作為大多數陸源排海汙染物的海水匯,近岸海域承受著巨大的中金環境壓力,海水水質基準指示了海洋環境對特定汙染物受納能力的属铅水质底線,是基准製定海水水質標準的準繩和科學依據。在海洋資源的定值持續利用和海洋環境保護實踐中,海水水質基準起著基礎性的研究支撐作用。而目前,海水我國並沒有建立相應的中金水質基準體係,現行頒布製定的属铅水质水質標準多借鑒於發達國家的生態毒性數據。
據統計,基准2010年我國鉛的定值環境釋放量較2000年增加了2.57倍,由於金屬鉛具有較強生物富集性及神經毒性,研究目前已被世界各主要國家列為“優先控製汙染物”,海水因此,中金根據我國近海水生生物區係的属铅水质特點和汙染控製的需要,開展相應的海水水質基準基礎研究,構建符合我國近海海洋環境特征的海水質量基準,對加強我國海洋環境質量的監測、評價和監督管理;對製定我國海洋環境保護技術政策、標準不無裨益。在歐美主要國家,水質基準研究開展較早,並已發布基於各情景下的水質基準推導技術文件。
近年來,我國在水質基準推導方麵開展了相關工作,並在重金屬、營養鹽、有機汙染物等水質基準應用研究中取得了相應進展。
一、材料與方法
1、海水鉛的水質基準體係建立水質基準的核心是水質基準方法學,即水質基準的定值問題,廣義上,水質基準方法學包括兩部分:其一,基礎毒性數據的獲取方法,即毒理學試驗的相關內容;其二,由毒性數據建立海水水質基準的定值方法。其中基礎毒性數據決定著定值方法,定值方法決定著基準值的合理性。
考慮海域用途的多樣性及與之匹配的分級水質標準,目前各國用於確立汙染物水質基準的毒理學數據主要分為兩類:表征高濃度汙染物短期作用對水生生物不利影響的急性毒性數據;以及表征低濃度汙染物長期作用對水生生物不利影響的慢性毒性數據。相應地,本文采用雙值水質基準體係:海水水質基準高值(HSWC—用於保護海生生物免受高濃度汙染物短期作用的不利影響;海水水質基準低值(LSWC)—用於保護海生生物免受低濃度汙染物長期作用的不利影響及其可能產生的次生效應。
此外,由於汙染物具有生物富集效應,特定汙染物可經由食物鏈進而影響上層營養等級生物;同時根據我國現有的海水水質標準的保護目的:保護海洋生物安全和水產品食用安全。因此鉛LSWC的推導須同時考量汙染物對海生生物長期作用所產生的不利影響,及人群因食用受汙染水生生物所帶來的健康影響。
在此,本文的海水水質基準低值涵括保護水生生物安全和食品衛生兩個子基準:保護生物安全的LSWCbio,以及保護食品衛生安全的LSWCfood,並以LSWCbio和LSWCfood中的低值作為最終LSWC。
2、毒性數據篩選
毒性數據篩選於知網文獻數據庫、USEPAECOTOX及補充毒性試驗。為保證所建立的鉛海水水質基準符合我國海洋生物區係生物對特定汙染物的耐受能力,本文所甄選生物毒性數據皆由棲息於我國境內的海水水生生物的毒性試驗所得,毒性數據甄選原則為:適合的試驗方法,包括對照試驗及水質監控;
以受試生物的死亡或生長作為急性試驗終點,以半致死濃度LC50或半效應濃度EC50表征;
以受試生物幼體早期試驗的畸形率、生長發育作為慢性毒性試驗終點;針對同種生物、不同時長的毒性試驗所得毒性數據,以其幾何均值作為最終采納值;針對同種生物不同生命階段所得毒性數據,以其幾何均值作為最終采納值。
同時,針對模型推導基準,為了能使海水水質基準貼近真實的海洋生境,並考慮營養層級生物對同一汙染物敏感性的差異,以及出於對擬合假設檢驗的考慮,用於推導水質基準的毒性數據須有一定的代表性(如表1所示,以生物門類表示)。在本文設定中,須獲得5個門類生物、8種不同生物的毒性數據用於推導海水水質基準。這5個門類生物為:藻類(包括原生界的單細胞藻類)、節肢動物門(甲殼類)、脊索動物門(魚類)、軟體動物門(貝類等)及其它動物門的水生生物。其中藻類、甲殼類和魚類的毒性數據必須具備。
3、鉛海水基準推導方法
一般地,在保護海生生物安全方麵,水質基準定值方法基於兩個基本的前提性假定:生態係統的敏感性取決於生態係統中最敏感的生物;保護生態係統結構完整便可保護整個生態係統的群落機能完好。
而經由已知的、有限的生物對特定汙染物的毒性數據推定未知的、對特定汙染物“最為”敏感生物的毒性數據,常用的方法有:經驗性的評價因子法和基於數理理論支持的模型外推法。評價因子法的有效性和選擇適用的評價因子在某種程度上強烈依賴於敏感生物的毒性值。其表達形式如式1所示。
式中:AF為評價因子,特別地,相對於淡水生境而言,在海洋生境中的生物種類要更為豐富,由毒性數據外推海水基準的不確定性更大,而與此相反的是,可獲得的海洋生物的毒性數據遠比淡水生物的毒性數據要少,因此歐盟推薦用於海水基準推導的評價因子較之淡水要嚴苛10倍;Min(LC50,NOEC)為毒性試驗中敏感生物的毒性值。
模型外推法的基礎為物種敏感度分布(SSD)理論。基於SSD的模型外推法被歐美主要國家應用於水質基準的推導。模型外推法通過最大似然估計或其他的方法,將汙染物對生物的效應濃度(急/慢性毒性試驗數據)擬合為頻數分布模型,如log-triangular、log-normal或log-logisitic分布;
再由求出的概率分布模型,定義了危害濃度HCp,即在分布模型中,汙染物對生物的效應濃度≤HCp的概率為p。換而言之,在此汙染物含量HCp下,生境中(100-p)%的生物是相對安全的。在人群健康的防護方麵,LSWCfood用於保護人群免受因食用低濃度汙染物長期作用的海洋生物可能帶來的不利影響,其一般由食品衛生標準或汙染物的安全攝入量及生物富集因子反演而得。
聲明:本文所用圖片、文字來源《海水中金屬鉛水質基準定值研究》,版權歸原作者所有。如涉及作品內容、版權等問題,請與本網聯係
相關鏈接:鉛,海水,水質基準