甲氧氯的水质基准、沉积物质量基准及生态风险评价

甲氧氯(methoxychlor,MXC)作为一种有机氯杀虫剂,由于在农业生产中的广泛应用,使其在水环境和沉积物中的检出频率均较高,并且对各种水生物种均具有毒性作用。因此,制定中国MXC水质基准(water quality criteria,WQC)和沉积物质量基准(sediment quality criteria,SQC),并开展生态风险评估,对保护中国水生生物至关重要。基于收集和筛选的17种水生生物的急性毒性数据和10种水生生物的慢性毒性数据。选取物种敏感性分布(species sensitivity distribution,SSD)模型的最佳拟合对WQC进行推导,MXC对水生生物的短期水质基准(SWQC)和长期水质基准(LWQC)分别为0.75和0.11μg/L。通过相平衡分配法,在WQC的基础上进一步推导出SQC,沉积物质量基准高值(SQC-H)和沉积物质量基准低值(SQC-L)分别为0.73和0.11 mg/kg。此外,通过收集中国地表水和沉积物中的MXC暴露浓度数据,利用风险商值法(risk quotients,RQ)进行生态风险评价,结果表明我国部分区域的地表水和沉积物存在一定的生态风险。本文的结果将为中国水生生物保护和降低MXC生态风险提供有价值的参考。

一致性沉积物质量基准(CBSQGs)及其在近海沉积物环境质量评价中的应用

基于结合几种单个沉积物质量基准的一致性沉积物质量基准(Consensus-Based Sediment Quality Guidelines,CBSQGs),以毒性效应预测准确度高、普适性强等优点近几年来逐渐发展成为主要的沉积物质量评价工具之一.本文阐述了CBSQGs的构建原理,分析了其评价结果的可靠性以及方法的优劣.CBSQGs通过对几种具有相似评价目标的单个基准值取几何平均来获得各种致污物的化学浓度生物效应值,并以此预测沉积物毒性.样品毒性检验结果表明CBSQGs能够可靠地预测样品生物毒性效应的缺失.对于沉积物样品,还可以通过计算平均可能效应浓度商数(mean PEC Quotients,mPECQ)评估CBSQGs的毒性预测能力.同时,本文还针对CBSQGs在世界不同海域的应用情况与存在的不足,提出了相关改进建议,以期为我国近海沉积物环境质量评价方法的研究提供借鉴.

应用相平衡分配法建立污染物的沉积物质量基准

以污染较为严重的天津某污水库的表层沉积物为对象,应用热力学相平衡分配(EqP)法,初步探讨了该水体沉积物中4种重金属(Cd,Cu,As,Hg)和2种有机氯农药〔滴滴涕(DDT)、六六六(HCH)〕的沉积物质量基准(SQC)推荐值.其中,基于我国地表水水质基准的4种重金属Cd,Cu,As和Hg的SQC推荐值分别为4.3,86,218和0.45 mg/kg;基于美国环境保护署(US EPA)的保护水生生物水质基准的2种有机氯农药(DDT和HCH)的SQC推荐值分别为18.0和0.27μg/kg.通过与不同国家制订的SQC值进行比较发现,地区间的SQC值相差较大,说明在SQC值的确定过程中存在诸多不确定因素.所推算出的几种污染物的SQC值均接近所有数据的中间值,表明其可为该水体沉积物的风险评估提供依据.

水体沉积物质量基准研究现状

沉积物质量基准是对水质基准的补充,对水质管理具有重要意义。目前国际上沉积物质量基准计算方法有十几种。对各种方法的理论基础、数据需求、适用范围等方面进行了概述之后,综合分析了各种方法的理论基础。研究结果认为,应将建立沉积物质量基准的方法分为以生物效应数据为基础的生物效应数据库法和以相平衡分配原理为依据的相平衡分配法。而根据统计方法不同,生物效应数据库法又分为单值基准、双值基准和三轴图法。同时还对美国、加拿大、荷兰、英国、澳大利亚和新西兰的沉积物质量基准研究发展和应用概况进行了分析。结合我国实际情况认为,依赖于大量生物效应数据的生物效应数据库法,目前在我国的适用范围有限,只能用于推导少数几种污染物的基准值。相平衡分配法具有可靠的理论基础而且不需要大量的生物效应数据,具有很大的发展潜力。因此,对于目前沉积物质量基准研究处于初级阶段的我国,更适合使用相平衡分配法计算污染物沉积物质量基准。

非离子有机物淡水沉积物质量基准推导方法——以林丹为例

沉积物质量基准是对水质基准的补充,对水质管理有重要意义。国际上有多种建立沉积物质量基准的方法,其中,相平衡分配法是美国环境保护局推荐使用的方法之一。相平衡分配法利用污染物的沉积物-水平衡分配系数(Kp)和水质基准中污染物的最终慢性毒性值(FCV)计算污染物的沉积物质量基准值(SQC)。当缺乏污染物的沉积物生物毒性效应数据时,该方法是行之有效的方法,并适用于计算foc>0.2%的沉积物中logKow≥3的非离子有机物沉积物质量基准(foc为沉积物中有机碳含量,Kow为辛醇/水分配系数)。本文以林丹为例,对利用相平衡分配原理计算非离子有机物淡水沉积物质量基准的方法进行了阐述,并最终得出林丹的淡水沉积物质量基准值为0.019μg.g-1(以干质量计),有机碳含量标准化后的林丹沉积物质量基准值为1.65μg.g-1(以单位质量的有机碳计),该结果明显高于北美地区林丹的沉积物质量基准值。物种分布差异是造成不同区域同一污染物沉积物基准差异的重要因素之一。

沉积物质量基准在生态风险评价方面的应用

为全面了解北江中上游河流沉积物中重金属含量水平及其对水生生态系统的风险影响水平，在北江干流及其主要支流共采集了25个沉积物样品，测试了Cu、Pb、Zn、CA、Ni、Cr、As、Hg共8种重金属元素，采用生物响应型淡水沉积物质量基准作为评价标准，对调查河段的沉积物重金属污染造成的生态风险影响水平进行分析与评价。结果表明：北江中上游河流沉积物中多种金属元素的含量已超出必然产生负面生态效应的浓度，其中生态风险影响水平最高的是CA，其次依次是Hg、As、Pb、Zn；北江主要支流中以马坝河的重金属生态风险影响最突出，其次是浈江和瀚江。采用生物响应型沉积物重金属质量基准值进行生态风险评价是可行的，具有简单、直观、可靠的特点。

基于筛分水平浓度法的洞庭湖沉积物质量基准初步分析

基于2013 2015年调查获取的129个洞庭湖表层沉积物和底栖生物的调查数据,应用筛分水平浓度法初步探讨了洞庭湖沉积物几种重金属沉积物质量基准的推荐值.结果表明,洞庭湖沉积物砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、铅(Pb)和锌(Zn)含量均值为17.2、2.63、56.9、32.4、38.4和96.3 mg/kg(DW);筛分水平浓度法获取的洞庭湖沉积物As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn质量基准分别为11.97、1.13、42.03、19.17、23.63和67.54 mg/kg(DW).通过与不同国家及地区指定的重金属质量基准推荐值以及本地区采用其他方法推导的重金属基准推荐值进行比较,推算出本研究获取的6种重金属沉积物质量基准推荐值接近所有数据的中间值.对于洞庭湖流域,不同方法获取的沉积物重金属质量基准具有可比性.然而,鉴于用于推导沉积物质量基准的数据采集涉及的区域较为有限,且除了重金属污染外,影响底栖生物分布的因素较为复杂,导致获取的沉积物重金属质量基准推荐值存在一定的不确定性.

水体沉积物质量基准问题的研究和进展

本文阐述了建立沉积物质量基准的意义、用途及最新进展。介绍了建立沉积物质量标准的可能途径,重点讨论了三种常见的建立方法的发展现状和前景。

根据SSD推导PFOS沉积物质量基准及其在生态风险评估中的应用

沉积物中蓄积的PFOS(perfluorooctane sulfonate,全氟辛烷磺酸)对水体生态环境具有潜在的危害.为了合理评估沉积物中PFOS的危害,探究了沉积物中PFOS对摇蚊(Chironomus kiiensis)、钩虾(Hyalella azteca)、霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)等底栖生物的毒性效应;同时,以毒性试验结果和搜集的PFOS相关毒性数据为基础,利用SSD(species sensitivity distributions,物种敏感度分布法)推导PFOS沉积物质量基准;最后,将基准值与从文献中搜集得到的我国七大水系沉积物中w(PFOS)进行比较,以评估PFOS风险.结果表明:①沉积物中PFOS对摇蚊的毒性效应最为显著,其96 h、10 d、21 d毒性试验中LC 50分别为0.894、0.770和0.536μg/g(以干质量计,下同);10 d毒性试验中w(PFOS)最高值为156.5μg/g时,钩虾未出现显著死亡,21 d毒性试验中LC 50为70.5μg/g;在w(PFOS)最高值分别为112.4和76.4μg/g的10和21 d毒性试验中,霍甫水丝蚓均未出现显著死亡.②沉积物中PFOS的CMC sed(急性基准值)为28.6μg/g,CCC sed(慢性基准值)为0.060μg/g.③我国七大水系96.0%的沉积物中w(PFOS)低于CCC sed;其余的沉积物中w(PFOS)高于CCC sed但低于CMC sed,这些采样点主要分布在黄河中下游和长江下游.研究显示,我国七大水系沉积物中PFOS总体风险较低,但黄河中下游和长江下游沉积物中蓄积的PFOS可能具有潜在的风险,需要给予更多的关注.

锑的淡水沉积物质量基准初探

我国未建立锑(Sb)的淡水沉积物质量基准(freshwater sediment quality criteria,SQCfw)。锑的沉积物毒理学数据有限,本文通过分配实验获得宏观分配系数K m=165.22ρw^-0.319,将锑在水中的浓度转化为锑在沉积物中的含量。在20个毒理学数据的基础上,采用物种敏感性分布法(species sensitivity distributions,SSD)并选取Logistic模型将其拟合,得到锑的SQCfw为37.80 mg·kg^-1。本文同时为SQC的建立提供了基于生物毒性的方案。

基于相平衡分配法的店埠河沉积物重金属质量基准研究

以店埠河为研究对象,采用校正后的相平衡分配法推导了店埠河沉积物中5种重金属(Cr、Cu、Zn、Cd、Pb)的沉积物质量基准(SQG)值,并分析了各金属结合相对不同重金属沉积物质量基准的贡献。结果表明:店埠河沉积物中Cr、Cu、Zn、Cd和Pb的沉积物质量基准值分别为318.80、122.24、1326.99、7.88和31.43 mg/kg;各金属结合相对不同重金属的沉积物质量基准值的贡献存在差异,细颗粒物(粒径<63μm)对店埠河5种重金属沉积物质量基准值的贡献率为24.49%~48.93%,其中对Cr、Zn和Cu的沉积物质量基准值的贡献最大。酸可挥发性硫化物对Cu、Zn、Cd和Pb的沉积物质量基准值的贡献率分别为2.11%、0.22%、50.13%和21.67%,主要决定着Cd的SQG。总有机碳和残渣态对这5种重金属SQG的贡献率较低,均不足3%。

太湖和辽河沉积物重金属质量基准及生态风险评估

以太湖、辽河的表层沉积物为研究对象,运用相平衡分配法(EqP)初步探讨了两流域沉积物中4种重金属(Cd,Cu,Pb,Zn)的沉积物质量基准(CSQC)推荐值,并对两流域沉积物中的重金属进行了生态风险评估.根据美国国家环境保护局(US EPA)基于水生生物对重金属的最终慢性毒理水平的淡水水质基准,制定了太湖及辽河4种重金属(Cd,Cu,Pb和Zn)的沉积物质量基准推荐值分别为6.42,55.3,20.6和201.5 mg/kg及5.42,52.8,18.9和177.7 mg/kg.通过与不同国家及地区制定的CSQC值进行比较,推算出4种重金属的CSQC值大都接近所有数据的中间值.从沉积物固相和间隙水相2个不同的角度对沉积物中重金属进行的生态风险评估表明,两流域的大部分区域同步可提取重金属(SEM)与酸可挥发性硫化物(AVS)含量的差值大于0,而Σi[CTi]/[CSQC,i]值与Σi[CIW,i]/[CCCi]值均大于1,说明在整体上两流域沉积物中的重金属存一定的生态风险.由于未考虑各金属元素之间的拮抗或协同等作用以及底栖生物敏感性的问题,所使用的生态风险方法在评价生态风险方面可能会相对有所偏差.

河流沉积物重金属污染质量控制基准的研究 Ⅱ.相平衡分配方法(EqP)

以重金属污染严重的江西乐安江表层沉积物为对象，利用热力学相平衡分配法（ＥｑＰ）和相关基础数据库，研究探讨了该流域沉积物中重金属污染的数值型质量控制基准（ＳＱＣ）．结果表明，铜矿采矿活动导致某些江段沉积物中铜实际污染程度远高于相应的ＳＱＣ水平．另外，由于沿江中、小工矿企业废水的随意排放，同样造成附近沉积物中铅、锌、铬等重金属含量不同程度地超出各自的基准数值．此ＳＱＣ的建立为制订该流域沉积物质量管理标准（ＳＱＳ）及污染治理措施提供科学依据．

应用生物效应数据库法建立沉积物重金属质量基准的初步研究——以渤海锦州湾海洋沉积物为例

应用当前国际上最被广泛接受的生物效应数据库法尝试建立了渤海锦州湾初步的沉积物重金属(Cu、Pb、Zn、Hg)质量基准,同时从三个角度对所得的基准进行了检验,检验结果表明,计算所得的基准与其定义的生物效应基本一致.

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。

湖泊沉积物质量基准研究进展

当前湖泊沉积物污染问题日益引起广泛关注,建立切实可行的沉积物环境质量基准,是对受污染沉积物进行科学评价和有效治理的重要前提。本论文介绍了沉积物质量基准的概念和国内外在该领域的最新研究进展,阐述了建立沉积物质量基准的主要方法,并对当前沉积物质量基准存在的关键问题和未来研究前景进行了分析。作者认为,当前亟待开展复合污染条件下的沉积物环境质量基准研究,应注重数值型沉积物质量基准和生物响应型沉积物质量基准的有机结合,加快建立沉积物毒性试验的标准方法体系,加强沉积物污染物的赋存形态与迁移转化规律研究,探索建立符合我国区域特点的沉积物质量基准理论、技术和方法体系,提高沉积物质量基准的准确性、针对性和适用性。

建立水体沉积物重金属质量基准的方法研究进展

利用20世纪90年代以来加拿大、美国佛罗里达、澳大利亚、新西兰、英国、荷兰及中国香港等国家和地区水体沉积物质量基准研究的最新资料,综述了建立水体沉积物重金属质量基准的方法研究新进展,重点介绍了目前国际上广泛采用的用于制定沉积物质量基准的两种方法—基于生物效应数据库的响应型阈值法(生物效应数据库法)和基于分配模型的相平衡分配法.

pH对沉积物中五氯酚毒性的影响及其质量基准值推导

PCP(pentachlorophenol,五氯酚)是一种可电离有机化合物,pH会影响水体中PCP的毒性.为准确评估沉积物中PCP的生态风险,通过研究不同pH下沉积物中PCP对河蚬(Corbicula fluminea)、泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)、伸展摇蚊(Chironomus riparius)等底栖生物的毒性效应,探讨沉积物中PCP生物毒性与pH的关系.基于毒性试验结果和搜集筛选文献中报道的PCP生物毒性数据,利用物种敏感度分布法推导PCP沉积物质量基准,进而对我国淡水水体沉积物中PCP风险进行评估.结果表明:①沉积物中PCP对底栖生物的毒性均随pH的升高而降低,pH为6.5~8.5时,沉积物中PCP对河蚬、泥鳅、伸展摇蚊的96 h-LC 50值分别为2.99~7.64、8.05~8.76、10.50~22.30μg g;对泥鳅的30 d-LC 10值为0.26~0.80μg g,对伸展摇蚊的21 d-EC 10值为0.28~0.54μg g.②推导获得PCP依赖于pH的沉积物质量基准函数,即CMC sed(急性基准值)=e 0.204pH-2.96、CCC sed(慢性基准值)=e 0.204pH-5.85,当pH为7.0时,CMC sed、CCC sed分别为0.217、0.012μg g.③我国主要淡水河流、湖泊沉积物中99.0%的采样点w(PCP)低于该研究推导的CCC sed,仅有1.0%的采样点w(PCP)介于CCC sed与CMC sed之间.研究显示,我国主要淡水水体沉积物中PCP总体风险较低,个别地区沉积物中PCP可能存在潜在的生态风险,需要引起重视.

水体沉积物环境质量基准建立方法研究进展

近20年来,不同的研究机构和研究者先后提出了多种水体沉积物环境质量基准建立方法,这些方法大多产生于北美地区,都是以底栖动物为保护目标,直接或间接地以污染物的生物效应为依据,可划分为2类:即基于沉积物毒性试验、现场生物效应观察和效应发生频率统计的方法;基于平衡分配理论,污染物在沉积物固相—间隙水相间的分配关系的方法。各种方法都有其适用范围和局限性。目前研究中存在的主要问题是:无法明确污染物—生物效应间的因果关系,难以确定影响污染物生物有效性的因素及其影响程度。因此,至今还没有提出一种可广泛应用的沉积物环境质量基准建立方法。建立统一的沉积物毒性试验、测定标准,提高数据的可靠性,重视不同基准建立方法的结合,将是今后研究的重点和发展方向。

鄱阳湖沉积物重金属质量基准研究及其生态风险评估

为有效保护鄱阳湖流域水环境质量和水生态系统健康,对鄱阳湖19个采样点的表层沉积物样品及其孔隙水中的4种典型重金属(Cu、Pb、Zn、Cd)含量及赋存形态进行了测定,利用相平衡分配法(EqPA)初步探讨了沉积物重金属质量基准,并以此为评价标准,采用潜在生态风险指数法对鄱阳湖沉积物重金属生态风险进行评估。基于物种敏感度分布(SSD)法确立的重金属水质基准,建立沉积物重金属质量基准低值(SQC-L,Cu、Pb、Zn、Cd的SQC-L分别为57.37、49.40、98.51、2.74mg/kg)和高值(SQC-H,Cu、Pb、Zn、Cd的SQC-H分别为140.86、710.45、189.06、47.20mg/kg),经过对比分析,推荐采用SQC-H和SQC-L为鄱阳湖流域沉积物重金属质量基准。以SQC-L为评价标准,采用潜在生态风险指数法,对鄱阳湖19个采样点的生态风险进行评估,发现鄱阳湖流域受到了一定程度重金属污染,主要集中在南部湖区,具有一定的生态风险。