅含量,结合文献调研,确定了人体暴露参数、生物蓄积系数等相关本土参数,推导出该流域铅的基于人体健康风险水质基准值为13.45μg·L~(-1).虽然该值略高于我国和大部分发达国家的现行饮用水标准(10μg·L~(-1)),但明显低于我国地表三类水环境标准(50μg·L~(-1)),提示黄浦江流域水体铅污染需要进一步加强防控.另外,通过引入铅的敏感人群儿童对基准推导进行了优化,并应用IEUBK模型(The Integrated Exposure Uptake Biokinetic Model,综合暴露吸收生物动力学模型)对儿童血铅含量进行预测分析.研究发现引入了铅的敏感人群儿童后,推导得出基于人体健康的水质基准值为1.718μg·L~(-1),提示黄浦江流域的儿童在日常饮用水的选择上,应选择铅浓度比饮水标准更低的饮用水.本研究提出本土铅的基于人体健康风险水质基准值,对我国基准技术指南案例研究以及铅相关水质标准修订等具有重要的科学意义和参考价值.     

区域性湖泊营养盐基准的适用性研究

营养盐基准是湖泊富营养化控制与管理的基础,目前多采用以生态分区为基础的基准确定方法.由于同一生态分区内湖泊间的差异性,对区域性湖泊营养盐基准的适用性需要做进一步的探究.本研究提出了基于响应关系的聚类方法(RCA),包括:(1)基于线性混合效应模型和平均绝对百分误差的层次聚类过程;(2)基于赤池信息准则(AIC)的模型选择过程.基于长时间数据的可得性,选择我国云贵湖区和东部湖区作为对象,采用RCA对叶绿素a与营养盐(总氮和总磷)之间的响应关系进行分析.结果发现,区域性响应关系对应的AIC值均为最高,模型权重均小于0.001,且可能导致生态谬误;表明区域性湖泊营养盐基准不能完全适用于生态分区内全部湖泊.该研究可为我国湖泊营养盐基准的空间尺度确定和浓度限值识别提供参考.     

应用平衡分配法建立长江水系沉积物金属相对质量基准

在不同的条件下,沉积物可成为环境中污染物的“源”或“汇”,而受污染的沉积物会对水生生物带来危害。因此,需要制定沉积物质量基准(SQC),以此作为评价沉积物污染及其生态效应的基础。在过去的几年中,对利用平衡分配法来建立SQC的方法进行了广泛的研究,并被认为是最有效的方法之一。采用平衡分配法,初步建立了长江水系8种重金属及类金属(Cu, Zn, Cd, Pb, Ni, Fe, Hg,As)的沉积物相对质量基准。结果表明,上述重金属及类金属的SQC在从长江上游到下游,总体趋势上呈降低的分布特征,并由于地域环境条件的不同,存在着高SQC值单元及低SQC值单元。得出的SQC与国内已有的SQC具有可比性,但高于美国国家环保局提出的SQC,主要是由于采用平衡分配法建立的SQC是一种数值型的基准值,缺乏生物效应的校正。因此,在将其应用到沉积物污染状况评价之前,还需要进行深入的研究工作,特别是毒理学试验。     

巢湖十五里河不同水力特性区沉积物及间隙水营养盐的分布特征

为揭示水力特性对小河流沉积物及间隙水中氮磷营养盐分布特征的影响,在巢湖十五里河河道上,选择支流交汇处、弯道淤积处、弯道冲刷处、河岸坍落处、水生植物生长区、平直河段、河内浅滩等7种水力特性类型,采集深度约40cm的沉积物柱状样,并按2cm厚度现场分层,得到136个样品.在实验室分析测试的基础上,解析沉积物与间隙水氮磷垂直剖面特征及沉积物-上覆水界面氮磷营养盐的源/汇关系,拟合间隙水剖面NH＋4-N、NO-3-N和PO3-4-P浓度,并对采样点位进行聚类分析.研究结果表明：不同水力特性区沉积物氮磷含量差异明显;弯道冲刷处和河岸坍塌处间隙水剖面NH＋4-N、NO-3-N和PO3-4-P浓度相对较低,且垂直变化不大,但在水生植物生长区则变化明显;不同水力特性区的水-土界面NH＋4-N、NO-3-N源/汇关系,具有很好的一致性,而PO3-4-P则差异明显;在沉积深度0～16cm范围内,除水生植物生长区外,其它各水力特性区间隙水NH＋4-N、NO-3-N和PO3-4-P浓度在垂直剖面基本上都可以借助指数函数y=exp（a＋bx＋cx2）拟合,这与湖泊、水库等宽阔水域存在一定差异.     

基于人体血铅指标的区域土壤环境铅基准值

由于铅对儿童的强烈神经毒性且土壤铅已经成为儿童铅暴露的主要来源,土壤环境铅基准一般基于儿童血铅含量的方法制定.收集国内现有资料,总结并确定出符合我国实际的关键参数取值范围,其中空气、饮水中铅含量分别在0.12~1.0μg.m-3、2~10μg.L-1之间;0~6岁儿童饮食暴露途径铅摄入量约10~25μg.d-1;育龄妇女血铅几何均值4.79μg.dL-1,标准差1.48.采用国际上认可度较高的综合暴露吸收生物动力学模型(IEUBK)和成人血铅模型(ALM),计算我国居住用地和工业/商业用地土壤环境铅基准值分别为282 mg.kg-1和627 mg.kg-1,略低于英美等国.参数敏感性分析表明,我国儿童平均铅暴露量明显高于发达国家且暴露场景与欧美发达国家有明显不同.我国亟需开展环境铅暴露与儿童血铅含量相互关系研究,制定基于血铅指标的铅污染土壤风险评估方法导则.     

安全生产三道防线事故防控理论的研究及应用

从当前安全生产的极端重要性及“两个至上”出发,基于K-2/K-3核电项目事故防控实践,结合墨菲定律分析,揭示小概率事件在长周期项目建设中会变成大概率事件,故仅靠事故预防一道防线是不够的,还必须以纵深防御的理念在事故基准事件发生后采取事故缓解、事故救援措施作为事故防控的第二、第三道防线;随后通过引入基准事件及事故后果分析了事故的构成特性及事故公式（A=B+C）,创新性的提出“三道防线事故防控理论”模型及其要点、内涵,并分析了第二道防线在K-2/K-3项目事件案例中所发挥的作用,阐述了三道防线的应用举例以及实施途径。该理论的有效应用,使得K-2/K-3项目实现自开工以来至临时验收核电建设全周期无重伤及以上生产安全事故2 958 d的安全绩效,不仅表明其能够为事故防控工作提供新的视角和理论指导,也能为我国核电工程及其他行业领域的安全管理提供经验借鉴。     

水生态基准方法学概述及建立我国水生态基准的探讨（Methodologies for Deriving Water Quality Criteria to Protect Aquatic Life（ALC）and Proposal for Development of ALC in China: A Review）

水生态基准的研究和制定对于控制进入水环境污染物的种类和数量,保护水体生物多样性及整个水生态系统的结构和功能具有重要意义.论文对不同国家和地区现有的主要水生态基准推导方法进行了概述,并从基准保护目标、数据的收集与评估、基准的计算方法等几个方面对各国水质基准推导方法进行了比较.参照国外水质基准的推导过程及我国水生态系统的特征,探讨了合理可行的水生态基准保护目标、计算方法及推导流程,并对我国水生态基准的推导中可能存在的问题进行了讨论.     

安徽省石塘湖过去百余年湖水总磷浓度的定量重建

湖水总磷浓度对湖泊富营养化有很好的预警作用,历史湖水总磷浓度的定量重建能揭示湖泊营养演化历史.依据安徽省石塘湖沉积物钻孔的高分辨率硅藻研究结果,结合长江中下游湖泊硅藻-总磷转换函数模型,定量重建了其过去百余年来硅藻组合演替与历史湖水总磷浓度的变化过程.结果表明:石塘湖硅藻经历了从颗粒直链藻(Aulacoseira granulate)优势组合(1867-1981年)向富营养属种高山直链藻(Aulacoseira alpigae)优势组合(1981年以来)的变化.1981年以前,水体ρ(总磷)为50～60μg.L-1,湖泊一直维持在中等营养水平;1981年之后水体ρ(总磷)呈现明显升高趋势(＞100 μg·L-l),硅藻组合以高山直链藻占绝对优势,同时伴有喜好富营养环境的属种如极微小环藻(Cyclotella atomus)、梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、谷皮菱形藻(Nitzschia palea)和汉斯冠盘藻(Stephanodiscus hantzschii)等的增加,标志着湖泊富营养化的发生.20世纪80年代以来,农业及城市生活污水排放、农业化学肥料的大量使用以及过度养殖是硅藻种群转变和富营养化发生的主要根源.增温在一定程度上也影响着硅藻群落变化和富营养化的加重.根据重建的硅藻-水体总磷浓度结果,提出石塘湖治理的营养物基准水体ρ(总磷)为60 μg·L-1,为该湖整治和修复方案的制定提供可参考的目标,也为当地大量类似湖泊的治理提供重要参考.