用综合生物指数法评价水质

针对单项生物指数评价水质的片面性与不确定性 ,提出了用综合生物指数法评价水质。实验结果表明 ,该方法在综合各种生物指数评价结果的基础上 ,能对某一水体水质作出明确的评价结论 ,且与用理化监测结果评价水质的结论相吻合。

基于DPSIR模型的县域生物多样性综合评估——以江苏省生物多样性本底调查试点县域为例

目前考虑生物多样性的多维评估及其变化的多驱动因素和长期动态模拟预测等研究相对缺乏。鉴于系统性和多层次分析等优点,“驱动力—压力—状态—影响—响应”(DPSIR)框架模型是当前国际上重要的生物多样性综合评估方法。然而,由于数据不足,县域层面的指标构建及赋权仍面临挑战。以2017—2019年江苏省21个生物多样性本底调查试点县域的生物、社会、经济发展、环境等数据为研究对象,探讨适合县域生物多样性评估的DPSIR模型的指标构建和赋权。研究记录了4324个物种(不包括浮游植物和浮游动物),其中陆生维管植物最多(1817种),两栖动物最少(17种)。宜溧山区、滨海湿地和宁镇山脉的6个区县的DPSIR综合指数值要高于其他县域。模型5个因子的权重值依次为:影响、状态、响应、驱动力和压力。模型识别出的5个高权重指标依次为自然保护区面积比、底栖动物物种数、森林面积比、湿地面积比、城镇化率。上述结果表明,保护森林与湿地生境、控制外来入侵物种和减轻城镇化影响是江苏省生物多样性保护未来工作的重点。研究结果为我国县域生物多样性科学评估、保护和管理工作提供了方法参考。

白洋淀底栖藻类与多环芳烃生态风险相关性研究——基于综合生物反应指数法

湖泊富营养化与有机污染物的交互作用是当前国内外研究热点,为了建立富营养化湖泊中多环芳烃(PAHs)生态效应与底栖藻类群落之间的相关关系。本研究以白洋淀为研究区,选取8个国控样点作为采样点,依据人为干扰程度不同将8个采样点划分为3种生境:生境1(S1和S2)主要遭受上游府河废水排放影响;生境2(S3、S6和S8)主要遭受水产养殖和生活污水的影响;生境3(S4、S5和S7)遭受人为干扰较小。分别在2009年4月、8月和11月收集了底栖藻类样品,并测定了白洋淀中15种PAHs。运用RQ_((NC))和RQ_((MPC))等改进风险熵值(RQ)方法计算PAHs生态风险。研究结果表明:(1)底栖藻类群落指标AD、Chl a、Chl b/a、CHL、CYA、APA、GLU、LEU、PSC和AFDW的值在11月最高,其次是8月和4月;就空间分布而言,这些指标值在生境1中最高,其次是生境2和生境3;而Chl c/a和BAC值在8月最高,其次是11月和4月,从空间分布特征而言,这些指标值在生境3最高;(2)相关分析结果表明,Chl a、Chl b/a、CHL、CYA、APA、GLU、LEU、PSC和AFDW的指标与PAHs污染物浓度呈显著正相关,而Chl c/a和BAC指标与污染物PAHs浓度呈显著负相关;(3)就空间分异特征而言,生境1中的ΣPAHs浓度最高,就季节变化而言,PAHs的浓度从4月到8月逐渐增加,而从8月到11月逐渐下降。各类PAHs表现出与ΣPAHs相同的时空变化特征;(4)IBR与RQ_(ΣPAHs(NCs))呈正相关关系(r=0.827,P<0.01);除RQAcy(NCs)外,其他种类PAHs生态风险均与IBR呈相正相关关系(r=0.699~0.899),其中RQ_(BaP(NCs))与IBR显著正相关(r=0.899,P<0.01)。此外,除沉积物TP外,IBR与TSI、水中TN、水中TP和沉积物TN也呈显著正相关(r=0.722~0.862)。因此,在富营养化湖泊中应考虑运用底栖藻类IBR生态监测PAHs污染水平。

基于综合生物标志物响应指数法的尾矿库污染程度评价研究

采用综合生物标志物响应指数（IBR）评价尾矿库污染程度及范围。在尾矿库周边18个采样点采集盐地碱蓬、苦菜、芦苇和地下水潜层水样,分析3种植物中5种生物标志物活性（含量）以及地下水中53种离子浓度。根据每种生物标志物与地下水中离子浓度之间的皮尔逊相关性,筛选芦苇中过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）作为评价指标,将这4种生物标志物响应值用于计算IBR。结果表明,尾矿库周边17个采样点（GW-4未取到样品）的IBR介于5.63~512.37,差异性显著（P〈0.05）,依次为GW-16〉GW-8〉GW-7〉GW-11〉GW-5〉GW-1〉GW-17〉GW-2〉GW-6〉GW-10〉GW-18〉GW-3〉GW-13〉GW-12〉GW-15〉GW-14〉GW-9。IBR评价结果与采样点地下水中污染离子变化趋势及浓度监测结果基本一致。IBR与微核千分率、地下水中各种离子相关性较为显著（P〈0.05）,表明IBR可以直接用于尾矿库的生态风险评价。

基于氧化应激生物标志物的抗生素制药废水生态风险评价

近年来我国制药产业发展迅速,由此产生了大量的制药废水。制药废水尤其是抗生素制药废水的排放,对水环境造成了潜在威胁。以石家庄市某制药厂达标排放的抗生素制药废水为研究对象,将斑马鱼暴露于不同浓度的抗生素制药废水中(体积分数为10%、40%、70%),分别于第3、6、9、12、15天测定斑马鱼肌肉组织中活性氧自由基(ROS)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)和磷酸化组蛋白H2AX(γ-H2AX)6项氧化应激生物标志物的活性或含量,并基于生物标志物测定结果计算基于改进的综合生物标志物响应指数(IBR v2)以评价其生态风险。结果表明:抗生素制药废水的胁迫使斑马鱼肌肉组织产生了氧化应激反应,但不同实验组之间的响应时间存在差异,暴露第6天时,70%实验组的ROS含量、CAT活性、GSH含量、MDA含量和γ-H2AX含量均较对照组发生了显著的变化(p<0.001),响应时间早于10%和40%实验组,表明高浓度抗生素制药废水胁迫能够快速诱导斑马鱼产生氧化应激反应;基于6项肌肉组织氧化应激生物标志物的IBR v2值计算结果显示,达标排放的抗生素制药废水仍具有较高的环境风险,且高浓度的制药废水产生的生态风险更加快速和持久。本研究可为抗生素制药废水生态风险评价和相关排放标准的制定和完善提供参考。

珠江重要河流底栖动物水质生物学评价

2011年和2012年调查了珠江流域66个样点的底栖动物和水化学指标,利用2011年北江11个样点和郁江17个样点的底栖动物群落和水化学指标,采用主成分分析法获得综合环境因子(主成分1和主成分2)。分析36个候选底栖动物参数与环境因子间的相关性,结合参数的分布范围,确定适于珠江流域开展河流生态系统生物学质量评价的3个底栖动物参数:双翅目百分比、刮食者百分比和BI指数,进而构建了珠江流域河流生物学质量评价的综合生物指数及评价等级(清洁、轻度污染、中度污染和重度污染)。66个样点的综合生物指数评价结果显示,珠江流域河流生物学质量以轻度至中度污染为主,占80.3%,清洁占13.6%,重度污染占有6%。研究表明,在珠江流域应用底栖动物开展中大型河流水质生物学评价具有良好的应用前景。

黄土高原退耕坡地不同类型林分土壤生物学活性的研究

选取黄土高原退耕还林树种紫穗槐、油松、侧柏、新疆杨、刺槐和柠条为研究对象,以撂荒坡地为对照,分别测定不同林地土壤微生物量碳、土壤呼吸速率以及土壤酶活性,并通过计算土壤生物学活性综合指数比较不同类型林分土壤生物学活性差异。结果表明,0~60cm各土层中不同林地土壤微生物量碳、呼吸速率和酶活性均较对照显著提高。0~20cm和20~40cm土层,刺槐林地土壤呼吸速率、脲酶和碱性磷酸酶活性均高于其他林地,柠条林地土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性呈现最大值,而土壤微生物量碳分别以刺槐和紫穗槐林地最大;40~60cm土层,刺槐林地土壤呼吸速率和脲酶活性均显著高于其他林地,而土壤微生物量碳、过氧化氢酶和蔗糖酶活性均以柠条林地最大,各林地与对照之间的土壤碱性磷酸酶活性差异不显著（p〈0.05）。土壤生物学活性综合指数表现为柠条〉刺槐〉油松〉侧柏〉紫穗槐〉新疆杨〉对照。在黄土退耕坡地营造人工水保林能够有效提高土壤生物量碳、呼吸速率和酶活性,从土壤生物学活性角度考虑,柠条和刺槐可作为试验区退耕还林的优先选择树种。

应用鱼类生物标志物和IBRv2监测与评价泉州湾石油类污染生物效应状况

以褐菖鲉（Sebastiscus marmoratus）细胞色素P4501A四种生物标志物，即鳃丝EROD活性、肝EROD活性、肝CYP1 A mRNA和肝CYP1 A蛋白为指标，在泉州湾海域选择6个站位（包括1个对照站位），开展了为期两周的野外监测实验，研究了上述生物标志物的变化特征以及它们同表层海水中石油类含量和沉积物物中16种优先监控的PAHs含量之间的相关性，并利用新一代综合生物标志物响应指数法（IBRv2）对监测站位石油类和PAHs污染效应进行了评价．结果显示，不同站位的上述四种生物标志物变化趋势基本一致；生物标志物的变化与相应站位表层水中石油类含量及沉积物中PAHs总含量相吻合；IBRv2分析结果表明，各监测站位IBRv2指数介于1.5-4.2之间，其中2号站环境污染压力最大，4号站最小．在复杂的海洋污染条件下，采用CYP1 A多种生物标志物监测技术能够更加全面反映石油类等污染及其生物效应状况．

考虑地形与生物多样性的InVEST模型及其在县域生物多样性安全格局分析中的应用

县域尺度生物多样性安全格局精细评估可为区域生物多样性保护规划、实施与管理提供科学参考。以粤北山区翁源县为例,采用InVEST生境质量模型,结合区域地形与生物多样性特征,以生境质量指数、地形与生物多样性综合指数为评价指标,开展区域生物多样性安全格局综合评估。结果表明:翁源县整体生境质量指数(HQI)较高,尤其在人为扰动较弱的水系和林区最为明显,生境质量指数较低区集中在建设用地、耕地等人类活动影响强烈区域;地形多样性综合指数(TDCI)与地形起伏度和地形坡度位置指数分布格局较为一致,而与地形湿度指数相对差值分布格局相反;生物多样性指数(BCI)分布格局受到香农-威纳指数物种多样性本底及生物多样性丰富度、人类足迹指数、生物多样性重要度与植被总覆盖度的交互影响;生物多样性综合安全格局指数与HQI、BCI及TDCI分布有较好的一致性,低风险/低脆弱(高安全)区集中在县域内城镇建设用地、交通水利和耕地等人类活动强烈区,高风险/高脆弱(低安全)区主要分布在县域北部、西北部、东南部、东北部自然保护和饮用水源等人类活动干扰微弱区。通过与区域生态保护红线等相关资料进行验证与分析,改进优化后的评估结果更能精细和客观地反映研究区生物多样性安全格局。

砷和全氟辛酸对赤子爱胜蚓的联合毒性效应

将赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)暴露于亚致死剂量的砷酸盐(As(V))与全氟辛酸(PFOA)的单一及复合污染土壤中28d,分析2种毒物的生物积累和蚯蚓体内多种生物标志物的响应特征,以评估As(V)和PFOA的联合毒性效应.生物富集分析结果表明,土壤中As(V)和PFOA的共存可以增加砷的生物积累量,同时减少PFOA的生物积累.随着暴露水平的增加,大多数生物标志物都表现出显著变化,表明蚯蚓生长受到抑制,并产生了氧化损伤.采用综合生物标志物响应指数(IBR)来整合多种生物标志物响应,发现在As(V)与PFOA的单一及复合污染组中均存在显著的剂量-效应关系.之后,结合IBR和两种复合毒性指数,包括效应加和指数(EAI)和浓度加和指数(CAI),以评估As(V)与PFOA之间的毒性相互作用.结果表明,As(V)和PFOA的联合毒性效应取决于As(V)的暴露浓度,As(V)浓度较高时,复合污染在整个效应水平范围内表现为协同作用,而As(V)浓度较低时的复合毒性则随着效应水平的增加表现出从拮抗作用到协同作用的变化特征.As(V)是对蚯蚓生物标志物造成毒性影响的主要污染物,并影响了As(V)与PFOA的联合毒性效应.本文结果为As(V)和PFOA联合毒性的风险评估提供了有价值的信息.

基于综合生物标志物响应指数法评估近岸海洋环境压力——以广西西部沿海为例

2011-2012年，在广西西部沿海设置5个站点，以野生文蛤作为指示生物进行3次采样监测．从个体、细胞和分子水平选择了钻沙所需时间、吞噬能力、溶酶体膜稳定性、血浆三价铁还原力、乙酰胆碱酯酶活性及彗星率6项指标，利用综合生物标志物响应指数模型（IBR），整合上述生物标志物指标，并转化为形象直观的星状图，对调查站点的环境状况进行风险评估．结果表明：各站点的综合生物标志物响应指数值（IBR／n）介于2．30～8．68，茅尾海的环境压力最大，北仑河口最小．虽然不同的生物标志物对污染压力的响应存在差异，但利用IBR可以有效区分文蛤所在区域的环境压力状况．利用生物标志物的监测结果与化学监测结果基本吻合．

六溴环十二烷暴露对红鳍笛鲷脑乙酰胆碱酯酶和组织氧化应激的影响及评价

六溴环十二烷(C_(12)H_(18)Br_6,简称HBCD)是近年来在环境中广受关注的优先污染物和高产量化学品。实验室条件下以红鳍笛鲷为研究对象,选取其脑组织非特异性生物标志物超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transferases,GST)和丙二醛(malondialdehyde,MDA)及特异性生物标志物乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,ACh E)为指标研究了不同浓度HBCD溶液(8.6μg·L^(-1)、43.0μg·L^(-1)和215μg·L^(-1))暴露96 h对红鳍笛鲷脑组织的氧化损伤和神经毒性效应,同时结合综合生物标志物响应指数(integrated biomarker responses index,IBR),对HBCD造成的胁迫水平和毒性效应进行评价。结果表明:HBCD对红鳍笛鲷脑组织中SOD活性和GST活性表现出不同程度的诱导效应,其中暴露初期SOD活性与HBCD浓度呈正相关,但随暴露时间延长与HBCD浓度呈负相关;HBCD对MDA含量和ACh E活性表现出诱导或抑制且存在剂量依赖性,低浓度组MDA含量表现为先抑制后诱导的过程,ACh E活性表现为先诱导后抑制;中浓度组MDA含量和ACh E均表现为抑制效应;高浓度组MDA含量表现为先诱导后抑制的过程,ACh E活性表现为先抑制后诱导。IBR分析结果表明4种生物标志物对HBCD胁迫的敏感性分别为SOD>GST>ACh E>MDA,且中、高浓度组的胁迫效应最明显。

低温对南极假山毛榉光系统Ⅱ的影响

【目的】探究低温对南极假山毛榉Nothofagus antarctica光系统Ⅱ(PSⅡ)的影响,利用综合生物反应指数(IBR)评价法计算低温胁迫下的叶绿素荧光综合指标的可行性。【方法】采取逐步降低环境温度的方法(从25℃降至−25℃),测量并分析南极假山毛榉叶片的相对叶绿素含量和快速叶绿素荧光,计算各温度下植株的综合生物反应指数,综合评价温度降低对PSⅡ光化学活性的影响。【结果】环境温度为15℃时,PSⅡ光化学活性无变化;环境温度为5℃时,放氧复合体损伤,PSⅡ各单位之间的能量流通受阻。低温(−5、−15和−25℃)导致相对叶绿素含量显著降低,PSⅡ供体侧受损加剧,电子传递效率下降,PSⅡ各单位之间的能量流通混乱,热耗散显著增加。各温度处理下植株的综合生物反应指数和相对叶绿素含量与测试温度均表现为显著负相关。【结论】低于−5℃的低温会对南极假山毛榉PSⅡ的光化学活性造成严重胁迫,综合生物反应指数可以综合评价低温胁迫对植株PSⅡ光化学活性和相对叶绿素含量的影响。

原位土壤镉铜铅复合污染对天锡杜拉蚓(Drawida gisti)的毒性效应

为探究河北省保定周边地区重金属(Cd、Cu与Pb)污染土壤对蚯蚓的毒性效应,采用室内培养方法,分别在清洁土(S0)和2种原位重金属[Cd-Cu(S1)和Cd-Cu-Pb(S2)]污染土壤下,研究野生蚓—天锡杜拉蚓(Drawida gisti)暴露7、14和28 d后生物量变化、重金属富集及其生化响应特征。结果表明:1)随暴露时间增加,S1与S2污染土壤下天锡杜拉蚓的生物量均显著下降(P<0.05);2)S1与S2处理下蚯蚓重金属富集系数(BAF)均表现为Cd>Pb>Cu,且S1处理下BAF均大于S2下结果,这与污染土中重金属有效性有关;3)采用IBRv2指数分析蚯蚓体内生化指标(TP、GPx、GSH、MDA和AChE)的变化趋势。前期暴露7 d时S1与S2处理下蚯蚓体内各项生化指标响应剧烈,表现为机体氧化胁迫、脂质损伤、神经抑制和蛋白消耗,GSH与GPx参与解毒过程等现象;14 d时蚯蚓体内各项指标趋于平缓(MDA降低,AChE与GPx活性抑制);28 d时S1与S2处理下蚯蚓响应呈相似趋势(GPx与AChE激活)。根据IBRv2综合指数,S1与S2处理下天锡杜拉蚓IBRv2指数呈先升后降趋势,其中14 d时机体应激反应显著;随着暴露时间的增加,Cd-Cu复合污染土壤对天锡杜拉蚓在生化水平上的毒性效应表现更强。研究结果可为土壤重金属Cd、Cu和Pb复合污染对蚯蚓的生态风险评价提供理论依据。

莱州湾海洋PAHs污染调查与生物监测技术的研究

本文在2018年3、5、8、10月份开展了莱州湾PAHs污染调查和生物监测技术研究。结果表明:莱州湾表层沉积物ΣPAHs范围为197.53~575.73 ng/g d.w.,最低为S4站3月份,最高为S2站10月份;四角蛤蜊软体部为73.43~156.39 ng/g d.w.,最低为S4站3月份,最高为S2站8月份。表层沉积物、四角蛤蜊软体部中PAHs含量均值均呈现S2>S3>S1>S4的变化趋势。通过皮尔逊相关性分析得出鳃丝EROD、SOD、GPx、DNA损伤、LPO和消化盲囊CYP450、EROD、UGT、T-AOC、GPx、DNA损伤、PC、LPO可作为指示莱州湾PAHs污染的现场生物标志物。鳃丝与消化盲囊的IBR分析结果存在差异,鳃丝IBR得分均值呈现S2>S3>S4>S1的趋势,而消化盲囊则为S2>S3>S1>S4。MPI表明S2处于严重污染等级,S3处于轻度污染等级,S1与S4相近处于轻度与良好等级之间,鳃丝、消化盲囊的IBR和MPI结果表现出良好的一致性。其中消化盲囊IBR站点得分均值排序与化学监测结果排序相同,且消化盲囊的指数评价结果与莱州湾沉积物的PAHs含量显著相关。由此可见,综合生物指数分析方法是评估海洋环境污染状况的有效工具。