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我国典型污染物水质基准研究
更新时间:2016-07-25 来源:《中国科学》 作者:吴丰昌,冯承莲,张瑞卿,李玉爽,杜东阳

摘要:本研究以我国淡水生态系统为保护对象,根据国内外最新的文献和数据库资料收集和筛选了锌、镉、铬(Ⅵ)、苯和硝基苯5种典型污染物的水生生物毒性数据,获得了我国区域保护水生生物水质基准值,并与国外相关基准和我国的相关标准进行了对比,同时总结了我国水质基准研究的关键要点.结果表明:5种污染物的物种敏感度分布存在显著性差异,物种对3种重金属的敏感性大于对2种有机污染物的敏感性.我国锌、镉、铬(Ⅵ)、苯和硝基苯的淡水水生生物急性基准分别为:48.43,0.4218,45.79,2651和1426μgL-1;慢性基准分别为:20.01,0.2428,14.22,530.2和286.2μgL-1.几种典型污染物的基准案例综合对比研究对中国水质基准的研究有重要的示范意义. 

环境中的污染物种类繁多, 分布广泛. 如镉, 作为典型的重金属, 曾引起重大的环境污染事件, 如日本的“痛痛病”等. 锌、铜等, 虽然对人体来说是一种必需的微量金属元素, 但对水生生物来说会产生一定的毒害作用. 有机污染物如硝基苯, 曾在2005 年造成重大的松花江污染事件. 而苯作为一种化工原料, 能够对动物神经和造血系统产生损害等. 可见,这几种污染物均会对环境产生不良效应.水质基准是环保部门制定水质标准、评价水质和进行水质管理不可或缺的科学依据和理论基础[1,2].水生生物基准以栖息于水生态系统中的水生生物为保护目标, 旨在维护水生态系统结构和功能的完整性以及生物的多样性. 不同的生态系统有不同的生物区系, 污染物对不同生物区系的毒性效应也存在差异[3]. 美国、加拿大等发达国家都已开展了水质基准的相关研究[4~9], 而中国水质基准的研究才刚刚开始[10~12].

对我国的实际水体而言, 一些河流、湖泊中锌、镉、铬(Ⅵ)、苯和硝基苯的浓度已接近或超过了我国地表水环境质量标准值[13,14]. 部分水体中这几种污染物的浓度已经对水生生物产生了潜在的生态风险.因此, 本研究通过调查这5 种污染物的淡水水生生物毒性数据, 得出了污染物的水质基准, 并与国外的水质基准进行了比较, 找出水质基准的差异和原因, 进而提出水质基准研究过程中的关键要素. 研究结果可以为我国水质基准的开展提供数据支持, 从而引导我国水质基准工作的开展, 对全面系统地研究其他污染物的水质基准起到一定的启示作用.

1 方法学

1.1 毒性数据选取

本研究主要搜集锌、镉、铬(Ⅵ)、苯、硝基苯对中国淡水水生生物的毒性数据, 毒性数据来自美国环保局ECOTOX 数据库(http://cfpub.epa.gov/ecotox/)和相关文献资料(已发表论文和政府文件等). 数据收集日期截止到2011 年8 月. 获得的数据要根据数据的准确性、可靠性和相关性等评价标准对数据进行评价[9,15]. 数据筛选要求如下: (1) 毒性试验要参照我国和其他国家(如美国)的标准毒性测试方法, 如我国大型蚤和淡水鱼的标准方法等[16,17]; (2) 实验中必须设置对照实验; (3) 在实验开始和结束时必须测定实验物质的浓度, 实测浓度与名义浓度的相对标准偏差要小于20%; (4) 实验过程中应严格控制各个理化参数, 包括温度、溶解氧和颗粒物含量等; (5) 不能使用以蒸馏水或去离子水作为实验用水的实验所得出的数据; (6) 使用同一受试物种所做的急性(或慢性)毒性实验, 如果得出的急性(或慢性)值相差10 倍以上,则需要将边界外的值剔除; (7) 毒性终点的选取: 动物急性毒性终点主要包括LC50 和EC50; 动物慢性毒性终点为无观察效应浓度(NOEC)和最低观察效应浓度(LOEC). 植物毒性针对不同受试物种要求不同.当受试物种为藻类时, 毒性终点应选择96 h LC50 或EC50; 当受试物种为水生维管束植物时, 应采用慢性毒性实验, 毒性终点为NOEC 和LOEC. 如果一个物种有多个符合要求的毒性数据, 则采用这些值的几何均值[18].

1.2 物种选择

所选物种主要包括中国本地物种, 即测试物种是在中国自然生态系统条件下存在的, 而且毒性测试条件符合中国的水环境条件[19]; 也包括部分引进的外国物种, 即这些物种是从其他国家引进的, 虽然不是在中国自然生态系统中存在的, 但已经在中国广泛繁殖, 可以代表中国部分淡水生态学特征, 如日本林蛙、虹鳟等.

版权、出处:《中国科学》

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