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。

我国流域水生态监测与评价体系研究进展及发展对策

水生态监测与评价是水生态系统管理、保护和可持续利用的基础。20世纪80年代开始,欧美发达国家水环境管理政策开始强调生态保护,重视流域水生态质量,先后开展了以水生生物为核心的河流水生态监测与评价研究计划。然而我国目前流域水环境监测与评价的指标主要以传统的理化监测指标为主,缺乏指示水生态变化的水生生物指标,单一的水质改善无法反映水生态环境好转这一长远目标,不能满足“十四五”水生态环境管理由以水污染防治为主向水环境、水生态、水资源“三水”统筹转变的总体要求。本研究系统分析发达国家和地区(如美国、欧盟、澳大利亚等)水生态监测与评价技术体系与业务化运行方面的先进经验,总结梳理我国水生态监测与评价试点已有的工作基础,分析制约我国当前流域水生态监测与评价的关键问题,从保护目标、管理模式、监测网络、科学研究和公众参与五个方面,提出开展我国流域水生态监测与评价体系构建和业务化运行的有关建议,为准确评估和预测流域水生态质量状况的变化、开展保护修复成效评估提供决策支持和重要参考。

典型地区农用地污染调查及风险管控标准探讨

针对《土壤污染风险管控标准——农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018),提出以土壤中全量浓度筛选值和管控值作为衡量农用地土壤污染风险管控的标准,对湖南省部分稻田农用地土壤及点对点稻米样品中镉、铅、砷、汞的总量和有效态浓度及稻米中含量进行监测,根据重金属总量浓度分为低风险、中风险、高风险3组。结果显示:(1)土壤及稻米中镉含量基本为随着风险级别的升高而增加,铅、砷在土壤和稻米中含量无规律性结果,汞监测结果均为未检出。(2)低风险组稻米镉超标率为12. 0%,高风险组稻米镉达标率为33. 3%,表明利用总量浓度对农用地土壤潜在风险进行分组存在一定的局限性。(3)依据4种重金属在土壤中总量及稻米(早稻)中含量情况,对风险级别进行调整并综合判断:有58个样品为低风险组,占样品总数的68. 2%,超标率为零;有15个样品为中风险组,占样品总数的17. 7%,超标率为80. 0%;有12个样品为高风险组,占样品总数的14. 1%,超标率为100. 0%。调整后评价结果与上述标准的划分目标更接近,能够提高上述标准的准确性和实用性。

长江流域水生态评价指标初步研究

通过调研20世纪90年代以来国外主流水生态评价项目中采用的生境指标,统计了14个类型生境指标的使用频率,并针对不同的河流类型,筛选出物理形态特征、河岸带状况、生境组成、生境复杂性、人类干扰和水质状况等6个类型的11项评价指标,推荐作为长江流域河流生境评价指标。随后,利用层次分析法对国外水生生物评价指标进行了统计分析,并筛选出11项适用指标。基于中国期刊全文数据库(CNKI),以“长江”“水生生物”“水生态”“健康评价”等为关键词进行了检索,收集了2001年1月1日-2021年1月1日期间的研究文献及数据,从中筛选出水生生物评价指标和评价方法研究相关文献共66篇。基于对国内已开展的大量相关研究的归纳统计,以及对国外水生生物评价指标的适用性筛选结果,结合长江流域不同区域特点,有针对性地归纳提出了各区域推荐采用的水生生物评价指标,共包括3类生物类群(藻类、底栖动物、鱼类)和12项评价指标(Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数、硅藻生物指数、Margalef丰富度指数、藻类完整性指数、Goodnight指数、科级生物指数、Hilsenhoff生物指数、多变量海洋生物指数、鱼类完整性指数、鱼类保有指数和河口定居性鱼类种类数)。

微波萃取-气相色谱/串联质谱测定贝中有机磷农药

建立微波萃取-气相色谱/三重四级质谱法同时测定贝类中8种有机磷农药残留的方法。优化仪器分析条件,研究微波萃取溶剂、萃取温度、保持时间对萃取效果的影响。方法的线性关系良好,目标组分的检出限在0.1~0.2μg/g之间。贝类样品加标的回收率在41.2%~105%之间,相对标准偏差在3.3%~19%之间。该方法综合微波萃取快速高效以及气相色谱/三重四级质谱抗干扰强的优势,可用于贝类样品中有机磷农药残留的痕量分析。

基于大型底栖动物完整性指数的辽河流域水生态健康评价

文章以2018年4月辽河流域31个点位(13个参照点,18个监测点)大型底栖动物数据为基础,选取了20个参数进行分布范围、判别能力和相关性分析,确定了构建辽河流域B-IBI(大型底栖动物完整性指数)指标体系的6个参数,分别为总分类单元数、摇蚊分类单元数、EPT百分比、敏感类群百分比、BI指数和ASPT指数。采用比值法统一了6个参数的评价量纲,参数值加和得到B-IBI值。以参照位点25%分位数法建立了辽河流域B-IBI评价标准。结果表明:17个点位为健康,9个为良好,5个为一般,辽河流域整体处于健康一般状态,较2007年辽河流域完整性评价结果有明显改善。

加速溶剂提取-同位素稀释-高分辨气相色谱-高分辨质谱法测定生物样品中82种多氯联苯

我国水产品中多氯联苯(PCBs)的检测方法,主要以6种指示性PCBs和12种二噁英类共平面PCBs为主,仅涵盖有限的PCBs。为更全面地获得生物体中PCBs的浓度水平,深入探讨PCBs在生物体内的代谢和富集特征,进而准确评价PCBs对人类的暴露水平及风险,以鱼和贝类作为生物样品代表,建立了加速溶剂提取-同位素稀释-高分辨气相色谱-高分辨质谱(ASE-ID-HRGC-HRMS)测定生物样品中82种PCBs的方法。比较了振荡提取和加速溶剂提取两种提取方式的回收率和重复性,最终采用正己烷-二氯甲烷(1∶1,v/v)对PCBs进行加速溶剂提取。考察了各流分淋洗液对PCBs的回收率,确定了样品提取液经8 g 44%酸性硅胶层析柱(内径15 mm),90 mL正己烷洗脱的净化方式。样品提取液净化浓缩后进行HRGC-HRMS分析,色谱柱采用DB-5MS超低流失石英毛细管柱(60 m×0.25 mm×0.25μm)。通过优化后的升温程序对化合物进行分离,以保留时间和两个特征离子精准定性,采用同位素内标法定量。结果表明,在0.1~200μg/L范围内,平均相对响应因子(RRF)的相对标准偏差值(RSD,n=7)均≤20%,相关系数(r^(2))>0.99。生物样品中PCBs的方法检出限为0.02~3 pg/g;鱼类中PCBs平均加标回收率为71.3%~141%,RSD(n=7)为2.1%~14%;贝类中PCBs平均加标回收率为76.9%~143%,RSD为1.4%~11%。该方法灵敏、准确、可靠,可以更加全面具体地分析鱼和贝类等水产品受PCBs的污染情况,为国内外开展生物监测提供有效的技术支持,从而服务于相关生态环境管理及履行《斯德哥尔摩公约》。

不同底栖动物采样方法在城市河流中的应用——以胥河为例

为了加强河流水生生物现场监测质量保证和控制,提高水生生物监测数据的准确性,研究了底栖动物监测最具代表性的两种采集方法——彼得逊采样法和篮式基质采样法,于2014年分别对胥河流域5个点位的底栖动物进行了连续12个月的样品采集和鉴定,并统计分析其群落结构特征、生物学评价以及与水质指标的响应特征。结果表明:针对同一采样点采用彼得逊采样法和篮式基质采样法得到的底栖动物物种数、种群密度和群落组成差异较大;两种采样方法的BMWP指数、香浓-维纳多样性指数(Shannon-wiener多样性指数)、Hilsenhoff指数(BI指数)评价等级基本一致,差异不显著,而篮式基质采样法的生物学污染指数(BPI指数)评价等级显著优于彼得逊采样法的评价结果;篮式基质采样法生物学指数与水质五日生化需氧量、化学需氧量、高锰酸盐指数等多项指标有显著的相关性。可见,胥河底栖动物群落结构特征和生物学评价与采样方法的选择密切相关,篮式基质采样法能更准确、客观地评价胥河各采样点位的水生态状况。

Primary investigation of the pollution status of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in water and soil of Xuanwei and Fuyuan,Yunnan Province,China

Lung cancer incidence in Xuanwei and Fuyuan is extremely high. The air pollution, especially indoor airborne PAHs generated by burning smoky coals, has been considered as the most probable reason. The air pollution may affect drinking water and soil through dry and wet deposition. In this study, the concentrations of PAHs in water and soil samples from Xuanwei and Fuyuan were monitored to investigate the influence of atmospheric PAHs pollution on water and soil. No obvious PAHs pollution in water was found in these two areas, indicating that airborne PAHs have no apparent effect on the drinking water (well water). The smoky coal combustion from household and industry, such as the activities related to power plants, coking plants and chemical industries, is responsible for the soil PAHs pollution in these two areas. The soil pollution might be the reemission source and would pose long-term threat to the local environment and health of residents.