基于底栖动物生物完整性指数的黄河干流生态健康评价

黄河为世界上最长的多沙河流,全河段水沙异质性及其生态健康的空间差异明显。本文基于黄河干流全河段44个断面春秋两季(2019年)底栖动物的系统调查数据,构建黄河底栖动物生物完整性评价体系。该体系融入指示水沙过程变化的ASPT指数及EPT分类单元个体相对丰度,且参照点与受损点得分差异显著,适用于多沙河流生态健康评价。评价结果显示:黄河干流亚健康及以上状态的断面占比为秋季(75.0%)高于春季(54.5%);自源区沿河而下,底栖动物生物完整性指数值呈下降趋势;库区断面底栖动物生物完整性指数低于临近自然河段。回归分析表明,黄河干流底栖动物生物完整性指数与盐度、总氮、城镇及农田用地占比呈显著负相关,与林地及草地占比呈显著正相关。本研究结果可为黄河生态保护与管理提供科学依据。

水生生物监测质量保证、质量控制与标准化:动态与展望

水生生物监测是流域水生态状况评价的重要基础,监测数据的准确性和可靠性直接影响水生态环境质量评价与流域水生态管理成效。目前我国水生生物监测质量保证和质量控制体系尚处于持续完善的阶段,关键环节的控制要求和质控目标等亟待明确和细化。本文总结了欧美发达国家水生生物监测质量保证与质量控制体系建设中的经验,通过梳理我国水生生物监测工作基础与进展,较为系统地提出了适合我国现状的水生生物监测质量保证与质量控制体系标准化建设对策建议,包括实验室内部和外部质量保证与质量控制、水生生物监测质控数据库、人工智能识别和环境DNA新技术质控要点等标准化建议,为实现水生生物监测业务化运行,准确评估我国流域水生态质量状况的变化提供技术支撑。

1988-2021年洞庭湖大型底栖动物完整性评价及环境压力影响分析

为客观跟踪洞庭湖水生态环境质量,掌握洞庭湖水生生物完整性状况和变化趋势,支撑长江流域水生态考核工作的开展,基于洞庭湖30多年(1988—2021)的大型底栖动物群落特征数据,构建洞庭湖大型底栖动物完整性指数(BIBI)。基于完整性评价结果,采用多元逐步回归分析识别30多年间影响洞庭湖B-IBI的主要环境因素和贡献率。以低压力期(1988—1994年)底栖动物特征确定参照状态,构建的B-IBI由总分类单元数、甲壳类和软体类分类单元数、H指数、总密度和BI指数5项核心参数构成;同时确定出5项参数的期望值,并建立起B-IBI评价的标准:B-IBI≥6.34,优秀;4.75≤B-IBI<6.34,良好;3.17≤B-IBI<4.75,中等;1.58≤B-IBI<3.17,较差;B-IBI<1.58,很差。经B-IBI在低、高压力组的箱线图分析,进一步验证了该指数的辨别力和适用性。根据研制的B-IBI评价标准,得到洞庭湖B-IBI从1988年的6.99(优)下降到2021年的2.97(较差),表明洞庭湖底栖动物完整性呈现显著的下降趋势。相关环境因素的分析显示,同期洞庭湖的综合营养状态指数、总氮和叶绿素a均呈现显著上升态势。对B-IBI和环境因子的响应关系分析表明,B-IBI与总氮和叶绿素a呈显著负相关,多元逐步回归分析表明总氮解释了大型底栖动物完整性变异的56.1%,和叶绿素a共同解释了变异的61.3%。营养盐增加对洞庭湖大型底栖动物完整性的变化起到较大程度的驱动作用。构建的B-IBI评价标准在洞庭湖具有较好的适用性,可为长期跟踪湖体完整性变化及分析水生态状况变化提供有价值的科学依据。建议在长江流域重要水体的保护中,在持续控磷的同时,加大对氮污染影响的关注,增加对总氮的管控力度,并将总氮纳入国家和地方水生态环境监管体系。

中国流域水环境生物监测体系构成和发展

分析了国外水环境生物监测体系的构成和特点;总结了中国生物监测的发展历程、基础、存在问题和发展需求;提出了体系发展的总体发展目标,即以流域为单元,以各级支流为监测区段,发展以实现流域水环境生态完整性评价为目的的综合监测体系;同时,着重介绍了重点发展内容:建立以市级站为核心的监测网络;建立包含4个板块的核心业务监测能力;开展生物监测业务标准化建设;进一步完善水环境质量评价报告。对全国监测系统生物监测体系的构成和发展提出建议:在总体发展目标指导下,完成构建水环境生物监测技术体系、构建全国水环境生物监测网络体系、建立数据管理与评价平台及建立运行保障体系4个分目标,实现中国环境管理以"污染防治"为重点到以"生态健康"为目的的转折。

松花江流域水生态环境质量评价研究

采用生物完整性指数（IBI）法评价松花江流域的水生态环境质量。对25个候选生物参数进行敏感度分析、Pearson相关性分析,最终筛选出由总分类单元数、EPT分类单元数、EPT密度、敏感种分类单元比例、敏感物种数量、Hilsenhoff生物指数（HBI）6个核心参数构成的IBI评价指标。采用95%分位数法建立了IBI评价标准,将IBI评价结果划分为5个等级：大于35.84为优,26.88-35.84为良好,17.92-26.88为一般,8.96-17.92为较差,小于8.96为很差。结果表明,建立的IBI评价方法适用于松花江流域水生态环境质量评价,松花江流域各位点30.0%生物状况为优和良好,23.3%为一般;46.7%为较差和很差,说明流域内近一半区域的水生态质量存在不同程度的受损。流域生境质量主要处于一般-良好的状态;水质处于轻度污染。

松花江流域水生态环境中生物与生境和化学要素间的关联性研究

利用2012年松花江流域生物、生境和水质的调查数据,采用生物完整性指数(IBI)评价松花江流域的水生态环境质量,并着重对IBI评价结果与生境质量、水质间的关系及生物与生境和化学参数间的相关关系进行了分析。结果表明,松花江流域IBI评价结果与其生境质量存在显著正相关,与水质评价结果基本一致。生境质量及大多数生境参数均与多项生物参数间存在显著/极显著的相关关系;其次,COD、CODMn、BOD5、TN、TP等超标化学因子也与多项生物参数存在显著/极显著的相关关系,说明生境受损和有机污染压力是引起松花江流域水生态环境质量变化的主要压力。为恢复和改善松花江流域的水生态质量,研究建议针对流域生境质量和超标化学污染开展相应的保护和控制措施。

淮河流域安徽段水体成组生物毒性评价

在淮河流域安徽段某区域采集了3个地表水样和12个地下水样,通过大型溞急性毒性(活动抑制)、微核及SOS/umu试验,分析了这些水样的急性毒性及遗传毒性。结果表明,急性毒性测试中,该区域地表水及大部分地下水的急性毒性均未超过US EPA废水排放毒性的控制要求(0.3 TU),有2个位点的地下水样毒性当量为0.31 TU,超过限值;经t-test分析,地表水的急性毒性显著高于地下水。SOS/umu检测中,2个地表水样和7个地下水样的结果呈阳性,表现出DNA损伤效应,其诱导率IR在(2.20±0.063)^(3.36±0.067)之间,对应的致癌风险P基本处在10-6~10-7水平。微核检测结果表明,3个地表水样具有较严重的染色体损伤效应,9个地下水样表现为阴性。总之,该区域地表水急性毒性及遗传毒性相对较高;部分浅层地下水也存在一定程度的急性毒性和遗传毒性,致癌风险处在可接受范围,但仍可能对周围居民的健康产生潜在威胁;而深层地下水没有检测到任何毒性效应。研究为周边居民饮水安全和人体健康提供了基础信息。

生物综合毒性分析仪的毒性测试方法及适用范围研究

比较研究了三种常用便携式生物综合毒性分析仪测定重金属及有机污染的灵敏度,初步提出了仪器使用注意事项及建议使用范围。结果表明,基于生物发光原理的Toxscreen-II和Deltatox仪器对重金属污染敏感,Toxscreen-II测得Hg、Cr(VI)、As的EC50值分别为0.0082、0.07、4.41mg/L;基于化学发光原理的Eclox对有机污染敏感,Eclox的EC50(苯酚)为1.21mg/L。鉴于综合毒性分析仪中等毒性检测限高于我国地表水标准限值,建议该类仪器更适用于环境污染事故中污染水体的毒性初筛判定。

水生态环境质量评价体系研究

流域水生态环境质量评价体系是为流域环境管理提供基础数据,协助管理者开展流域保护措施的重要技术支持。该文深入剖析了发达国家典型水生态环境质量评价体系,归纳分析了其体系框架、构成特点、方法适用性和借鉴意义。结合前期研究基础,对评价体系的技术内容进行了完善和补充,明确了参照点位的选择原则,补充了评价方法选择的技术路线,提出了增设和实施不同监测计划的方案,最终提出生态环境质量评价技术体系框架。

生物完整性在时间尺度趋势分析中的偏差和校正研究——以松花江流域为例

以松花江流域为对象,利用2012-2015年底栖动物调查数据及生物完整性指数(index of biotic integrity,IBI)评价结果,定量分析并阐释了IBI(基于参照位点法)在时间尺度趋势分析中产生的偏差和影响,提出采用校正系数r(r表示参数赋分计算中,比较年参数基础值相对初始年参数基础值的倍数)及初始年数据对IBI结果进行校正的方法.研究表明,正向参数(干扰越大分值越低的参数)参照组2013-2015比较年的值较初始年(2012年)呈现不同程度升高,反向参数(干扰越大分值越高的参数)受损组值呈现下降.同时,正向参数和反向参数的r值分别分布在1.1~4.9和0.7~0.8之间,参照组/受损组参数的95th年度间变化显著,参数赋分环节的记分偏差不可忽略.在评价标准划分环节中,最差及优良区域占比的差异达10.0%~13.4%,偏差对趋势分析的干扰显著.2012-2015各年度IBI经校正后,评价达良好-优状态的区域占比较校正前高4.3%~13.3%,评价为很差状态的区域占比较校正前低6.7%~30.0%.完整性评价中关键环节产生的偏差可显著影响时间尺度趋势的分析和判定,基于校正的评价方法可以初步解决完整性评价在趋势分析中产生的偏差干扰问题.

美国水环境生物监测体系及对我国生物监测的建议

综合分析了美国水环境生物监测体系的框架,对相关法律法规、生物监测技术体系的构成,包括生物种群/群落调查、毒性试验、微生物测试、鱼组织污染物分析的主要内容与开展意义进行了较为系统的描述。对我国深入开展水环境生物监测提供了一些参考借鉴,建议完善法律法规;更新方法体系,完善质量标准;逐步拓展生物监测能力。

环境空气中气态和颗粒态总氟化物分析方法优化

对双层磷酸氢二钾浸渍滤膜采集-氟离子选择电极测定环境空气中1、24 h气态和颗粒态总氟化物的方法进行了优化研究。方法采用小流量采集(24 h采样流量为16.7 L/min,1 h采样流量为50 L/min),解决了现有方法在样品采集上的问题,优化了样品制备中超声提取和静置方法。采样体积为3、24 m^3时,方法检出限分别为0.5、0.06μg/m^3,测定下限分别为2.0、0.24μg/m^3。实际样品测定,采样1 h时,加标回收率为87.9%~109%;采样24 h时,加标回收率为80.2%~99.3%,平行样测定的精密度为0.3%~2.9%,方法精密度和准确度良好,适用于环境空气中氟化物的测定。

生物毒性测试在环境与健康综合监测中的应用

环境与健康监测是针对环境中有毒有害污染物污染特征和水平,对人体及相关生物健康的影响,及其两者间关系开展的系统监测。文章介绍了环境健康领域在我国的监测评价技术现状和发展方向,重点分析了生物监测技术,尤其是生物毒性测试技术在环境健康综合监测中的应用;总结了毒性测试技术的特点、在化学品、工业废水、环境水体、饮用水等各类水体中的应用研究情况。为加快我国环境健康综合监测体系的建立和完善,建议开展生物测试技术的应用,以更好支撑环境与健康风险的管理和决策。

美国水环境生物监测体系及对我国生物监测的建议(续)

综合分析了美国水环境生物监测体系的框架,对相关法律法规、生物监测技术体系的构成,包括生物种群/群落调查、毒性试验、微生物测试、鱼组织污染物分析的主要内容与开展意义进行了较为系统的描述。对我国深入开展水环境生物监测提供了一些参考借鉴,建议完善法律法规;更新方法体系,完善质量标准;逐步拓展生物监测能力。

重金属环境污染事故现场检测方法的优化与准确性研究

基于阳极溶出伏安法原理的便携式重金属检测仪是重金属环境污染事故现场监测的重要手段,可在事故现场对Zn,Cd,Pb,Cu,Hg,As等进行快速定量分析测定。对便携式重金属检测仪现场快速分析方法进行了优化研究,并与实验室分析方法进行了系统比对。优化方法拓宽了定量分析范围,使Cd,Pb,Cu的定量范围调宽到校准点浓度的10%～10倍(即0.02～2.00mg/L);Zn的定量范围调宽到校准点浓度的10%～250%(即0.02～0.50mg/L);Hg的定量范围为达到校准点浓度的20%～2倍(即0.005～0.500mg/L),满足μg/L-mg/L级不同浓度的分析。优化后方法性能数据表明,Zn,Cd,Pb,Cu,Hg,As的检出限在6×10-4～4×10-3mg/L,RSD小于6%,RE在-18%～20%,基体加标回收率为72%～120%。比对数据显示与实验室标准方法相比,该方法的检出限,与ICP-AES相当,优于AAS火焰法;RSD与其两者相当,准确度略低于此两者,鉴于该方法测定时间短,仪器可便携,更适用于污染事故重金属的现场测定。

5-氨基乙酰丙酸对中华稻蝗(Oxya chinensis)的杀虫活性及对3种酶活性的影响

【目的】研究5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,ALA)对中华稻蝗(Oxya chinensis)的杀虫活性及对3种酶活性的影响。【方法】以中华稻蝗4龄若虫为试验材料,用不同剂量的ALA(A1:250mmol·L-1;A2:450mmol·L-1;A3:750mmol·L-1;A4:1000mmol·L-1)处理中华稻蝗,观察其对中华稻蝗的毒性效应和对其体内乙酰胆碱酯酶(AChE)、谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性的影响。【结果】不同剂量ALA处理组中华稻蝗死亡率依处理剂量呈现上升趋势,高浓度处理组A3、A4的死亡率分别达到66.19%和80.21%;LD50值为3.61(3.29～3.93)mg·g-1虫重(95%置信范围)。生化研究结果显示,最高浓度A4处理组雌、雄虫体内AChE活性分别较对照组下降了51.53%和42.65%,差异显著(P<0.05);GPx活性分别较对照组下降了42.82%和43.85%,差异显著(P<0.05)。同时,中华稻蝗GSTs活性随ALA处理剂量升高而增高,A4处理组雌、雄虫体内GSTs活性分别较对照组升高了171.05%及97.42%,差异显著(P<0.05)。【结论】ALA对雌、雄中华稻蝗均有明显的毒性效应;ALA可引起AChE和GPx光失活,从而导致中华稻蝗神经传导受阻同时抵御氧化损伤的能力下降;高剂量ALA激活GSTs,可引发昆虫对光毒性物质的自身反馈抵御反应。

我国流域水生态完整性评价方法构建

流域水生态完整性评价是指通过对水生态系统中不同水生态指标(生物和非生物)的监测以及由数学方法综合形成的综合评价指数,来反映水生态系统完整性状况。近年来,世界各国水环境管理政策发生了变化,开始强调生态保护,重视水体的生态质量。中国现行的常规理化监测指标(如COD、氨氮、BOD5)很难满足水环境管理的需求,难以全面准确地反映水环境质量变化的趋势。因此,在借鉴欧美发达国家流域水生态完整性评价方法的基础上,结合中国目前监测现状以及流域水环境管理需求,构建了包括物理生境指标、理化指标、水生生物指标在内的流域水生态完整性监测与评价方法,以期为中国流域水质目标管理技术体系的业务化运行提供可资借鉴的技术支撑,实现从单一的化学指标监测转向综合的水生态系统监测,实现流域水生态完整性的监测与评价。

河流水生态环境质量评价方法研究与应用进展

河流生态质量的监测和评价是从河流生态系统健康状况的角度对河流质量进行的评价。河流生态健康的评价已经向多要素多指标综合、多种评价方法(预测模型法、生物完整性指数、多要素综合评价)、流域尺度方向发展。该文重点介绍了国外评价体系产生的背景和研究基础,分析了广泛应用的几类评价方法的特点、在不同国家和流域的应用情况以及各方法的应用前景,分析了国内开展河流生态质量评价研究的发展过程、阶段性研究进展和应用案例,并根据目前研究基础评述了我国评价体系现存问题及应用前景,为河流生态质量评价体系的建立及发展方向提供建议和参考。

液相色谱-二极管阵列检测器/离子阱质谱法检测水中的5种微囊藻毒素

建立了一种液相色谱-二极管阵列检测器(LC-DAD)/离子阱质谱(IT MS)对水中5种微囊藻毒素(micro-cystins)的分析方法。水中的微囊藻毒素经固相萃取富集和净化,经LC分离后,采用DAD和IT MS定性分析,DAD定量分析。在优化的条件下,水中5种微囊藻毒素的检出限为0.1μg/L;3个质量浓度加标水平(0.2、0.8和5μg/L)的平均回收率为52.2%～115.2%,相对标准偏差为1.2%～10.0%。该方法从紫外吸收光谱和质谱角度同时进行定性定量分析,可用于地表水和饮用水中多种微囊藻毒素的检测。

我国环境应急监测技术方法和装备存在的问题及建议

总结了近期我国环境污染事故的新特点,从应急监测技术路线、技术方法 2个方面分析我国环境应急监测技术支撑体系的现状,对当前应急监测仪器装备现状进行深入调研,提出应急监测技术支撑体系和应急监测仪器装备及技术方面存在的问题及建议。