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。     

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。     

水环境中藻毒素生态风险的物种敏感性分布评价

藻毒素对人体的健康风险已受普遍关注,然而其对水生态物种敏感性分布的影响尚不明朗。本研究采集已有实验数据,利用种间相关性分析(ICE)模型和物种敏感性分布评估(SSDs)方法,筛选了64个水生生物物种的71组急性毒性数据(EC50),构建水生生物对肝毒素(节球藻毒素、柱孢藻毒素)和神经毒素(类毒素、贝毒素)的SSD方程。在此基础上,计算不同暴露浓度下的潜在影响比例(PAF)以及保护95%物种基础上藻毒素对水生生物的生态风险阈值(HC5),比较不同类别生物对藻毒素的敏感性以及藻毒素对水生生物的生态风险。结果表明:(1)在95%物种保护保证率下,节球藻毒素、柱孢藻毒素、类毒素和贝毒素对全部物种的HC5值分别为74.96、205.39、194.39、0.3μg·L~(-1),贝毒素水生态风险最高,柱孢藻毒素最低。(2)柱孢藻毒素、类毒素对无脊椎动物的HC5值分别为122.93、95.19μg·L~(-1),低于全部物种的HC5值,无脊椎动物受柱孢藻毒素、类毒素影响较其他物种大。(3)物种潜在影响比例可明确表征敏感性,柱孢藻毒素、类毒素在各浓度暴露情景下对无脊椎动物的PAF值均高于脊椎动物,显示无脊椎动物的敏感性较高。     

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。     

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（Assessing Ecological Risks of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons（PAHs）to Freshwater Organisms by Species Sensitivity Distributions）

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%.     

农用地土壤中邻苯二甲酸二乙基已基酯的污染现状及生态风险评估

邻苯二甲酸二乙基已基酯(Diethylhexyl phthalate,DEHP)广泛存在于各种环境介质中,且非常容易累积在土壤环境中,通过多种途径进入生态系统循环,并沿着食物链传递影响人体健康。中国尚未出台DEHP基于农用地安全的生态阈值基准,因此,开展DEHP农用地土壤生态风险和生态安全等研究非常必要。通过从国内外数据库和相关文献中筛选出土壤酶反应活性、植物、无脊椎动物和脊椎动物等15种为代表性物种陆地生物最敏感测试终点毒性数据,应用物种敏感性分布(Species Sensitivity Distribution,SSD)方法构建了DEHP对陆生生物的SSD曲线;计算了DEHP对不同陆生生物的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,并利用风险商(RQ)评价了中国不同地区土壤环境DEHP对不同生物类别的生态风险。结果表明,中国不同地区农用地中DEHP的污染程度差异较大,其平均质量分数范围为0-18.3 mg·kg^-1,平均质量分数较高的地区从高到低依次为：青岛(18.3 mg·kg^-1     

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。     

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。     

影响银淡水生物水质基准的环境因素分析

水质基准是制定水环境质量标准,以及评价、预测和控制与治理水体污染的重要依据。为了系统分析水体硬度、物种门类和地域条件对水质基准的影响,本研究筛选了6门20科25种水生生物的毒性数据,用毒性百分数排序法推导了中国银的淡水生物水质基准。研究结果表明,银的基准最大浓度(CMC)与水体硬度呈幂函数关系,等式为CMC=0.85×e[0.62ln(水体硬度)-4.28]μg·L-1,基准连续浓度为0.02μg·L-1。中国和美国2个不同生物区系研究都表明低等生物(无脊椎动物)比高等生物(脊椎动物)对银离子的毒性更为敏感。由地域条件引起的生物区系和敏感物种差异及基准推导方法的不同也会影响水质基准值。     

地表水中磺胺类抗生素的生态风险评价

抗生素滥用导致地表水中频繁检出抗生素抗性基因,抗生素抗性基因对生态环境和人体健康具有潜在危害。收集整理磺胺甲恶唑(SMX)、甲氧苄氨嘧啶(TMP)、磺胺二甲嘧啶(SMZ)3种磺胺类抗生素的慢性毒性参数数据(NOEC)及其在中国14个不同地表水中的环境检测浓度(MEC),得到SMX、TMP、SMZ的NOEC值范围分别为9.4~2 500、157~200 000、300~200 000μg?L-1,其对藻类、甲壳类、鱼类3个营养级中最敏感的物种分别为大型蚤Daphnia magna、斑马鱼Danio rerio、月牙藻Pseudokirchneriella subcapitata,三者的NOEC值分别为120、157、1 000μg?L-1;地表水中SMX、TMP、SMZ最大MEC分别出现于白洋淀湖(940 ng?L-1)、莱州湾(330 ng?L-1)、九龙江(775.5 ng?L-1)。采用风险评价因子(RAF)和物种敏感性分布(SSD)分别计算出3种磺胺类抗生素的预测无效应浓度(PNEC),RAF法得到的PNEC值分别为12、15.7、100μg?L-1,SSD法得到的PNEC分别为4.674、107.394、255.516μg?L-1。通过风险熵(RQ)法对不同地表水中3种磺胺类抗生素进行生态风险评价,结果显示除了白洋淀湖中SMX的RQ值为0.201,存在潜在风险,其他水域中RQ均小于0.1,说明中国地表水中SMX、TMP、SMZ风险很小或无风险。     

中国典型河湖水体铅的水生生物安全基准与生态风险评价

采用物种敏感度排序法(SSR)对我国铅的淡水水生生物安全基准进行推导,并以太湖为例进行了流域水生生物安全基准推导。对于难以获得的本土生物毒性数据,开展了相应的毒性试验。获得了我国国家与太湖流域铅的水生生物安全基准值,基准最大浓度(CMC)分别为63.92、104.26μg·L-1,基准连续浓度(CCC)分别为1.21、4.06μg·L-1。同时,对我国主要河流以及太湖流域进行了铅的生态风险评价,联合概率曲线法显示影响5%水生生物种类的概率分别为66.22%和43.19%,熵值法则显示中国主要河流存在较大的铅暴露风险,因此,我国铅的潜在生态风险较大,主要河流与太湖流域存在铅污染问题。     

最大累积率识别中国地表水中邻苯二甲酸酯类关键污染物和复合污染生态风险

邻苯二甲酸酯类物质(phthalic acid esters,PAEs)环境存在量大,研究表明其能对水生生物造成寿命减少、发育不良、细胞受损等负效应.因此,为保护水生生物,我国地表水中PAEs的生态风险需要科学评估.本文利用了风险商法(risk quotient,RQ)、最大累积率法(maximum cumulative ratio,MCR)、联合概率曲线法(joint probability curve,JPC)结合毒性当量的概念构建了三层级生态风险评价体系,借此评估了我国地表水中PAEs的分布情况与生态风险.结果显示,我国地表水中共检出19种PAEs,浓度范围为ND—5616.80μg·L^-1.邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(di(2-ethylhexyl)phthalate,DEHP)和邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)环境存在量最高,且DEHP为PAEs风险的主要贡献者.以DEHP为参照物,JPC的结果显示我国PAEs对5%生物造成急性影响的概率为6.25%—24.02%,造成慢性影响的概率为8.05%—27.79%.PAEs对我国水生生态系统,尤其是西北、东北、中部及华东地区存在较高的生态风险.     

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(PNEC-sed),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P...     

低剂量三氯生和三氯卡班对嗜热四膜虫的毒性研究

研究了环境相关浓度水平(μg.L-1)的三氯生(TCS)和三氯卡班(TCC)暴露对嗜热四膜虫的生长抑制效应,并尝试探索这两种新生污染物对四膜虫细胞活性的影响.结果表明,μg.L-1水平的TCS和TCC对四膜虫的生长存在明显抑制作用,24 h-EC50分别为141μg.L-1、728μg.L-1;最低无效应浓度(NOEC)分别为2μg.L-1、30μg.L-1;最低效应浓度(LOEC)分别为4μg.L-1、61μg.L-1.其中,TCC在1—10μg.L-1水平表现出促进作用,可能是hormesis效应的体现.另外,在TCS和TCC浓度达到1000μg.L-1时均对四膜虫细胞膜产生明显损伤;TCS和TCC也影响其溶酶体活性,1μg.L-1暴露2 h时,荧光值(RFU)百分比分别降低至对照样品的88.62%、95.75%.本研究结果有助于进一步从亚细胞和分子水平认识环境污染水平TCS和TCC的生态毒性,也为这两种新生污染物在环境中的生态风险评价提供重要参考依据.     

铜离子对2种沉水植物种植水抑藻效应的影响

为了阐明铜离子对沉水植物化感抑藻作用的影响,利用2种常见且具有明显化感抑藻效应的沉水植物：马来眼子菜和苦草种植水进行了研究,分析了协同加入铜离子的情况下,种植水对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）脆杆藻（Fragilariasp．）和沙角衣藻（Chlamydomonas sajao）等单细胞蓝绿藻生长的抑制效应。铜离子投入量参考污水综合排放标准,综合考虑水生动物和藻类的耐铜毒性范围,在较低的范围内设置4个水平：100、150、200、250μg铜离子每升藻类培养液。研究结果表明,与不同水平铜离子混合后,种植水的抑藻效应出现4种情况,（1）被消除,100μg·L-1铜离子加入后,马来眼子菜种植水对脆杆藻、苦草种植水对铜绿微囊藻的抑制作用被消除。（2）被削弱,马来眼子菜种植水在加入100μg·L-1和150嵋·一铜离子2种情况下,对铜绿微囊藻抑制作用被削弱,加入200μg·L-1铜离子后,对脆杆藻抑制作用被削弱;苦草种植水在加入150μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻的抑制被削弱。（3）无变化,马来眼子菜种植水,分别加入200μg·L-1和250μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻抑制效应不受影响,分别加入150μg·L-1和250μg·L-1铜离子,对脆杆藻抑制效应不受影响;苦草种植水,加入150μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻抑制效应不受影响,加入100μg·L-1和150μg·L-1铜离子后,对沙角抑藻的抑制效应不受影响。（4）被强化,苦草种植水,分别加入200μg·L-1和250μg·L-1铜离子后,对铜绿微囊藻、沙角抑藻的抑制效应均被强化。沉水植物化感抑藻物质主要是小分子的有机物,包括各种有机酸,而铜离子极易和水中的有机物发生络合反应．可能是铜离子与种植水中某些抑藻化感物质发生络合反应导致其抑藻效应受到影响．具体机制有待进一步研究。     

邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)对THP-1细胞IL-1β和MMP-8表达及ROS的影响

为探讨邻苯二甲酸二乙基己酯((DEHP)的细胞免疫毒性作用与机制,采用RT-PCR和ELISA方法,考察了0.05～1μmol·L-1浓度范围内的DEHP对THP-1细胞白细胞介素-1β(IL-1β)及基质金属蛋白酶-8(MMP-8)基因和蛋白表达的影响;采用免疫印迹WesternBlot方法检测DE-HP对ERK1/2磷酸化水平的影响;以2,'7-'二氯荧光素二乙酸酯(DCFH-DA)为荧光探针检测1～50μmol·L-1DEHP对细胞内活性氧(ROS)产生的影响。结果显示,0.05和0.2μmol·L-1DEHP在6h内显著诱导IL-1β和MMP-8基因表达(P<0.05或0.01);0.05～1μmol·L-1DEHP刺激细胞48h,可诱导IL-1β蛋白表达,并表现出明显的剂量-效应关系,线性拟合的确定系数为0.937;0.05μmol·L-1DEHP刺激细胞6或12h,显著诱导MMP-8蛋白表达(P<0.05);0.2μmol·L-1DEHP在15～30min内快速诱导ERK1/2磷酸化;1～50μmol·L-1DEHP浓度依赖性刺激细胞中ROS的产生;ERK/MAPK抑制剂PD98059显著抑制DEHP诱导的MMP-8分泌,但对IL-1β分泌未表现出抑制作用。研究表明,DEHP可能是经ERK/MAPK信号路径诱导MMP-8基因和蛋白的表达,经其他路径诱导IL-1β基因和蛋白的表达,诱导细胞内ROS的产生,从而激发炎症反应,进而损害免疫系统功能引发哮喘等炎症性疾病。此研究结果可为DEHP的暴露风险评估提供参考。     

我国硝基苯的海水水质基准及生态风险评估研究

以一种重要的化工原料硝基苯为研究对象,通过收集、筛选我国本土物种的硝基苯海水生物毒性数据,同时针对我国海区生物特点补充8种典型海洋受试生物的毒理学实验,应用物种敏感度分布(SSD)方法推导了用于保护水生生物的我国硝基苯海水水质基准值。在此基础上,尝试应用2种概率生态风险评估方法初步评估了硝基苯在我国东海椒江口水体中的生态风险。研究结果表明,用于保护我国海水生物的硝基苯水质基准高值为1.42 mg·L-1,低值为0.037 mg·L-1,与应用SSD方法推导的硝基苯淡水水质基准差异不大。商值概率分布法和联合概率曲线法的风险表征结果表明,硝基苯对椒江口中的水生生物存在潜在的生态风险,需要管理部门采取一定的风险管控措施。研究结果有望为我国水质基准、生态风险研究及硝基苯的海水水质标准制定提供参考。