10章-污染生态风险评价
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二、生态风险及其特点
生态风险就是生态系统及其组分所承受 的风险。是指在一定区域内,具有不确定性 的事故或灾害对生态系统及其组分可能产生 的作用。这些作用的结果可能导致生态系统 结构和功能的损伤,从而危及生态系统的安 全和健康。
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生态风险除了具有一般意义上“风险” 的涵义外,还具有如下特点:
不确定性; 危害性; 内在价值性; 客观性。
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接触-效应分析的主要程序包括:
1)资料调研,调查、收集与所研究内容有关的暴露 剂量-效应方面的资料。 2)方案设计,根据评价终点设计实验方案。 3)进行实验。 4)结果分析,要求提供与某种可接受的生态效应相 应的有害物质的剂量或浓度阈值,或提供剂量-效应、 浓度-效应、时间-剂量-效应、或时间-浓度-效应等 关系。 5)外推分析,有三种不同性质的外推:一种是根据 同类有害物质已有的实验资料和已建立的外推关系; 一种是把实验室分析建立的关系外推到自然环境或 生态系统中;还有一种是由一类终点的分析结果外 推到另一类终点。 19
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(2)环境风险评价
环境风险评价,是对某建设项目或区域开发行 为诱发的灾害以及自然灾害,对人体健康、经 济发展、工程设施、生态系统等可能带来的损 失进行识别、度量和管理。 这些灾害具有一个重要的特点—不确定性。 环境风险评价就是要对这些具有不确定性的灾 害事件可能造成的环境后果,及可能给人类造 成的损失进行度量和评价。 根据环境风险评价中的风险承受者(即风险受体) 的不同,可以分为对人的健康风险评价(health risk assessment)和对生态系统的生态风险评价 (ecological risk assessment)。
生态风险评价是近十几年逐渐兴起并得到发展的 一个研究新领域。 在20世纪70年代,各工业化国家的环境管理政策 是“零风险”的环境管理。 在进入80年代后,产生了风险管理。 风险管理观念着重权衡风险级别与减少风险的成 本,着重解决风险级别与一般社会所能接受的风 险之间的关系。 生态风险评价为风险管理提供科学依据和技术支 持,因而得到了迅速发展。
风险表征 风险表征是危害分析和暴露分析的综合,它表示有毒有害化学品对生物个体、种群、群落或 生态系统是否存在不利影响(危害),以及这种不利影响(危害)出现的可能性判断和大小的表达
风险管理 综合其他标准(经济、法律和社会的),制定防止或减少环境危害的措施
图2 生态风险评价程序图源自14(一)问题的提出(受体分析)
研究长期毒性 计算t时间后的环境暴露浓度EEC (0,t) 进行慢性毒理实验,观测不可见效应浓度(NOEC)
Q>0.1 计算Q=EEC(0,t)/NOEC Q ≤0.001 0.001<Q ≤0.001
高风险 低风险 中等风险
图1.化学品对水生生物生态风险评价决策树
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第三节
生态风险评价及其程序
一、生态风险评价的发展史
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(四)风险表征
风险表征是危害分析和暴露分析的综合,它表示有 毒有害化学物质对生物个体、种群、群落或生态系统是 否存在不利影响(危害)和这种不利影响(危害)出现的可 能性判断和大小的表达。 1.风险表征内容 确定表征方法:根据评价项目的性质、目的和要求,确 定风险表征的方法。 综合分析:主要比较暴露与剂量-效应、浓度-效应关系, 分析暴露量相应的生态效应,即风险的大小。 不确定性分析:分析整个评价过程中产生不确定性的 环节,不确定性的性质及其在评价过程中的传播,如有 可能,对不确定性的大小进行定量的评价。 风险评价结果描述:对评价进行文字、图表的陈述。 22
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二、毒理学数据的作用
化学品生态风险评价的过程实际上就是对毒性 试验结果以及环境污染状况的比较和解释。 某种化学物质在环境中要产生危害,必须具备 两个条件: ①它本身具有对生物产生伤害的性质,也就是 属于“有毒”或“有害”的特性; ②它在环境中的量必须达到一定水平,而且与 生物发生接触并被吸收,而导致生物的不良效 应。
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(二)危害分析(接触-效应分析、危害评价、生态危险) 接触-效应分析,是根据危害识别确定的主要有害 物质、评价受体、评价终点,研究在不同的暴露 水平下,受体响应或暴露的危害效应。 有许多评价危害的度量方法,首先进行的往往是 对死亡影响的实验,主要是通过急性毒性实验。 单个种的测定并不能用于评价生态系统的影响, 因此要选择适当的替代种,鉴别出直接和间接的 影响,再通过外推方法进行进一步的评价。 选择的替代种应是自然界存在物种的代表,替代 种的选择首先考虑的是这些种易于培养、敏感、 容易获得,并且有现成的数据库。
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第一节 环境污染与生态风险 一、环境激素与其他化学品污染问题
1. 环境激素
最近几年,环境激素问题开始引起世界关注,西 方国家将其与臭氧层破坏及温室效应相提并论。 环境激素的污染范围广、影响大,直接威胁人类 和动物的生存、生长和发育。
关于环境激素的影响不断有新的发现和报道,特 别是针对于某种生物,但是很少有对其进行综合 的生态风险评价。
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(二)生态风险评价
生态风险评价(ecological risk assessment,ERA) 是评价所有人类活动对生态系统可能带来的影响, 它主要研究各种灾害(包括环境污染)对生态系统 及其组分的可能影响。 这一研究从关注人类本身扩展到生态系统,对环 境整治、自然保护和生物多样性保护等都具有重 要意义。
定性的风险表征只是定性地描述风险,用“高”、 “中”、“低”等描述性语言表达,或者说明有 无不可接受的风险。 主要方法: 专家判断法 风险分级法 敏感环境距离法 比较评价法
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(2)定量风险表征
定量风险表征要给出不利影响的概率,它是受体 暴露于有害环境,造成不利后果的可能性的度量。 常用不利事件出现的后果的数学期望值来估算, 风险(R)等于事件出现的概率(P)和事件后果或严重 性(S)的乘积:R=P×S。 在实际评价时,常用的方法有商值法、连续法、 外推误差法、错误树法、层次分析法和系统不确 定性分析等。其中,最普遍、最广泛应用的风险 表征方法为商值法 。
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第四节 生态风险评价的发展
一、生态风险评价展望 美国环保局1996年制定出生态风险评估准则,指出了 ERA的研究方向从传统的人类健康风险评估扩展到包 括气候变化、生物多样性丧失、多种化学品对生物影 响的风险评估。 现在,ERA的研究重点主要放在生态系统对环境干扰 的敏感性上。 分子生态学能从本质上说明生物在自然界的变化,今 后必将在生态风险评估研究中发挥重要作用。 航空遥感、卫星数据和GIS等技术的应用,为生态风 险评价提供了更为科学和精确的手段。
第十章 污染生态风险评价
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生态风险评价是生态毒理学的前沿领域之一,是 一个预测人类活动对不同水平的生态系统产生有 害影响可能性的过程。 美国EPA(1992)定义为:生态风险评价是研究一 种或多种压力形成或可能形成的不利生态效应的 可能性的过程。 它应用数学、计算机等技术手段,结合生态毒理 学等多学科研究结果,预测污染物对生态系统的 有害影响。
ERA要考虑个体、种群、群落和生态系统等若干 层次的不良效应。 ERA的关键问题是确定要保护的目标和对象,即 评价终点。
ERA的终点分为评价终点和度量终点。
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评价终点是环境价值,指要保护的对象及ERA 的目标或焦点。 评价终点的样本包括濒危物种的保护(如大熊猫、 白鳍豚)、有经济价值的资源保护(如各类渔场), 或水质(特别是饮用水水源)的保护。 在选择评价终点时,Suter建议遵循以下标准: ①社会重要意义;②生物重要意义;③意义明 确的可操作性定义;④预测和度量的可评价性; ⑤危险的可疑性。
2.风险表征方法
风险表征的方法分为定性风险表征和定量风险表 征两种 。 定性风险表征要回答的问题是有无不可接受的风 险,以及风险属于什么性质,便于管理和决策者 做出进一步的决定,一般不需要复杂的数学模型。
定量风险表征不但有无不可接受的风险及风险的 性质,而且要从定量角度给出风险值的大小。
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(1)定性风险表征
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暴露分析包括以下几个步骤:
1)有害物质生态过程分析。了解化学物质在环境中的迁 移、转化和归宿的主要过程和机制。 2)建立模型。首先,选择或建立模拟有害物质在环境中 的转归过程的数学模型或其他物理模型,并确定模型参 数的种类和估算方法;其次,借助计算机研究模型方程 的计算方法;最后,校验模型,选择独立于模型参数估 算使用过的资料和其他实例资料进行验证。 3)转归分析。利用计算机数学模型和污染源强资料,分 析有害物质在环境中的转归过程和时空分布结果。 4)暴露分析。包括暴露途径分析、暴露方式分析和暴露 量计算。
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度量终点是生态学效应的表征过程中实际用到 的终点。 在某些情况下,评价和度量终点可能是相同的。 如果评价终点是某一濒危物种,那么,度量它 们可能是不切实际的,因此可选取与这个物种 密切相关或相似的物种作为替代种和度量终点。 Suter推荐下列条件作为终点的标准:①可预测 性和响应;②易度量;③适当的干扰尺度;④ 适当的接触途径;⑤适当的短暂动态;⑥较低 的自然变异;⑦所度量效应的表征;⑧可广泛 的应用;⑨标准的度量;⑩包括现存的数据。
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污染源排放 利用模型预测化学品水环境暴露浓度(EEC) 进行鱼(f)、浮游动物(c)、藻类(a)的毒性试验,获得LC50或EC50
Q(f,c)>0.1,Q(a)>0.3
高风险
低风险
风险指数(Q)=EEC/ LC50(EC50)
Q(f,c) ≤0.001,Q(a) ≤0.003 0.001<Q(f,c) ≤0.1 ,0.003<Q(a) ≤0.3
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(一)环境影响评价与环境风险评价
(1)环境影响评价 环境影响评价(environmental impact assessment, EIA)是对某项人类活动将来所可能产生的环境 影响(环境质量变化)进行的预测和评估。 目的:为全面规划、合理布局、防治污染和其 他公害提供科学依据。 目前在进行项目开发或工程建设时,都要求进 行环境影响评价。