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在大多数受污染的环境中都存在着多种污染物共存的现象。研究这些污染物之间的相互作用及其对所在生态系统的共同效应,即复合污染问题,是目前环境科学和生态学的一大挑战。区域生态系统的复杂性,使得研究区域生态系统的复合污染相当困难,同时也使得区域生态风险评价难以开展。
本研究采用实验室模拟的方法,探讨了2,2’,4,4’-四溴二苯醚(BDE-47)与十溴二苯醚(BDE-209)单独和复合条件下暴露不同时间(48h、21d)对大型溞(D。Magna)不同层次生物标志物(繁殖率、死亡率、活动抑制率、心率、ChE、GST、CAT酶活性等)的生态效应。并且通过这些试验数据以及跳虫的相关试验数据构建区域生态风险评价模型(DSM)。应用DSM模型对PBDEs对长江重庆段流域的生态风险进行评价,同时使用相对区域生态风险评价模型(RRM)对相同区域进行生态风险评价,通过该案例评价DSM、RRM的优缺点。
结果显示急性暴露(48h)后,BDE-47对大型溞48h活动抑制率的EC50为112.5μg/L;BDE-47对心率影响较弱。相比之下,BDE-209对大型溞48h活动抑制率无任何影响,但大幅增加大型潘的心率。BDE-47和BDE-209对大型溞活动抑制率的影响表现出一定的拮抗效应,并且BDE-209浓度越高,拮抗作用越强。而对心跳速率,BDE-209与BDE-47的复合效应表现为协同效应。
经过慢性暴露(21d)试验,单一BDE-47对大型溞存活率和生殖均有较大影响。BDE-47在一定程度上抑制了母溞ChE和GST的活性,但抑制率均不高。BDE-47大幅度诱导了CAT的活性,并呈现一定的剂量效应关系。BDE-209显著抑制了母溞ChE酶活性和GST酶活性。BDE-209大幅度诱导了CAT的活性,并在本研究低浓度情况呈现一定的剂量效应关系。BDE-47与BDE-209复合污染对大型溞的死亡率、繁殖率的影响均表现为拮抗作用;对母溞ChE酶活性表现为拮抗作用,且BDE-209是影响母溞ChE酶活性的主要污染物;对母溞GST酶活性表现为协同效应;对母溞CAT酶活性表现为先诱导后抑制。
在以上试验数据的基础上,结合相关跳虫试验数据构建了大型溞-跳虫区域生态风险评价模型(Daphnids-Springtail model,DSM)。该模型有机地结合了毒性试验数据和宏观地学、土地利用类型等数据,使用多层次生物标志物进行区域生态风险评价。这使得评价结果更加接近实际情况。
应用DSM模型预测2012年PBDEs对长江上游重庆段流域生态风险。结果显示重庆主城区及主城区下游的长江流域相对风险等级最高,而绝对风险值较大的为主城区所在的区域。
本研究使用目前应用广泛的RRM模型对2006年,2010年同一区域长江上游重庆段流域生态风险进行评价。结果显示2010年该研究区域的相对风险值低于2006年。最大的风险源由2006年的农业用地变为2010年的城市和工业用地。在风险受体中,水体质量的风险始终较大。