吡虫啉的本土物种敏感性分布及水质基准研究

吡虫啉是一种新烟碱类杀虫剂,环境中吡虫啉的残留会对水生生物产生潜在的慢性毒害作用,然而我国目前尚缺乏吡虫啉的淡水水生生物基准。为了构建吡虫啉的水质基准以及评估其对本土水生物种的生态风险,搜集筛选了吡虫啉对我国本土淡水水生生物的急慢性毒性数据,获得了来自5门14科的共21种急性毒性数据和来自5门11科的共15种慢性毒性数据。选取Log-normal和Log-logistic两种分布模型分别对毒性数据进行拟合以得到吡虫啉的物种敏感性分布。拟合优度检验结果表明Log-normal分布对急性和慢性数据均有更好的拟合效果。吡虫啉对我国本土水生物种的短期水质基准为6.95μg/L,长期水质基准为0.47μg/L,可作为保护我国水生生物的水质基准。采用风险商值法评估了吡虫啉在我国主要流域地表水的生态风险,结果显示研究区所包括流域地表水中78.95%的水体为低风险水体,15.79%的水体为中风险水体。本研究结论可为吡虫啉水质标准制定、水生生物保护和水生态环境管理提供科学依据。

重金属对淡水生物生态风险的物种敏感性分布评估

应用生态风险评价中的物种敏感性分布(SSD)方法构建了6种常见重金属元素(Cd,Cu,Hg,Pb,Zn和Mn)对淡水生物的SSD曲线.在此基础上,计算了6种重金属对不同生物的5%危害浓度(HC5)及其不同暴露浓度对生物的潜在影响比例(PAF),比较了脊椎动物和无脊椎动物(包括鱼类,甲壳类等)对6种重金属的敏感性以及不同重金属的急性生态风险(简称生态风险),并且评价了3个典型水体中常见重金属的联合生态风险.结果表明,6种重金属元素的HC5值的大小顺序为Cu<Cd<Hg<Zn<Pb<Mn.浓度小于10μg/L时,Cu,Hg和Cd的生态风险差异不大.在10μg/L的暴露浓度下,Cu、Hg和Cd均使全部物种中超过5%受到影响.随着浓度升高,Hg和Cu的生态风险迅速增大并超过Cd.当浓度达到1000μg/L,分别有88.31%和86.32%的物种会受到Hg和Cu的损害.Zn在浓度为10μg/L时生态风险接近于Cd,随着浓度升高其生态风险要低于Cd.Pb和Mn的生态风险相对较小.当重金属元素的浓度在不同的范围时,不同生物的敏感性大小顺序会发生变化.Hg对脊椎动物和鱼类以及Cu对无脊椎动物和甲壳类的生态风险较大.典型水体重金属生态风险的评估结果表明,黄河口的重金属联合生态风险明显高于长江铜陵段和杭州西湖.

应用物种敏感性分布评估重金属对海洋生物的生态风险

应用生态风险评价中的物种敏感性分布(species sensitivity distributions,SSD)方法构建了8种常见重金属元素(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Pb、Zn)对海洋生物的SSD曲线。在此基础上计算了8种重金属对海洋生物的5%危害浓度(HC5)及其不同暴露浓度对海洋生物的潜在影响比例(PAF),比较了海洋脊椎动物和无脊椎动物对8种重金属的敏感性以及不同重金属的急性生态风险。结果表明,重金属对甲壳类的生态风险均比鱼类大。8种重金属元素对所研究的海洋生物全部物种的HC5值的排序为Pb>Mn>Zn>Cr>Cu>Hg>Cd>As。暴露浓度小于10μg·L-1时,Cr和Hg的生态风险差异不大。在10μg·L-1的暴露浓度下,As、Cd、Cu和Hg均使全部物种中超过10%的生物受到影响。随着浓度升高,不同重金属的生态风险有不同幅度的增大,当浓度达到1000μg·L-1时,分别有82.49%、87.31%和85.90%的物种受到As、Cu和Hg的损害。不同生物的敏感性顺序会随重金属的浓度范围发生变化。

基于物种敏感性分布(Burr-Ⅲ)模型预测Cd对水稻毒害的生态风险阈值HC_5

Burr-Ⅲ型分布是一种灵活的分布函数模型，对有害物质产生毒性的物种敏感性数据有很好的拟合效果。本研究采用水培实验研究了我国常见的17种不同水稻对Cd毒性的剂量-效应关系，结合Burr—Ⅲ物种敏感性分布模型对不同水稻Cd毒性的物种敏感性分布频次和基于保护95％水稻品种的Cd毒性阈值HC5进行了预测。结果表明：水培条件下，随着Cd处理浓度（0．30 - 6．0mg·L^-1）的增加，水稻对Cd富集系数（SCV）明显下降，而转运系数（TF）呈现出增加的趋势，总体而言，杂交品种水稻对Cd的转运系数高于常规品种水稻。不同水稻对Cd胁迫的半抑制浓度阈值（EC50）变化范围为0．552—24．01mg·L^-1，不同水稻品种EC50相差1．18-43．49倍，10％抑制浓度（EC10）变化范围为0．033～1．624mg·L^-1，不同水稻品种EC50相差1．758-49．21倍。不同水稻对Cd的毒性呈现出明显的敏感性差异特征，Bur-Ⅲ分布模型预测结果表明，基于保护95％的水稻品种，Cd的10％抑制浓度值（HC5^10%）为0．045mg·L^-1，50％抑制浓度值（HC550％）为0．594mg·L^-1。研究结果为我国水稻Cd污染防治及土壤Cd质量标准的修订提供了依据。

应用物种敏感性分布评估多环芳烃对淡水生物的生态风险

阐述了利用物种敏感性分布进行生态风险评价的原理与方法,构建了淡水生物对8种常见多环芳烃(蒽、芘、苯并[a]芘、荧蒽、菲、芴、苊、萘)的物种敏感性分布;在此基础上,计算了这8种多环芳烃对不同类别生物的HC5(Hazardous Concentration for5%of the species)阈值,预测了不同浓度多环芳烃对生物的潜在影响比例PAF(Potentialaffected fraction),比较了不同类别生物对多环芳烃的敏感性,以及多环芳烃对淡水生物的生态风险,并对以红枫湖、黄河、白洋淀为代表的中国典型水体中的多环芳烃进行了联合生态风险评价.结果表明:1)当污染物浓度达到10μg·L-1时,半数多环芳烃的风险超过了5%的阈值;当浓度上升到100μg·L-1时,只有萘和苊没有显著生态风险.2)对于芴和荧蒽,无脊椎动物更为敏感;而对于萘,则脊椎动物更敏感.3)通过HC5值比较和SSD曲线图比较,可得出污染物对所有物种的生态风险大小依次为:蒽>芘>苯并[a]芘>荧蒽>菲>芴>苊>萘;对脊椎动物风险大小为:荧蒽>苊>萘;对无脊椎动物:蒽>芘>荧蒽>菲>芴>苊>萘.4)多环芳烃在红枫湖、黄河、小白洋淀的生态风险均较低,急性联合msPAF(multisubstance PAF)值小于1%.

应用物种敏感性分布评价敌敌畏对淡水生物的生态风险

敌敌畏是一类重要的有机磷杀虫剂,但其对水生生态的影响至今研究较少。为了评价其生态风险,构建了淡水水生生物对敌敌畏的物种敏感性分布（species sensitivity distribution,SSD）模型,在此基础上,讨论了影响SSD模型的主要因素;并分析了该模型的不确定性;推导了敌敌畏对不同类别生物的5%危害浓度HC5（hazardous concentration for 5%the species）阈值;整理收集了我国重要流域水体中敌敌畏的环境浓度;结合SSD模型计算了对淡水生物的潜在影响比例（potentially affected fraction,PAF）。结果表明：1）不同模型的选择会影响HC5的结果,且Burr III模型拟合结果较好,推导的HC5值为0.37μg·L-1;2）无脊椎动物在敌敌畏低浓度范围内的敏感性明显高于脊椎动物。甲壳类动物与昆虫和蜘蛛类相似,敏感度较高,鱼类则较低;3）应用Burr III模型构建SSD时,参数k值对HC5最为敏感,蒙特卡罗随机模拟得到HC5变化范围为0.05～40.57μg·L-1,均值为5.07μg·L-1;4）敌敌畏对我国淡水生态影响较小,PAF均低于1%,其中黄河和太湖流域敌敌畏的生态风险高于其他河流湖泊,珠江口和南海北部较低。上述研究结果为评价敌敌畏对全国不同水体水生生物的潜在生态风险提供了科学依据。

物种敏感性分布在土壤中镍生态阈值建立中的应用研究

本文利用不同累计概率分布函数拟合了基于中国土壤的17个物种的镍毒理学数据。结果表明,BurrⅢ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。在构建土壤中镍物种敏感性分布曲线时,利用镍生物毒害模型归一化处理能修正土壤性质的影响且可更好地体现物种敏感性差异,相比于未归一化处理的结果更具科学性。在此基础上结合镍的生物毒害模型利用BurrⅢ构建了中国土壤4种典型情景中的物种敏感性分布曲线,同时确定了不同土壤情景下的镍生态阈值,即酸性土壤、中性土壤(包括水稻土)、碱性非石灰性土壤和石灰性土壤的镍生态阈值分别为6.5、47.5、218.8mg.kg-1和120.3mg.kg-(1以土壤中外源镍为单位)。

基于物种敏感性分布的保护海水水生生物的石油烃急性毒性基准研究

溢油污染对水生生物的危害以及分散剂使用对原油毒性的影响一直是溢油应急响应及危害评估时关注的焦点。本研究收集筛选了基于标准测试方法的90组急性毒性数据(LC50/EC50),其中37组毒性数据来自15种油品的水容纳组分(water accommodated fraction,WAF),53组来自11种化学分散剂与15种油品的分散液(chemically dispersed water accommodated fraction,CEWAF),应用物种敏感性分布(species sensitivity distribution,SSD)方法推导了基于水生生物保护的石油烃总量(total petroleum hydrocarbon,TPH)的急性毒性基准值,同时还分析了分散剂和不同暴露方式对原油毒性的影响。结果显示,以名义浓度(nominal concentrations)所表示的毒性结果可能高估分散剂对原油毒性的影响,基于CEWAF和WAF的LC50/EC50所推导的有害浓度(HC5s)差异较小,计算出的保护水生生物TPH急性毒性基准值为0.38 mg·L-1(TPH);鱼类对原油污染的响应明显敏感于甲壳类;同时证明了SSD方法在溢油毒性评估及风险阈值推导中具有可行性和合理性。

应用物种敏感性分布评估三氯卡班对我国淡水环境的生态风险

应用物种敏感性分布(species sensitivity distribution,SSD)方法构建了三氯卡班(triclocarban,TCC)对淡水生物的SSD曲线,计算了TCC对淡水生物的5%急性危害浓度(HC5)。采用对数正态(log-normal)分布模型得到的急性ρ(HC5)=3.85μg·L^(-1),在评估因子(AF)取值为3、急慢性毒性比(ACR)为39.3的基础上,计算了TCC的慢性预测无效应浓度(PNEC)为32.7 ng·L^(-1)。采用商值法对21个有数据报道的典型地表水调查点水体中TCC的生态风险进行评估,结果表明,TCC高风险比例为28.6%,中风险比例为47.6%,低风险比例为23.8%。TCC对我国地表水的影响应该引起关注。

应用物种敏感性分布法分析太湖及天目湖水体的生态风险

采用物种敏感性分布法(SSDs法),应用水生生物急性和慢性毒性数据计算了31种污染物在水中和其中疏水物质在沉积物中的预测无效应浓度(PNECwater和PNECsed),通过收集以往报道的16种污染物在太湖和天目湖的环境浓度,用商值法求得物质的风险商并进行排序.结果发现:蒽、菲、萘、荧蒽、阿特拉津和马拉硫磷在太湖的梅梁湾和五里湖具有很大的生态风险;毒死蜱、三丁基锡氧化物和环己锡虽无环境浓度报道但很有可能具有风险.

环境中重金属和有机污染物的物种敏感性分布研究进展

物种敏感性分布法(SSD,Species Sensitivity Distribution)是一种相对于传统评价因子法具有更高置信度的统计学外推方法,在环境质量基准制定及生态风险评价中得到广泛应用。本文对近年来国内外重金属和有机污染物的物种敏感性分布研究成果进行了综述,阐述了在水体、土壤和沉积物等环境介质中应用SSD方法开展生态风险评价的研究现状,从SSD模型选择、毒性数据点筛选等方面对影响SSD模型不确定性的因素进行探讨,并对SSD方法在生态风险评价领域的应用进行了展望。

基于物种敏感性分布法的生态风险评价研究进展

生态风险评价是认识生态健康和污染物可能对生态环境产生不良影响的重要手段,而物种敏感性分布法是使用较为广泛的评价方法,其核心步骤是筛选出合适物种的毒性数据进行曲线拟合。在简要介绍物种敏感性分布法原理和步骤的基础上,综述了物种敏感性分布法应用的几个关键问题,即物种筛选、毒性数据选择和拟合模型确定。针对特殊水体,提出了基于区域同类型水环境物种对比的物种筛选法和基于水环境历史物种比较的物种筛选法。最后对未来的研究工作进行了展望,指出现有研究的不足和未来研究的方向。

应用物种敏感性分布评估中国近海和福建主要海湾水体重金属生态风险

利用物种敏感性分布(species sensitivity distribution,SSD)方法构建常见重金属元素对海洋生物的SSD曲线,在此基础上,结合实际调查数据,计算了中国近海7种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn)和福建主要海湾6种重金属(As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn)对海洋生物的潜在影响比例(PAF),并分析了各种重金属在相应海区的联合生态风险(msPAF)。结果表明,中国近海水体重金属对海洋生物的生态风险大小顺序为:渤海(20.67%)>黄海(18.39%)>东海(15.94%)>南海(11.26%)。福建主要海湾水体重金属对海洋生物的生态风险大小顺序为:泉州湾(47.44%)>厦门湾(47.16%)>罗源湾(43.03%)>沙埕港(34.65%)>深沪湾(30.34%)>三沙湾(28.64%)>闽江口(20.55%)>诏安湾(20.42%)>兴化湾(18.37%)>湄洲湾(17.24%)。

应用物种敏感性分布评估DEHP对区域水生生态风险

应用物种敏感性分布(Species Sensitivity Distribution,SSD)方法构建了邻苯二甲酸二辛酯(Diethylhexyl phthalate,DEHP)对淡水生物的SSD曲线。在此基础上,计算了DEHP对不同生物的5%危害浓度(HC5),分析比较DEHP对不同生物类别的毒性敏感性差异及其特征,并针对在不同污染物质量浓度下,评价了我国不同地区水体DEHP对不同生物类别的生态风险。结果表明,不同物种对DEHP污染物的耐受范围存在差异,从小到大依次为无脊椎动物<脊椎动物<藻类,这可能与各物种的组别多样性有关,耐受范围越大,表示随着质量浓度增加,风险增大的趋势较缓慢;DEHP对不同物种的HC5从小到大依次为藻类<无脊椎动物<脊椎动物。HC5越小,DEHP对该物种的生态风险越大,其中藻类对DEHP最敏感,其HC5为41.01μg·L-1,从总体上看,DEHP对淡水生物系统的HC5为4 521.46μg·L-1;不同质量浓度值得出的PAF值的大小,反映不同类别生物的损害程度。质量浓度在1 000μg·L-1以下,全部物种的PAF值几乎为0;当质量浓度达1 000μg·L-1时,藻类和无脊椎动物开始受到影响;当质量浓度达10 000μg·L-1时,61.85%和88.04%的藻类和无脊椎动物分别受到影响,全部物种有64.34%受到影响。我国不同地区河流湖库水体水生态风险评估表明其水生态风险极低,PAF接近于0。

应用物种敏感性分布法对太湖沉积物中多环芳烃的生态风险分析

多环芳烃(PAHs)具有高的疏水性,在水体中优先分布于沉积物。采用物种敏感性分布法(SSDs法),依据水生生物慢性毒性数据计算5%物种危害浓度(HC5);并结合欧盟委员会风险评价技术导则(TGD)进而得到沉积物预测无效应浓度(PNECsed),以报道的太湖的沉积物中浓度数据作为预测环境浓度(PECsed);用商值法PECsed/PNECsed进行风险表征,定量分析太湖沉积物中6种PAHs的水生态风险。分析结果表明:6种PAHs的HC5分别为:苯并[a]芘1.026μg.L-1、芘4.553μg.L-1、荧蒽1.940μg.L-1、蒽0.930μg.L-1、芴11.045μg.L-1、萘2.936μg.L-1;萘、蒽、芴和荧蒽为沉积物中具有风险的物质,风险排序为萘>荧蒽>蒽>芴。另外,太湖沉积物2009年6种PAHs的水生态风险小于2004年和2007年。本研究为太湖沉积物PAHs生态基准的建立提供了科学依据和方法。

应用物种敏感性分布评估苯胺的水生生态风险

应用物种敏感性分布(Species Sensitivity Distribution,SSD)方法构建了淡水生物对苯胺(Aniline)的敏感性分布曲线,计算了苯胺对不同生物的5%危害浓度(HC_5),分析比较不同类别生物对苯胺的毒性敏感性差异及特征,并在不同污染物质量浓度下,评价了中国部分水体和突发环境事件中苯胺对不同生物类别所产生的生态风险。结果表明,不同物种对苯胺污染物的耐受范围存在差异,表现为:软体动物<节肢动物<藻类<甲壳动物<两栖动物<蠕虫类<鱼类<纤毛动物<环节动物,耐受范围越大表示随着污染物质量浓度增加,风险增大的趋势较缓慢;苯胺对不同物种的HC_5表现为:甲壳动物<蠕虫类<鱼类<纤毛动物<藻类<环节动物<节肢动物<软体动物<两栖动物。HC_5越小,表明苯胺对该物种的生态风险越大,其中甲壳动物对苯胺最敏感,其HC_5为2.29μg·L^(-1),从总体上看,苯胺对淡水生物系统的HC_5为4.72μg·L^(-1);由不同质量浓度值得出的潜在影响比例(Potential affected fraction,PAF)的大小,反映不同类别生物的损害程度。中国部分水体水生态风险评估表明其水生态风险极低,PAF接近于0;但在山西苯胺突发环境事件中,苯胺对甲壳类、扁平类动物的影响比较明显。

基于物种敏感性分布法的毒死蜱对稻田生态系统生态风险评价

生物敏感性分布法(Species Sensitivity Distributions,SSD)是一种基于单物种测试和概率统计学的、较高级的外推风险评估方法。该方法在国内外均被广泛应用于各种污染物风险评价中。本文选取了采用logistic和normal这2种SSD分布模型,分析了国内外毒死蜱对3组水生生物组合的毒性数据;并且获得各自SSD的HCx值。3组毒性数据分别为:浙江稻田水生生物组,长三角地区水生生物组和美国水生生物组。浙江稻田水生物SSD分布的HC5为:0.32μg·L^(-1)(logistic模型)和0.35μg·L^(-1)(normal模型);HC10为1.50μg·L^(-1)(logistic模型)和1.26μg·L^(-1)(normal模型);HC20为8.13μg·L^(-1)(logistic模型)和5.96μg·L^(-1)(normal模型);HC50为145.44μg·L^(-1)(logistic模型)和115.74μg·L^(-1)(normal模型)。据此判断水稻种植季节,稻田水域毒死蜱对食蚊鱼、鳑鲏、泽蛙蝌蚪、轮虫、常见腹足类和双壳类软体动物以及绝大多数藻类等的风险较小。利用冗余分析研究了生物物种数量、物种组成结构和拟合模型对HCx影响。结果表明:物种组成结构对HCx有较为明显的影响。具体表现为对毒死蜱较为敏感物种数量与HCx存在明显的负相关性;对毒死蜱不敏感的物种则与HCx呈现正相关性。

物种敏感性分布在铊污染淡水生物生态风险评估中的应用

应用物种敏感性分布(SSD)方法构建了铊对淡水生物的SSD曲线。在此基础上,计算了铊对不同生物的5%危害质量浓度(HC5),分析比较铊对于不同生物类别的毒性敏感性差异及其特征,并针对不同污染物质量浓度,评价了北江铊污染突发事件对不同生物类别的生态风险。结果表明,不同物种对铊污染物的耐受范围存在差异,从小到大依次为藻类、脊椎动物、无脊椎动物。这可能与各物种的组别多样性有关,耐受范围越大,表示随着质量浓度增加,风险增大的趋势越缓慢。铊对不同物种的HC5从小到大依次为藻类、无脊椎动物、脊椎动物。HC5越小,铊对该物种的生态风险越大,其中藻类对铊最敏感,其HC5为113μg/L。从总体上看,铊对淡水生物系统的HC5为210μg/L。不同质量浓度值得出的潜在影响比例(PAF)的大小,反映对不同类别生物的损害程度。在100μg/L以下,全部物种的PAF值几乎为0;在质量浓度达100μg/L时,藻类和无脊椎动物开始受到影响;在质量浓度达1 000μg/L时,超过99%的藻类和无脊椎动物受到影响,全部物种有96%受到影响。对2010年北江某突发性铊污染事件中高质量浓度集中区进行生态风险评估,表明该污染河段的生态风险极低,PAF接近于0。

应用物种敏感性分布评估有机磷农药对淡水生物的急性生态风险

构建了4种常用有机磷农药(二嗪磷、对硫磷、杀螟硫磷和马拉硫磷)对淡水生物的物种敏感性分布(SSD)曲线,计算了4种有机磷农药对不同淡水生物的5%危害浓度(HC5)及其不同暴露浓度对淡水生物的潜在影响比例(PAF),分析了4种有机磷农药的急性生态风险,比较了脊椎动物和无脊椎动物(包括鱼类、甲壳类以及昆虫与蜘蛛类)对4种有机磷农药的敏感性,评估了3个典型水体中常用有机磷农药的联合生态风险.结果表明:1)通过HC5和PAF值的比较发现,4种有机磷农药对无脊椎动物的毒性与生态风险明显高于脊椎动物,对甲壳类的毒性与生态风险最大,对鱼类的毒性与生态风险最小.2)通过SSD曲线的对比发现,当对数暴露浓度小于3.5μg/L时,4种有机磷农药对无脊椎动物的生态风险明显高于脊椎动物;而当对数暴露浓度大于4.5μg/L时,其对脊椎动物的生态风险较大.3)在绝大多数暴露浓度下,无脊椎动物比脊椎动物对4种有机磷农药更敏感;在较低暴露浓度下,甲壳类对4种有机磷农药的敏感性较高;而在较高暴露浓度下,昆虫和蜘蛛类对其敏感性较高.4)长江、九龙江和五小川流域水体中对硫磷与马拉硫磷对淡水生物的PAF以及它们的复合潜在影响比例(msPAF)均小于0.5%,生态风险很低.

应用物种敏感性分布评价法对太湖梅梁湾入湖河流交汇处优控有机污染物的生态风险分析

采用物种敏感性分布法(SSDs),对列于美国EPA优先控制名单的14种太湖梅梁湾水体半挥发性有机污染物进行生态风险分析,分别计算急、慢性5%物种危害质量浓度(HC5);并预测环境质量浓度下化合物对生物单一、联合潜在影响比例(PAF)。结果表明:1)总体来说,梅梁湾水体风险较小,慢性-联合生态风险PAF结果从大到小为春季(枯水期,5.22%)、秋季(0.61%)、夏季(0.49%)、冬季(0.33%);2)14种目标有机污染物中需要注意的是六氯苯(PCB)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、蒽(Ant)和苯并[a]芘(BaP)。这是由于PCB急性EIC5(0.131μg·L^(-1))很小,导致其急性PAF最大(秋季3.90%,冬季3.18%);DOP的高质量浓度导致其春季慢性PAF最大(6.81%);Ant、BaP的急、慢性HC5均很小,但两者质量浓度较低,暂时风险较小。因此,建议加强春季污染控制,提高PCB、DOP的控制力度,并密切关注Ant、BaP质量浓度的上升。