收稿日期 ! * # # # % # 6 % # 0 基金项目 ! 国家自然科学基金资助项目 ) ( 6 6 0 " # " / + 作者简介 ! 王立新 ) 男硕士研究生 主要研究 方 向 " 6 0 ’ 7+ 为环境地球化学
研 究作 为 该 课 题 的 一 部 分 成 果Q L ? P和 首 先 提 出 了 基 于 生 物 效 应 数 据 库 建 RL G P C ? 8 " * 9 立响应型水体沉积物质量基准的方法 3该 方法通过整理和分析大量的水体沉积物重金 属 含 量 及 其 生 物 效 应 数 据以确定沉积物中 引起生物毒性与其它负面生物效应的重金属 " $ 9 浓度阈值 8 3为制定加拿大和美国佛罗里达 近 海 岸 沉 积 物 重 金 属 质 量 基 准RC S T L ? C D < 等评价了各种用于建立水体沉积物重金属质 " ( 9 量 基 准 的方 法 8 利用生物效应 3 结 果表明 数据库法在制定水体沉积物重金属质量基准 时 非 常 有 效可以为评价沉积物质量提供科 学的基准值 3 U 应用生物效应数据库法制定水体沉积物 重金属质量基准的步骤 ,, 以加拿大为例 加 拿 大 环 境 部 在 RC S T L ? C D <等 工 作 的 基础上规定了两种制定水体沉积物重金属质 量 基 准 的 方 法一种是沉积物生物毒性实验 法利 用 剂 量,效 应 信 息 找 到 产 生 明 显 生 物 " ’ 9 另一 种是生 物效 应 数 毒性 的重 金属 浓度 8 1 " & 9 据库法 8 由于沉积物生物毒性实验资料目 3 前 非 常 有 限因此加拿大环境部主要利用生 物效应数据库法制定初步的沉积物质量暂行 基准) V ? @ ; G = > : ; < = >; ? @W B C D = @ EI B = < ; D = ? ; 然后 用 沉 积 物 生 物 毒 性 实 验 对 其 进 + V : AI 8 " 0 9 行校正 ) 图" + 3
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环境科学与技 b b c年 W月
积物质量基准 ! ’ " # $%& 对) ! ( & * +和 , * +值进行检验 检验的第一步是将 ) * +值和 , * +值与 用其它方法所建立的基准 标准等进行比较 ’ 第二步是对 ) 值和 * + , * +值的可靠性 进行评价 ’ 在评价过程中 ./ 0 1 2 3 / 4 5等引入 9 : 了 一种6 计分7 方 法8 首先 定义 ’ ; < 为沉积 物中重金属浓度小于 ) * +值 时 发 生 负 面 生 物效应的几率! 即; 在所有小于 ) * +的 浓 度 数 据 中; 出现生物负面效应的数据数与总数 据 数 的 百分比 & 同理 ; 可定 义 >为 沉 积 物 中 = 重金属浓度大于 , * +值 时 发 生 负 面 生 物 效 应 的 几 率= 为 沉 积 物中重金属浓度介于 ? ) * +和 , * +值 之间时发 生负面生 物 效 应 的 几率 ’ 其 次 ; 计算 ) ; * +的 分 值 ! ) * +@ 0 2 A B 和, 并 设 定当 & ; & ; ) # * +分值 ! , * +@ 0 2 A B , # 当 <G D E F时; E FI H J F时; GH = <C D ) # 类似地 ; 当 <KH GD = GE ’当 > J F时; ) # ) # 时 当 K9 J F ; GH = > GJ E FI 9 J F时; , # , # 当> 接着 ; 计算一致性 GD = CJ E F时; GE ’ , # 分 值! 用于评价沉积 ; & 0 2 3 0 2 A 5 / 3 0 B@ 0 2 A B ? # 物中重金属浓度与发生负面生物效应的几率 之 间的一致性 ’当 >是 ?的 H倍或 H倍以上 且 ?是 < 的 H倍或 H倍以上时 ; 当> GH = ? # 是 ?的 H倍或 ?是 < 的 H倍时 ; 当化 GE = ? # 学浓度与发生负面生物效应的几率之间没有 明显的一致性时 ; GE ’最后计算总可信度 ? # 分值! ; & Q G ) 2 L / 4 A B 4 M / N M 4 M L O@ 0 2 A B ) P # ) P # 若 说明 和 R, R? ’ ) G9 ; P # ) * + , * + ) # # # 可 信 度 高= 若) 可 信 度 中 等= 若 G S或 J ; P # 可信度差 ’ CS ; ) P # 第三步检验 ) * +值和 , * +值的可预测 性’ 如果沉积物中有 D 种重金属浓度超过 IH 需排除其它污染物的影响 & 该 了其 , ; * +值 ! 样 品 被 称 为 有 毒 样 品= 如果所有重金属浓度 均小于其 ) 该 样 品 被 称 为 无 毒 样 品’ * +值 ; 对 沉 积 物 样 品 进 行 生 物 毒 性 实 验; 比较实验 结果与依据 ) * + , * +定义的上述样品分类 之间的一致性 ’ 若一致 ; 表明 ) * +和 , * +值 的可预测性较好 ’ 若不一致 ; 表明其可预测性 不好 ’
环境科学与技术
X Y Y U年第 X期
总第 Z [期
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文章编号 ! " # # $ % & ’ # ( ) * # # " + # * % # # # ( % # ’
水体沉积物重金属质量基准研究新进展
,, 生物效应数据库法
王立新 " - 陈静生 * - 洪
北京大学环境科学中心 北京 ) " .
该方法制定基准研究和应用的新进展 3
关键词 ! 沉积物质量基准 1 重金属 1 生物效应数据库法 中图分类号 ! " 0 " . ’ 1 文献标识码 ! 4 5
水 体 沉 积 物 既 是 重 金 属 污 染 物 的 汇 集" 9 又是对水质具有影响的潜在污染源 8 3 为了 有 效 保 护 水 环 境 质 量 和 水 生 态 系 统 健 康国 际上正积极研究与建立水体沉物积的质量基 准 ) H : ; < = >; ? @ AB C D = @ EF G = @ ; G = C I B = < ; D = ? ; 8 * 9 或 国内学者陈静生和文湘华 AI+ 3 : AF : $ ( 9 曾撰文介绍国际上对此问题的研究进展 8 3 近几年来 国际上的研究又取得了较大进展 部分国家和地区已经制定了适合于本国或本 地区的水体沉积物重金属质量基准 3 其中 加 8 ’ 9 8 & 9 拿大 2 美国佛罗里达 2 澳大利亚与新西 0 9 / 9 兰8 和中国香港 8 等国家和地区利 用 生 物效 应数据库方法建立了生物响应型沉积物重金 6 9 " # 9 属 质 量 基 准而 荷 兰8 和 英 国8 等则利用平 衡分配法建立了数值型重金属质量基准 3 本 介绍基于生物效应数 文 依 据 国 际 最 新 文 献据库建立响应型沉积物重金属质量基准的方 法及基准值在环境管理中的应用 3 生物效应数据库法是目前国际上最被广 泛接受的制定水体沉积物重金属质量基准的 " " 9 方法 8 美国国家海洋与大气管理 3" 6 6 #年 局 开展了国家状况与发展趋势课题 ) @ J ;KC % + @ = L ? C D: @ C @ B MC ? <N G ; ? < MO G L P G C >K: N O
松* - 范文宏 *
" # # / 0 " +
北京大学城市与环境学系 北京 " # # / 0 " 1 * .
摘 要! 根据加拿大 2 美国佛罗里达 2 澳大利亚 2 新西兰 2 中国香港等国 家 和 地 区 水 体 沉 积 物 质 量 基 准 研 究 的最新资料 综述了目前 国 际 上 广 泛 采 用 的 用 于 制 定 沉 积 物 质 量 基 准 的 新 方 法 ,, 生 物 效 应 数 据 库 法 介绍了
也引入数据库 E 水体沉积物重金属质量基准的建立 D ) I 即确定产生效应的临界浓度) * 1 ? 2 < 1 5 6 A+ ; 8 和必然产生效应的浓度 D ; 2 9 0, 2 P 2 6 * + , ) D E确定的方法 Q ? 5 > : > 6 2+ ; ; 2 9 0 , 2 P 2 6 Q + , 是先按照沉积物类型将 3 = + @数据库划分为 海洋沉积物子数据库和淡水沉积物子数据 库E 在每个子数据库中 D 将每一种重金属浓度 都 按 从 小 到 大 的 顺 序 排 列D 如果文献中报道 在 某 一 浓 度 下 有 明 显 的 生 物 效 应D 则对该数 据标记一 R 号E 所谓明显的生物效应包括 / ST 沉积物毒性实验中观察到的急性 ( 慢性毒性 D 表 观 效 应 阈 值 法 确 定 的 临 界 浓 度( 平衡分配 法 计 算 得 出 的 基 准 值D 以及现场调查中观察 到的重金属浓度与生物效应之间有明显一致 性的数据 ) 在观察到生物效应地区 D 如果沉积 物中某一重金属的平均浓度 U 未观察到生物 效 应 地 区 该 重 金 属 浓 度 的 I倍 D 则认为该重 金属浓度与生物效应之间有明显一致性 等E 这样 D 对每一种重金属 D 带R 号的数据构成 ST 生物效应数据列 T 其它数据则构成 R 无生物 R D 效应数据列 T 在每一种重金属的每一个数据 E 列中 D 至少需要 I H个数据 E 计 算R 生物效应数据列T 中第 % J个 百 分 点) 即效 应数 据列 低值 D 8 + ; ; 2 9 0 <V : C 7 2 , 5 WD 和 无 生 物 效 应 数 据 列 中 第 个 T J H 百 8 - R + V , 分点) 无 效 应 数 据 列 中 值D 8 X5+ ; ; 2 9 0 V : C 7 2 浓 度 的 几 何 平 均 值 作 为 D 8 D Y2 A 4 : C Y+ V Y临界效应的浓度 ) 计算 R 生物效应数据 Z * + , 列T 中第 J 效 应 数 据 列 中 值D H个 百 分 点 ) + ; 8 和R 无生物效应 8 D 8 ; 2 9 0 <V : C 7 2 Y2 A 4 : C + V Y中第 G 无效应数据列高 数 据列T J个 百 分 点 ) 值D 浓度的 8 D 8 X5+ ; ; 2 9 0V : C 7 2 [4 7 1 X+ V [几 何 平 均 值D 作为必然效应的浓度) E Q + , 即/ \) 8 ]X+ 8 * + , + V , V Y% F I \) 8 8 Q + , + V Y]X+ V [式 中D * + ,和 Q + ,均 指 表 层 沉 积 物 中 某 种 重 金 属 的 总 浓 度D 并以干重形式表达) F B7 E 沉积物中某一重金属浓度低于其 * ^ 7 + , 值D 意味着负面生物效应几乎不会发生 Z 高于 其Q 意 味 着 负 面 生 物 效 应 经 常 发 生Z + ,值 D 如 介 于 两 者 之 间D 则意味着负面生物效应偶 尔 发 生 E* + ,值可作 为 初 步 的 沉 + ,值和 Q J