污染生態(tài)風(fēng)險評價-

第十章污染生態(tài)風(fēng)險評價?1生態(tài)風(fēng)險評價是生態(tài)毒理學(xué)的前沿領(lǐng)域之一，是一個預(yù)測人類活動對不同水平的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生有害影響可能性的過程。美國EPA(1992)定義為：生態(tài)風(fēng)險評價是研究一種或多種壓力形成或可能形成的不利生態(tài)效應(yīng)的可能性的過程。它應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)手段，結(jié)合生態(tài)毒理學(xué)等多學(xué)科研究結(jié)果，預(yù)測污染物對生態(tài)系統(tǒng)的有害影響。2?2第一節(jié)

環(huán)境污染與生態(tài)風(fēng)險一、環(huán)境激素與其他化學(xué)品污染問題1.環(huán)境激素最近幾年，環(huán)境激素問題開始引起世界關(guān)注，西方國家將其與臭氧層破壞及溫室效應(yīng)相提并論。環(huán)境激素的污染范圍廣、影響大，直接威脅人類和動物的生存、生長和發(fā)育。關(guān)于環(huán)境激素的影響不斷有新的發(fā)現(xiàn)和報道，特別是針對于某種生物，但是很少有對其進(jìn)行綜合的生態(tài)風(fēng)險評價。3?32.化學(xué)品引發(fā)生態(tài)風(fēng)險的重要源頭是化學(xué)品的環(huán)境危害?；瘜W(xué)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人們生活中，而其中被研究的只有幾百種，僅局限于致畸、致癌方面，有關(guān)內(nèi)分泌、代謝和遺傳的方面不多。在人們?nèi)粘Ｋ佑|的大量化學(xué)品中，如抗氧化劑、洗滌劑、塑料制品等，它們含有環(huán)境激素，對生物體內(nèi)的正常激素功能產(chǎn)生影響。4?4生態(tài)風(fēng)險就是生態(tài)系統(tǒng)及其組分所承受的風(fēng)險。是指在一定區(qū)域內(nèi)，具有不確定性的事故或?yàn)?zāi)害對生態(tài)系統(tǒng)及其組分可能產(chǎn)生的作用。這些作用的結(jié)果可能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的損傷，從而危及生態(tài)系統(tǒng)的安全和健康。5?5二、生態(tài)風(fēng)險及其特點(diǎn)生態(tài)風(fēng)險除了具有一般意義上“風(fēng)險”的涵義外，還具有如下特點(diǎn)：不確定性；危害性；內(nèi)在價值性；客觀性。6?6第二節(jié)

風(fēng)險評價的生態(tài)毒理學(xué)基礎(chǔ)一、概

述生態(tài)風(fēng)險評價是一門多學(xué)科交叉的知識與技術(shù)，它包括環(huán)境化學(xué)、生物學(xué)和生態(tài)毒理學(xué)。其目的是使用有效的毒理學(xué)與生態(tài)學(xué)信息，估計(jì)有害的生態(tài)事件發(fā)生的可能性。生態(tài)風(fēng)險評價不僅僅局限于對化學(xué)物質(zhì)影響的評價，還包括其他內(nèi)容。目前有關(guān)化學(xué)品的生態(tài)風(fēng)險評價工作占主要地位7?7化學(xué)品生態(tài)風(fēng)險評價的過程實(shí)際上就是對毒性試驗(yàn)結(jié)果以及環(huán)境污染狀況的比較和解釋。某種化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中要產(chǎn)生危害，必須具備兩個條件：

①它本身具有對生物產(chǎn)生傷害的性質(zhì)，也就是屬于“有毒”或“有害”的特性；

②它在環(huán)境中的量必須達(dá)到一定水平，而且與生物發(fā)生接觸并被吸收，而導(dǎo)致生物的不良效應(yīng)。8?8·二、毒理學(xué)數(shù)據(jù)的作用圖1.化學(xué)品對水生生物生態(tài)風(fēng)險評價決策樹污染源排放利用模型預(yù)測化學(xué)品水環(huán)境暴露濃度（EEC）進(jìn)行魚（f）、浮游動物（c）、藻類（a）的毒性試驗(yàn)，獲得LC50或EC50風(fēng)險指數(shù)（Q）=EEC/LC50(EC50)Q(f,c)>

0

.1

,Q(a)>

0

.3Q(f,c)

≤0

.001

,Q(a)

≤0

.003高風(fēng)險低風(fēng)險0

.001

<Q(f,c)

≤0

.1

,0

.003

<Q(a)

≤0

.3研究長期毒性計(jì)算t時間后的環(huán)境暴露濃度EEC

（0，t）進(jìn)行慢性毒理實(shí)驗(yàn)，觀測不可見效應(yīng)濃度（NOEC）計(jì)算Q=EEC(0,t)/NOECQ>

0

.1Q

≤0

.0010

.001

<Q

≤0

.001高風(fēng)險低風(fēng)險中等風(fēng)險?9第三節(jié)

生態(tài)風(fēng)險評價及其程序一、生態(tài)風(fēng)險評價的發(fā)展史生態(tài)風(fēng)險評價是近十幾年逐漸興起并得到發(fā)展的一個研究新領(lǐng)域。在20世紀(jì)70年代，各工業(yè)化國家的環(huán)境管理政策是“零風(fēng)險”的環(huán)境管理。在進(jìn)入80年代后，產(chǎn)生了風(fēng)險管理。風(fēng)險管理觀念著重權(quán)衡風(fēng)險級別與減少風(fēng)險的成本，著重解決風(fēng)險級別與一般社會所能接受的風(fēng)險之間的關(guān)系。生態(tài)風(fēng)險評價為風(fēng)險管理提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，因而得到了迅速發(fā)展。1?10(一)環(huán)境影響評價與環(huán)境風(fēng)險評價（1）環(huán)境影響評價環(huán)境影響評價(environmental

impact

assessmEIA)是對某項(xiàng)人類活動將來所可能產(chǎn)生的環(huán)境影響(環(huán)境質(zhì)量變化)進(jìn)行的預(yù)測和評估。目的：為全面規(guī)劃、合理布局、防治污染和其他公害提供科學(xué)依據(jù)。目前在進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)或工程建設(shè)時，都要求進(jìn)行環(huán)境影響評價。1?11環(huán)境風(fēng)險評價，是對某建設(shè)項(xiàng)目或區(qū)域開發(fā)行為誘發(fā)的災(zāi)害以及自然災(zāi)害，對人體健康、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工程設(shè)施、生態(tài)系統(tǒng)等可能帶來的損失進(jìn)行識別、度量和管理。這些災(zāi)害具有一個重要的特點(diǎn)—不確定性。環(huán)境風(fēng)險評價就是要對這些具有不確定性的災(zāi)害事件可能造成的環(huán)境后果，及可能給人類造成的損失進(jìn)行度量和評價。根據(jù)環(huán)境風(fēng)險評價中的風(fēng)險承受者(即風(fēng)險受體)的不同，可以分為對人的健康風(fēng)險評價(healthrisk

assessment)和對生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)風(fēng)險評價

(ecological

risk

assessment)。1?12·（2）環(huán)境風(fēng)險評價(二)生態(tài)風(fēng)險評價生態(tài)風(fēng)險評價(ecological

risk

assessment，是評價所有人類活動對生態(tài)系統(tǒng)可能帶來的影響，它主要研究各種災(zāi)害(包括環(huán)境污染)對生態(tài)系統(tǒng)及其組分的可能影響。這一研究從關(guān)注人類本身擴(kuò)展到生態(tài)系統(tǒng)，對環(huán)境整治、自然保護(hù)和生物多樣性保護(hù)等都具有重要意義。1?13二、生態(tài)風(fēng)險評價的程序1?14受體分析建立評價目標(biāo)（終點(diǎn)），確定存在問題危害分析即接觸-效應(yīng)分析，就是根據(jù)危害識別確定的主要有害物質(zhì)、評價受體、評價終點(diǎn)，研究在不同暴露水平下，受體影響或暴露的危害效應(yīng)暴露分析暴露分析主要包括兩方面的內(nèi)容：一方面是分析進(jìn)入環(huán)境的有害物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化過程，以及在不同環(huán)境介質(zhì)中的分布和歸趨；另一方面是受體的暴露途徑、暴露方式和暴露量風(fēng)險表征風(fēng)險表征是危害分析和暴露分析的綜合，它表示有毒有害化學(xué)品對生物個體、種群、群落

或生態(tài)系統(tǒng)是否存在不利影響(危害)，以及這種不利影響(危害)出現(xiàn)的可能性判斷和大小的表達(dá)風(fēng)險管理綜合其他標(biāo)準(zhǔn)（經(jīng)濟(jì)、法律和社會的），制定防止或減少環(huán)境危害的措施圖2生態(tài)風(fēng)險評價程序圖(一)問題的提出(受體分析)ERA要考慮個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)等若干層次的不良效應(yīng)。ERA的關(guān)鍵問題是確定要保護(hù)的目標(biāo)和對象，即評價終點(diǎn)。ERA的終點(diǎn)分為評價終點(diǎn)和度量終點(diǎn)。1?15評價終點(diǎn)是環(huán)境價值，指要保護(hù)的對象及ERA的目標(biāo)或焦點(diǎn)。評價終點(diǎn)的樣本包括瀕危物種的保護(hù)(如大熊貓白鰭豚)、有經(jīng)濟(jì)價值的資源保護(hù)(如各類漁場)，或水質(zhì)(特別是飲用水水源)的保護(hù)。在選擇評價終點(diǎn)時，Suter建議遵循以下標(biāo)準(zhǔn)：社會重要意義；②生物重要意義；③意義明確的可操作性定義；④預(yù)測和度量的可評價性；⑤危險的可疑性。1?16度量終點(diǎn)是生態(tài)學(xué)效應(yīng)的表征過程中實(shí)際用到的終點(diǎn)。在某些情況下，評價和度量終點(diǎn)可能是相同的。如果評價終點(diǎn)是某一瀕危物種，那么，度量它們可能是不切實(shí)際的，因此可選取與這個物種

密切相關(guān)或相似的物種作為替代種和度量終點(diǎn)。Suter推薦下列條件作為終點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)：①可預(yù)測和響應(yīng)；②易度量；③適當(dāng)?shù)母蓴_尺度；④適當(dāng)?shù)慕佑|途徑；⑤適當(dāng)?shù)亩虝簞討B(tài)；⑥較低的自然變

異；⑦所度量效應(yīng)的表征；⑧可廣泛的應(yīng)用；⑨標(biāo)準(zhǔn)的度量；⑩包括現(xiàn)存的數(shù)據(jù)。1?17·(二)危害分析(接觸-效應(yīng)分析、危害評價、生態(tài)危險)接觸-效應(yīng)分析，是根據(jù)危害識別確定的主要有害物質(zhì)、評價受體、評價終點(diǎn)，研究在不同的暴露

水平下，受體響應(yīng)或暴露的危害效應(yīng)。有許多評價危害的度量方法，首先進(jìn)行的往往是對死亡影響的實(shí)驗(yàn)，主要是通過急性毒性實(shí)驗(yàn)。單個種的測定并不能用于評價生態(tài)系統(tǒng)的影響，因此要選擇適當(dāng)?shù)奶娲N，鑒別出直接和間接的影響，再通過外推方法進(jìn)行進(jìn)一步的評價。選擇的替代種應(yīng)是自然界存在物種的代表，替代種的選擇首先考慮的是這些種易于培養(yǎng)、敏感、容易獲得，并且有現(xiàn)成的數(shù)據(jù)庫。1?18推到另一類終點(diǎn)。接觸-效應(yīng)分析的主要程序包括：

1)資料調(diào)研，調(diào)查、收集與所研究內(nèi)容有關(guān)的暴露劑量-效應(yīng)方面的資料。2)方案設(shè)計(jì)，根據(jù)評價終點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。3)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

4)結(jié)果分析，要求提供與某種可接受的生態(tài)效應(yīng)相

應(yīng)的有害物質(zhì)的劑量或濃度閾值，或提供劑量-效應(yīng)、濃度-效應(yīng)、時間-劑量-效應(yīng)、或時間-濃度-效應(yīng)等關(guān)系。

5)外推分析，有三種不同性質(zhì)的外推：一種是根據(jù)同類有害物質(zhì)已有的實(shí)驗(yàn)資料和已建立的外推關(guān)系；一種是把實(shí)驗(yàn)室分析建立的關(guān)系外推到自然環(huán)境或

生態(tài)系統(tǒng)中；還有一種是由一類終點(diǎn)的分析結(jié)果外1?19暴露分析主要包括兩方面的內(nèi)容：一方面是分析進(jìn)入環(huán)境的有害物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化過程，以及在不同環(huán)境介質(zhì)中的分布和歸趨；另一方面是受體的暴露途徑、暴露方式和暴露量。最主要的信息是受體接觸量的大小、時間選擇和持續(xù)時間。對于還沒有釋放到環(huán)境中的物質(zhì)，用模型模擬方法進(jìn)行預(yù)測。對環(huán)境中已存在的物質(zhì)，用環(huán)境分析方法進(jìn)行監(jiān)測，理想的方法是模擬和監(jiān)測結(jié)合起來。2?20·(三)暴露分析暴露分析包括以下幾個步驟：

1)有害物質(zhì)生態(tài)過程分析。了解化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中的移、轉(zhuǎn)化和歸宿的主要過程和機(jī)制。

2)建立模型。首先，選擇或建立模擬有害物質(zhì)在環(huán)境的轉(zhuǎn)歸過程的數(shù)學(xué)模型或其他物理模型，并確定模型參數(shù)的種類和估算方法；其次，借助計(jì)算機(jī)研究模型方程的計(jì)算方法；最后，校驗(yàn)?zāi)Ｐ?，選擇獨(dú)立于模型參數(shù)估算使用過的資料和其他實(shí)例資料進(jìn)行驗(yàn)證。

3)轉(zhuǎn)歸分析。利用計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型和污染源強(qiáng)資料，析有害物質(zhì)在環(huán)境中的轉(zhuǎn)歸過程和時空分布結(jié)果。

4)暴露分析。包括暴露途徑分析、暴露方式分析和暴量計(jì)算。2?21(四)風(fēng)險表征風(fēng)險表征是危害分析和暴露分析的綜合，它表示有毒有害化學(xué)物質(zhì)對生物個體、種群、群落或生態(tài)系統(tǒng)是否存在不利影響(危害)和這種不利影響(危害)出現(xiàn)的可能性判斷和大小的表達(dá)。1．風(fēng)險表征內(nèi)容確定表征方法：根據(jù)評價項(xiàng)目的性質(zhì)、目的和要求，定風(fēng)險表征的方法。綜合分析：主要比較暴露與劑量-效應(yīng)、濃度-效應(yīng)分析暴露量相應(yīng)的生態(tài)效應(yīng)，即風(fēng)險的大小。不確定性分析：分析整個評價過程中產(chǎn)生不確定性環(huán)節(jié)，不確定性的性質(zhì)及其在評價過程中的傳播，如有可能，對不確定性的大小進(jìn)行定量的評價。風(fēng)險評價結(jié)果描述：對評價進(jìn)行文字、圖表的陳2?22

述風(fēng)險表征的方法分為定性風(fēng)險表征和定量風(fēng)險表征兩種。定性風(fēng)險表征要回答的問題是有無不可接受的風(fēng)險，以及風(fēng)險屬于什么性質(zhì)，便于管理和決策者

做出進(jìn)一步的決定，一般不需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型。定量風(fēng)險表征不但有無不可接受的風(fēng)險及風(fēng)險的性質(zhì)，而且要從定量角度給出風(fēng)險值的大小。2?232．風(fēng)險表征方法(1)定性風(fēng)險表征定性的風(fēng)險表征只是定性地描述風(fēng)險，用“高”

“中”、“低”等描述性語言表達(dá)，或者說明有無不可接受的風(fēng)險。主要方法:專家判斷法風(fēng)險分級法敏感環(huán)境距離法比較評價法2?24(2)定量風(fēng)險表征定量風(fēng)險表征要給出不利影響的概率，它是受體暴露于有害環(huán)境，造成不利后果的可能性的度量。常用不利事件出現(xiàn)的后果的數(shù)學(xué)期望值來估算，風(fēng)險(R)等于事件出現(xiàn)的概率(P)和事件后果或嚴(yán)重性(S)的乘積：R=P×S。在實(shí)際評價時，常用的方法有商值法、連續(xù)法、外推誤差法、錯誤樹法、層次分析法和系統(tǒng)不確定性分析等。其中，最普遍、最廣泛應(yīng)用的風(fēng)險表征方法為商值法。2?25第四節(jié)

生態(tài)風(fēng)險評價的發(fā)展一、生態(tài)風(fēng)險評價展望美國環(huán)保局1996年制定出生態(tài)風(fēng)險評估準(zhǔn)則，指出

ERA的研究方向從傳統(tǒng)的人類健康風(fēng)險評估擴(kuò)展到包括氣候變化、生物多樣性喪失、多種化學(xué)品對生物影響的風(fēng)險評估?，F(xiàn)在，ERA的研究重點(diǎn)主要放在生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境干擾的敏感性上。分子生態(tài)學(xué)能從本質(zhì)上說明生物在自然界的變化，后必將在生態(tài)風(fēng)險評估研究中發(fā)揮重要作用。航空遙感、衛(wèi)星數(shù)據(jù)和GIS等技術(shù)的應(yīng)用，為生態(tài)風(fēng)險評價提供了更為科學(xué)和精確的手段。2?26生態(tài)風(fēng)險評價的未來發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝韵聨讉€方面：1)評價終點(diǎn)的選擇取向群落和生態(tài)系統(tǒng)水平。這種評價終點(diǎn)更復(fù)雜，但是在生態(tài)學(xué)上更真實(shí)，因?yàn)樗从沉巳郝渲g、生物與環(huán)境之間相互作用的復(fù)雜性。2)生物物種的選擇集中于瀕危和較敏感物種。3)模擬生態(tài)系統(tǒng)的毒性試驗(yàn)是野外群落毒性試驗(yàn)和單種室內(nèi)毒性試驗(yàn)的過渡，模擬生態(tài)系統(tǒng)的空間尺度、生物數(shù)量、多樣性和物理控制是需要解決的問題。2?274)各種模型被用于生態(tài)風(fēng)險研究，生物效應(yīng)模型與遷移、轉(zhuǎn)化模型和暴露模型的銜接。污染毒性效

應(yīng)預(yù)測模型有很大的發(fā)展，尤其是在數(shù)據(jù)的獲取

和驗(yàn)證方面。5)系統(tǒng)的彈性(恢復(fù)能力)和耐受性是污染影響評價的合適指標(biāo)。6)如何減少不確定性因素，加強(qiáng)對群落生態(tài)系統(tǒng)水平風(fēng)險預(yù)測模型(包括模擬模型和數(shù)值模型)的研究和改進(jìn)。2?28(一)區(qū)域生態(tài)風(fēng)險評價區(qū)域生態(tài)風(fēng)險評價是在區(qū)域尺度上描述和評估環(huán)境污染、人為活動或自然災(zāi)害對生態(tài)系統(tǒng)及其組分產(chǎn)生不利作用的可能性和大小的過程。目的在于為區(qū)域風(fēng)險管理提供理論和技術(shù)支持。與單一地點(diǎn)的生態(tài)風(fēng)險評價相比，區(qū)域生態(tài)風(fēng)險評價所涉及的環(huán)境問題(包括自然和人為災(zāi)害)的成因以及結(jié)果都具有區(qū)域性。區(qū)域生態(tài)風(fēng)險評價主要研究較大范圍的區(qū)域中各生態(tài)系統(tǒng)所承受的風(fēng)險。2?29比較風(fēng)險評價就是將健康風(fēng)險評價與生態(tài)風(fēng)險評價結(jié)合起來評估環(huán)境問題及其對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)的影響，適用于對與污染源相關(guān)的風(fēng)險進(jìn)行分類。廣義上，比較風(fēng)險評價是通過參與方式將公眾意見融入決策，讓公眾更深刻地了解環(huán)境問題。比較風(fēng)險評價已在美國使用。在比較風(fēng)險評價過程中，政府、企業(yè)、環(huán)境部門的代表及普通公眾和科學(xué)家、技術(shù)專家協(xié)同工作，確定最重要的環(huán)境問題、評價風(fēng)險、開發(fā)污染控制和預(yù)防的優(yōu)先戰(zhàn)略。3?30·(二)比較風(fēng)險評價1)范圍。廣義的比較風(fēng)險評價范圍針對三個方面：人類健康、生態(tài)系統(tǒng)和生命質(zhì)量，分析對象從某一特定的有毒有害化學(xué)品到全球性問題(如氣候變化、破壞臭氧層物質(zhì)的排放等)或環(huán)境部門業(yè)務(wù)范圍外的內(nèi)容，如食品安全、發(fā)展模式等。2)效益。比較風(fēng)險評價影響數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)分析、環(huán)境風(fēng)險分類和環(huán)境管理戰(zhàn)略，促使各地區(qū)出臺新的立法處理高風(fēng)險問題。促使政府機(jī)構(gòu)重新分配內(nèi)部預(yù)算。比較風(fēng)險評價可使基金保管人更透徹地了解項(xiàng)目。總體來說，與國家級相比，比較風(fēng)險評價的作用在方上對環(huán)境行動計(jì)劃的制定更有效。3?313)程序。比較風(fēng)險評價分風(fēng)險比較和分類、戰(zhàn)略分析和優(yōu)先性確定兩個階段。組成人員一般分為3個委員會：技術(shù)工作組或負(fù)責(zé)研究和風(fēng)險分析的咨詢專家、負(fù)責(zé)政府和公眾聯(lián)絡(luò)的公眾咨詢委員會代表(職責(zé)為確定和分析風(fēng)險問題，對最終風(fēng)險分類并制定戰(zhàn)略)、監(jiān)督指導(dǎo)委員會。4)公眾參與。公眾參與是比較風(fēng)險評價程序最重要和最有價值的一個特點(diǎn)。公眾意見分三個層次：參與評價程序、接受信息源和信息、支持項(xiàng)目。3?32(一)外推方法生態(tài)風(fēng)險評價是一個外推過程，已提出的外推法主要有：美國EPA法和Log-Logistic概率統(tǒng)計(jì)外推模型。1.美國EPA法美國EPA法采用最早提出的Sloff方法，該方法是利用大量急性數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，推測對環(huán)境有害影響的濃度。3?33·二、計(jì)算生態(tài)風(fēng)險的新方法Kooijman(1987)提出了一種新的外推法，用單一毒物暴露于多種生物種間的模型，并將不確定性歸于試驗(yàn)種族的數(shù)目限制，而且給出了一個安全評價因子。此模型假定生態(tài)系列中生物種的LC50值的概率分布為一連續(xù)對稱的Log-Logistic分布，并認(rèn)最敏感種具有最低的LC50值。方法是首先設(shè)置保護(hù)水平，然后利用概率分布模型來計(jì)算在此種保護(hù)水平下的安全濃度。由于此方法用最敏感種族作為保護(hù)水平，因而給出了一個偏小的安全評價因子，計(jì)算結(jié)果偏低、過保護(hù)。3?34·2．Log-Logistic比概率統(tǒng)計(jì)外推模型(二)終點(diǎn)的確定個體水平、種群水平或生態(tài)系統(tǒng)水平的毒理學(xué)終點(diǎn)被用于各種污染物效應(yīng)的評估。目前，廣泛采納的是低濃度水平的終點(diǎn)，因?yàn)闇y定的技術(shù)方法相對簡單、迅速和廉價。種群以上水平的終點(diǎn)檢測過程復(fù)雜、解釋較困難；但生態(tài)真實(shí)性較高，它包括了生物與生物之間、生物與非生物之間的相互作用。以低濃度水平的生物終點(diǎn)來預(yù)測高濃度水平污染變化是一個難以解決的問題3?351．生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)終點(diǎn)生態(tài)系統(tǒng)組成上的終點(diǎn)能提供重要的數(shù)據(jù)用于風(fēng)險分析，受到脅迫的群落結(jié)構(gòu)的變化反映了環(huán)境條件的改變，常用的指標(biāo)有豐度、生物量等。多變量分析是生態(tài)系統(tǒng)中強(qiáng)有力的工具，它得到迅速發(fā)展并被成功應(yīng)用于各類環(huán)境污染問題。多變量分析把生物學(xué)與環(huán)境條件結(jié)合在一起，得出與環(huán)境因子相適應(yīng)的生物群落結(jié)構(gòu)，揭示群落變異的環(huán)境梯度，使得對生態(tài)數(shù)據(jù)的解釋提高到因果分析的水平。多變量分析技術(shù)分為分類和排序兩大類。3?36分類是較常用的多變量分析技術(shù)。首先，產(chǎn)生一個相似矩陣，大多數(shù)生物研究有這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后，根據(jù)相似性將樣本聚類。廣泛使用的相似性指數(shù)是Bary-curti指數(shù)(D)：·3?37式中：X1和X2為樣本1和2的第j個物種的豐度；S為物種數(shù)。根據(jù)相似矩陣編繪分支圖，尋找環(huán)境控制因子。排序的原理是將數(shù)據(jù)集合中的方差分解成導(dǎo)出因子沿2個以上的因子軸線排列樣本?，F(xiàn)在已有將環(huán)境因子和生物數(shù)據(jù)放在同一空間來定的排序技術(shù)，如對應(yīng)分析等。群落的相似性及排序研究是對結(jié)構(gòu)-污染關(guān)系的高級分析技術(shù)，它可以解析污染的群落效應(yīng)，十分適于風(fēng)險評價，但技術(shù)方法較復(fù)雜。分類與排序都使人們對生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落產(chǎn)生個識別模式，排序的主觀性低于分類，但有時無生態(tài)學(xué)解釋。一般認(rèn)為排序適于處理連續(xù)性分布的群落數(shù)據(jù)，而分類適于剛性群落。有時候，將分類與排序組合起來使用會產(chǎn)生更好的結(jié)果。3?38生態(tài)系統(tǒng)的功能是指能流通過系統(tǒng)的類型和數(shù)量在風(fēng)險分析中較有前途的功能終點(diǎn)是代謝和物種聚集速率。對控制群落代謝的關(guān)鍵因子，目前認(rèn)為主要是水中的可生物降解物質(zhì)和溫度。3?39·2．生態(tài)系統(tǒng)功能終點(diǎn)3．種群水平的終點(diǎn)在種群水平的污染脅迫反應(yīng)主要考慮物種的存活、分布、年齡結(jié)構(gòu)、生理、行為和遺傳適應(yīng)等。一般在此營養(yǎng)水平上，選擇某幾個物種作為目標(biāo)終點(diǎn)。在物種的選擇上，經(jīng)濟(jì)價值和人文價值均為參考的要素。尤其要注意生態(tài)系統(tǒng)的功能集合中關(guān)鍵的物種，它們對穩(wěn)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能都有決定性作用。4?40急性毒性試驗(yàn)廣泛地用于估計(jì)排放廢水對種群的毒性。根據(jù)試驗(yàn)污染物的性質(zhì)，急性毒性試驗(yàn)分為靜態(tài)、半靜態(tài)和直流式，時間為48h或96h，用

LC50(半數(shù)致死濃度)表達(dá)。為了估計(jì)低濃度長期毒作用，亞急性毒性試驗(yàn)和慢性毒性試驗(yàn)是備選的程序。終點(diǎn)可以是生長率、致畸率、產(chǎn)卵率、孵化時間等。血相分析和行為異常也可作為亞急性終點(diǎn)。在這些指標(biāo)中，生長率(r)是最普遍的終點(diǎn)。4?41生物化學(xué)指標(biāo)如酶、血液分析等可以提供反映毒作用機(jī)理的終點(diǎn)，與呼吸等生理指標(biāo)一樣，可以成為早期報警的指標(biāo)。行為改變是另一類亞急性終點(diǎn)，它對生物棲息地的保護(hù)有特殊的意義，同時能夠發(fā)現(xiàn)一些生物偏愛問題，即生物行為變得遲鈍、逃避捕食的能力下降。遺傳變異可作為污染脅迫的報警終點(diǎn)。已經(jīng)有證據(jù)表明：生物對污染脅迫的反應(yīng)有時并不表現(xiàn)在存活、生長、繁殖等常用的指標(biāo)中，而是以遺傳變異來適

應(yīng)污染脅迫的改變。這方面的終點(diǎn)有動物細(xì)胞微核

千分率、姐妹染色體交換試驗(yàn)及近年來發(fā)展的DNA損傷檢測等。4?42使用任何一種評價技術(shù)都會產(chǎn)生一些不確定性，絕大部分技術(shù)不能依靠技術(shù)本身來修正、消除這種不確定性。不確定性的來源有污染排放、暴露變異性和物種敏感性三個方面。解決的方法有修正系數(shù)、統(tǒng)計(jì)概率和MenteCarlo模擬技術(shù)，其中目前廣泛使用的是修正系數(shù)；而對于復(fù)雜的不確定性，數(shù)模方法及MenteCarlo技術(shù)更有前途。4?43·(三)不確定性1．污染排放變化這種變化可由適當(dāng)?shù)娜雍驮囼?yàn)方法進(jìn)行處理，不同的采樣技術(shù)用于不同的毒物反應(yīng)測定。2．暴露變異性這類變異性是由廢水和受納水體兩者流速變化引起的，也存在于獨(dú)立參數(shù)中。背景毒物水平、pH值、懸浮物、硬度和溫度都對暴露評估產(chǎn)生影響。有兩種方法處理這類問題：一種是簡單地估計(jì)一個最壞條件，它產(chǎn)生于受納水體典型的最低流量；另一種是現(xiàn)場測試和采用室內(nèi)模擬的方法。目前

在室內(nèi)對潮汐、溫度、鹽的模擬已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，為后

一種方法的采用提供了技術(shù)。4?443．敏感種的差異當(dāng)物種暴露于特定毒物時，敏感種與不敏感種之間存在幾個數(shù)量級的毒性反應(yīng)差距。由于測試種未必是最敏感種，所以排放物毒件試驗(yàn)需要在不同物種間進(jìn)行。在平衡實(shí)驗(yàn)費(fèi)用和減少不確定性的條件下，確定試驗(yàn)生物種數(shù)。4?45化學(xué)品的生態(tài)風(fēng)險評價，就是確定某種化學(xué)品從生產(chǎn)、運(yùn)輸、消耗，直至最終進(jìn)入環(huán)境的整個過程中，對生態(tài)系統(tǒng)造成危害的可能性和嚴(yán)重性。化學(xué)品的ERA主要是以化學(xué)品毒性的風(fēng)險評價為主，即研究化學(xué)品正常排放和暴露(通過大氣、飲水、食物、接觸等途徑)所引起的環(huán)境污染對生態(tài)系統(tǒng)引起的危害。在化學(xué)品的評估中，政治、經(jīng)濟(jì)、法律因素極大地影響著化學(xué)品的立法。不同國家或國際組織根據(jù)其具體條件，對化學(xué)品的風(fēng)險管理可能制定不同的措施和標(biāo)準(zhǔn)。低劑量長期暴露化學(xué)品的生態(tài)效應(yīng)問題比過去更為受到重視。4?46·三、化學(xué)品的生態(tài)風(fēng)險評價第五節(jié)

五氯酚對水生生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險評價研究五氯酚(pentachlorophenol，PCP)是一種重要的機(jī)化工原料，常用作防腐劑、殺蟲劑、除草劑和

殺菌消毒劑等。《有毒化學(xué)品的健康與安全指南》中將其列為劇毒品，被美國EPA列為優(yōu)先檢測污染物和潛在致

癌物，也是我國的優(yōu)先監(jiān)測污染物。國內(nèi)關(guān)于五氯酚的研究大多集中在其毒性作用，在環(huán)境介質(zhì)中的檢測和人體接觸研究，還沒有五氯酚環(huán)境激素作用的報道，也沒有進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險評價的系統(tǒng)研究。4?47一、五氯酚的暴露評價水體中天然存在的微生物可以降解有機(jī)污染物，有機(jī)污染物在水體中的生物降解過程與水中溶解氧的變化存在一定的關(guān)系，應(yīng)用溶解氧法測定五氯酚在天然水體的生物降解速率，時間(t)與

BOD的關(guān)系為：·

由上式計(jì)算出的生物降解速率為0.012/h。4?48由于水體中微生物的降解作用，污染物在水中的濃度隨時間而下降。應(yīng)用基質(zhì)濃度法，得出污染物濃度與時間的關(guān)系為：·4?49由上式計(jì)算出的生物降解速率為0.016／h。結(jié)果表明，五氯酚在該水體中在一定程度上可以被生物降解。二、五氯酚的危害評價通過五氯酚對大型蚤蛻皮影響的試驗(yàn)，可以認(rèn)為五氯酚具有干擾大型溞內(nèi)分泌的作用，也就

是環(huán)境激素的作用。五氯酚對大型蚤蛻皮的抑

制作用表現(xiàn)為蛻皮時間的延遲。用前人的毒性數(shù)據(jù)作為參考。五氯酚對水生生物具有高毒性，1mg/L以下的五氯酚就可以對無脊椎動物和魚產(chǎn)生不利影響，藻類對五氯酚也非常敏感。5?50三、五氯酚對水生生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險表征(一)單種生物風(fēng)險表征魚Odonthestes

regia的Q值在0.001～0.1之間，需要進(jìn)一步評價。通過外推法獲得NOEC。采用美國EPA安全因子法，NOEC的外推值為實(shí)測的LC50除以1000，得出：·

為高風(fēng)險5?51僅僅用單種生物評價化學(xué)品對水環(huán)境的毒性是不足夠需選擇代表食物鏈關(guān)系的多物種來表示群落水平的生物效應(yīng)。這些物種包括：初級生產(chǎn)者(藻類)、初級消費(fèi)者

(水浮游動物)和捕食者(魚)。在95％置信限下，

Kooijman提出外推公式：·5?52式中：Xm為不同物種的平均lnLC50或lnEC50；Sm為Xm的標(biāo)準(zhǔn)偏差；HCS為95％物種的安全閾值；Kk為常量，由物種數(shù)量決定。m＝20時，為2.06?！?二)水生生物群落風(fēng)險評價應(yīng)用綜合水生生物系統(tǒng)模型(comprehensive

aquatisystem

model,CASM)，選擇10種浮游植物、5種浮游動物、3種雜食魚和2種肉食魚，它們的毒性數(shù)據(jù)

(LC50/EC50)源自Miyamoto(1998)。計(jì)算結(jié)果：Xm=5.231,Sm=0.636；lnHCS=5.23l-2.18×0.636=3.85;HCS=46.76μg/L；Q=EEC/HCS=0.092/47.00=0.0019。依據(jù)歐盟評價現(xiàn)存化合物技術(shù)指南，在兩個營養(yǎng)層次獲得數(shù)據(jù)。安全因子取50，則：

Q=0.0019×50=0.095，0≤Q≤0．1，為潛在風(fēng)險。結(jié)果表明，水中的五氯酚對水生生物群落有潛在風(fēng)險。5?

3利用商值法在個體水平評價對單種水生生物的風(fēng)險，五氯酚對柵藻、蛋白核小球藻、大型溞、輪蟲、鯉科金魚的風(fēng)險為低風(fēng)險，對Odonthestesregia(魚)的風(fēng)險為高風(fēng)險。以群落和生態(tài)系統(tǒng)為受體的風(fēng)險評價才是最終的研究目標(biāo)，應(yīng)用水生生物群落模型，選擇代表食物鏈關(guān)系的初級生產(chǎn)者(藻類)、初級消費(fèi)者(浮游動物)和次級消費(fèi)者(魚)，在群落水平研究污染物對水環(huán)境的生態(tài)毒理效應(yīng)，結(jié)果為：五氯酚對水生生物群落具有潛在風(fēng)險。5?54第六節(jié)

抗生素問題一、抗生素概況抗生素是指由細(xì)菌、真菌或其他微生物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其他活性的物質(zhì)。主要是從微生物培養(yǎng)液中提取或者合成、半合成