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水质基准是制定水质标准的科学依据和理论基础,也为生态风险评价过程(效应评价)提供基础数据。反过来,生态风险评价的结果为最终水质标准的制定提供重要依据。从保护生物多样性的角度出发,制定水生态基准必须考虑不同生物分类和营养级别的各种水生生物;并且物种多样性存在地理分布差异,从而影响不同地区的物种敏感度分布。因此,区域水生态毒理学数据是制定水生态基准的科学基础。
本研究在综述国内外水生态基准方法学的基础上,提出以保护我国特有水生态系统完整性为目标的水生态基准方法;发展了制定我国水生态基准的技术路线、程序方法,包括:数据的筛选与评价,基准的计算方法以及最后的定值。进一步结合案例研究,以三种氯酚(2,4-二氯苯酚,2,4,6-三氯苯酚和五氯苯酚)为目标化合物,以太湖流域为研究对象,通过数据库整理以及实验室测定获得了三种氯酚对本土代表性水生物种的急性、慢性毒性数据。提出了基于区域水生态毒理数据的三种氯酚的水生态基准值,并对我国地表水中三种氯酚进行了多层次生态风险评估。此外针对生殖毒性类化合物的特殊性,对生殖毒性类化合物的生态风险评估进行了初步的探讨。主要研究成果包括以下几点:
比较三种氯酚类化合物对中国本土物种和非中国本土物种敏感性差异,结果显示2,4,6-三氯苯酚和五氯苯酚基于本土物种推导的预测无观察效应浓度(PNECs)小于非本土物种推导的结果,本土种敏感于非本土物种。2,4-二氯苯酚对本土物种和非本土物种的敏感性差异较小。应用不同的基准计算方法(评估因子法、美国EPA推荐公式法、物种敏感度分布曲线法(SSD))分别计算三种氯酚类化合物的水生态基准值。结果显示评估因子法推导的基准值比较保守,并不适合用于水生态基准的推导。SSD方法由于可以选择具体的保护百分数和置信度更适合推导水生态基准。推荐以SSD法推导的基于区域水生态毒理数据的水生态基准值为保护太湖水生生物的建议基准值,2,4-二氯苯酚,2,4,6-三氯苯酚和五氯苯酚最终的短期暴露基准(SEC)分别为415、490和17.5μg/L,长期暴露基准(LEC)分别为44、57和6.0μg/L。
通过全国范围地表水中污染物检测结果以及本土物种的慢性毒性试验结果,对我国地表水中的三种氯酚类污染物(2,4-二氯苯酚,2,4,6-三氯苯酚和五氯苯酚)进行从简单商值法到复杂概率风险评估的多层次的生态风险评估。结果显示我国地表水中的五氯苯酚存在潜在的风险(风险水平为0.1),而2,4-二氯苯酚和2,4,6-三氯苯酚的风险可以忽略。概率风险评估能够通过定性和定量的比较暴露浓度和效应浓度之间的概率分布来表征风险,优于简单的点评估方式因而适合于高层次的生态风险评估。
针对水环境中越来越多的生殖毒性类化合物,以壬基酚为例,基于不同的测试终点(生存、生长、生殖、生化以及分子生物学指标)推导其PNECs值。其中以生殖毒性为测试终点的结果最为敏感,其PNECs值范围为0.18~0.92μg/L,其结果比USEPA制定的壬基酚水生态基准值(主要基于生存和生长指标)低一个数量级。我国地表水中壬基酚存在潜在的生态风险,对5%和1%水生生物造成生殖影响的概率分别为14.2%和76.5%。从不同的区域来看,长江流域的风险水平明显高于其他流域。因此,传统测试终点、传统评估因子法不适合生殖毒性类化合物水生态基准的推导及生态风险评估。