生態(tài)風險評價及管理

環(huán)境風險評價及管理生態(tài)風險評價背景80年頭初期，探討始于美國80年頭后期，美國NRC(NationalResearchCouncil)發(fā)起構建生態(tài)風險評價的概念框架1992年，美國環(huán)保廳發(fā)表了「生態(tài)風險評價framework」的報告書自此以后，此探討領域得到快速發(fā)展。生態(tài)風險評價定義針對環(huán)境生物，預料不希望出現(xiàn)的事情發(fā)生的可能性的過程。評價終點(endpoint)∶不希望出現(xiàn)事情的具體內(nèi)容Stressor∶導致不希望出現(xiàn)的事情發(fā)生的要素。如，化學物質(zhì)、物理要素(建筑物建立、土地開發(fā)等)、生物要素(外來種、病毒等)、氣象學要素(有害紫外線的增加、溫度上升)等。生態(tài)風險評價的步驟問題設定解析暴露解析

stressor要素解析風險推算和說明生態(tài)學分級個體individual∶單體生物，作為生物可區(qū)分的最小單位種群population∶占有確定空間的同種個體的集合生物群落communities∶在某一區(qū)域混合存在的不同種類生物的集合。生態(tài)系統(tǒng)的生物部分。生態(tài)系統(tǒng)ecosystems∶在某一地域生存的全部生物和非生物環(huán)境的總和。例如，森林，湖沼。景觀landscape∶氣候、植生、土地利用、物質(zhì)循環(huán)、生物等相互影響的關系體中，自然和人類雙方的作用形成的系統(tǒng)。問題設定評價終點由生態(tài)系中的探討對象及探討對象所具備的可測定或推定的特質(zhì)兩個要素構成。另外，評價終點加上「疼惜」、「維持」、「復原」等字眼、或以增減的方向、具體的數(shù)字等修飾，來表現(xiàn)所期望的環(huán)境狀態(tài)，就成為環(huán)境管理的目標。比如，蒼鷹的個體數(shù)的復原。一般來講，生態(tài)風險評價，多數(shù)場合考慮種群、生物群落、生態(tài)系統(tǒng)層次上的疼惜。但是，針對瀕危物種，要考慮易感個體的疼惜。問題設定評價終點的選定標準生態(tài)學上的適宜性其存在對于生態(tài)系統(tǒng)的機能和構造具有較大影響的生物種作為評價終點，符合生態(tài)學上的適宜性原則。對stressor要素的感受性同一養(yǎng)分級的生物，stressor要素對多種生物有毒性影響，則選擇感受性高的生物種作為評價終點。與管理目標的關聯(lián)性例如，藻類本身的社會關切度雖不高，但它是一次生產(chǎn)，在生態(tài)學上具有重要作用，且對魚類等社會關切度較高的高養(yǎng)分級生物的疼惜有重要影響，因此，在很多國家，化學物質(zhì)審查時成為評價終點。問題設定八個受到普遍關注的生態(tài)學探討對象湖泊，河流，河口的水系生物群落固有種的地域群體及其棲息地具有嚴峻有害性結果的生態(tài)事務(比如，鳥和魚類的大量死亡)重要的生態(tài)系統(tǒng)的機能和服務濕地須要緊急特殊疼惜的生態(tài)系統(tǒng)瀕危種及其棲息地其他特殊重要的場所問題設定通常選定的生態(tài)學探討對象的特質(zhì)個體水平(瀕危種):個體的生存和繁殖成功種群水平:生物量(個體數(shù))和生物生產(chǎn)量生物群落水平:種的多樣性及量最近的探討熱點:種群水平的瀕危種絕滅概率，推想存留時間概念模型解析支配測定項目內(nèi)容例影響指標(measuresofeffects或measurementendpoint)推測Stressor因素的暴露導致的對評價終點的影響時所用的測定值Stressor因素下的致死率、繁殖率、生存率、產(chǎn)卵率、孵化數(shù)等生態(tài)系統(tǒng)·對象生物指標(measuresofecosystemandreceptorcharacteristics)評價對象生物的舉動、影響棲息地的事象、生活史參數(shù)的測定值水溫、水流速、物理障礙物的狀態(tài)、餌的分布與量；不存在stressor因素時的致死率、繁殖率、生存率、產(chǎn)卵率、孵化數(shù)等暴露指標(measuresofexposure)Stressor因素的存在、移動，表達；stressor因素暴露量的測定值污染物濃度、溶解氧濃度、營養(yǎng)鹽類濃度、水溫等風險推算野外視察探討收集對象生物的影響數(shù)據(jù)和暴露數(shù)據(jù)，測定野外實際發(fā)生的生物學變更。其優(yōu)點是可以考慮同時發(fā)生的復數(shù)個stressor因素及困難生態(tài)系統(tǒng)的關系，進行綜合評價。缺點是，同一條件的反復測定比較困難，生態(tài)學影響的檢出靈敏度較低。風險推算暴露和影響的點推定的比較Hazard比(HQ)=(預料)暴露濃度／預料無影響濃度而，預料無影響濃度=基準毒性值/平安系數(shù)基準毒性值可以是半致死濃度(LC50)，無影響濃度(NOEC)等。相應的平安系數(shù)也不同。風險推定暴露及影響分布的統(tǒng)計學解析毒性影響(感受性)考慮分布，暴露量接受點推定例，OECD，GuidanceDocumentforAquaticEffectsAssessment，1995.RIVM，EnvironmentalRiskLimitsinTheNetherlands,1999.U.S.EPA，Guidelinesforderivingnumericalnationalwaterqualitycriteriafortheproductionofaquaticorganismsandtheiruses，1985．毒性影響(感受性)及暴露量均考慮分布例，Solomon,K.R.etal.EcologicalriskassessmentofatrazineinnorthAmericansurfacewaters.Environ.Toxicol.Chem.,15:31-76風險推定種的感受性分布對于化學物質(zhì)等stressor因素的感受性，因生物種的不同而不同。感受性種間差異的統(tǒng)計學分布，叫做種的感受性分布。雖然不行能對生態(tài)系統(tǒng)中全部生物種進行毒性試驗，但需若干生物種的毒性數(shù)據(jù)，才可推導出可信度較高的感受性分布。OECD，５個以上種；Netherlands，4個以上分類群；USEPA，8個指定科。風險推定對于p%的生物種有害的濃度HCpHCp=(NOEC的幾何平均值)／exp(Sm·k)Sm無影響濃度NOEC的自然對數(shù)標準偏差；k毒性數(shù)據(jù)數(shù)m、p值、NOEC分布及HCp置信區(qū)間所確定的常數(shù)。表7.4風險推定對95%的生物種不產(chǎn)生影響的濃度GMCV為同屬生物最高允許濃度MATC的幾何平均值；將GMCV由小到大排序，序號為N；接受累積概率0.05旁邊的4個數(shù)據(jù)計算FCV；感受性分布設定為對數(shù)三角分布。風險推定同時考慮暴露分布及感受性分布毒性評價和濃縮性評價

-調(diào)查化學物質(zhì)對水生生物的毒性影響的代表試驗毒性試驗方法不同物種和成長階段的毒性值變更試驗時的水質(zhì)和毒性急性毒性和慢性毒性多物質(zhì)復合毒性評價濃縮和蓄積的試驗方法脂溶性與濃縮性濃縮性的影響因子生物降解Microcosm微宇宙，Mesocosm中宇宙試驗法毒性試驗方法201藻類生長阻礙試驗202水蚤急性游泳阻礙試驗203魚類急性毒性試驗204魚類延長毒性試驗205鳥類食餌毒性試驗206鳥類繁殖性試驗207蚯蚓急性毒性試驗208陸生植物生長試驗209活性污泥呼吸阻礙試驗210魚類初期生活階段毒性試驗211水蚤繁殖試驗212魚胚·仔魚期短期毒性試驗213蜜蜂急性經(jīng)口毒性試驗214蜜蜂急性接觸毒性試驗215幼魚生長毒性試驗216土壤微生物：氮轉(zhuǎn)化試驗217土壤微生物：碳轉(zhuǎn)化試驗毒性試驗方法對于每一種試驗方法，都給出了受試生物種、試驗期間、試驗濃度、生物密度、試驗溫度、試驗條件、視察項目等具體規(guī)定。例如，游泳阻礙試驗，15秒不能游泳可視為游泳阻礙，求其半數(shù)游泳阻礙濃度；作為魚類亞急性試驗的延長毒性試驗的評價指標，還要考慮異樣游泳行為、對外部刺激的反應、外觀變更、攝餌的低下和體重變更，等。不同物種和生長階段的毒性值變更以苯酚為例，149種以上的生物的LC50，最大值與最小值的比約為1500；同一綱的昆蟲類，最大值與最小值的比約為1000；魚類為30。又如，有機磷殺蟲劑，LC50感受性最高的蚊子與感受性最低的一種昆蟲的比為100萬。以魚類為例，從卵到胚的階段感受性低，仔魚到初期幼魚階段感受性高，之后，感受性沒有太大變更。試驗時的水質(zhì)和毒性依據(jù)化學物質(zhì)的種類不同，水質(zhì)條件的變更可能會對水生生物的毒性產(chǎn)生很大影響。水溫∶一般來講，隨著溫度的上升毒性增加，被認為跟水生生物代謝機能隨溫度上升活性增大有關；對于DDT等特殊化學物質(zhì)，毒性則隨溫度的上升而下降。pH值∶酸堿環(huán)境都會造成水生生物生存困難硬度∶對金屬的毒性影響較大，多數(shù)金屬毒性隨硬度的增高而降低。硬度對多數(shù)有機物毒性影響不大。鹽分∶一般來講，金屬離子的毒性隨鹽分的上升而降低；有機物則既有上升的，又有下降的。急性毒性和慢性毒性由急性毒性值可推出慢性毒性值，大多數(shù)的化學物質(zhì)，48-96小時LC50與長期影響限界濃度的比為0.1-0.03多物質(zhì)復合毒性陰離子界面活性劑和銅離子共存時，相加以上的作用；非離子界面活性劑與銅離子共存時，相加以下的作用。若干種有機磷農(nóng)藥對水蚤的游泳阻礙為相加作用。評價濃縮和蓄積的試驗方法BCF的測定（與BAF的區(qū)分？）生物中和水中化學物質(zhì)達到平衡濃度時，實測二者的比未達平衡狀態(tài)，也可以由吸入試驗和不含試驗物質(zhì)的水中的排出試驗的吸取及排出速度常數(shù)確定脂溶性與濃縮性疏水性(脂溶性)高的化學物質(zhì)易在魚體中濃縮富集。logBCF=0.85logPow-0.70濃縮性的影響因子暴露濃度不變，線性增長，曲線增長。分子大小分子斷面最大直徑為9.5?以上的分子無法透過魚鰓吸取。生物降解化學物質(zhì)在環(huán)境中可完全分解為水和二氧化碳等無機物質(zhì)，叫做無機化。無機化的過程原來的毒性消逝了，但有可能生成毒性和蓄積性更高的污染物，需留意。主要分為包含多種生物的混合培育系試驗和單一種的純粹培育系試驗。前者多用于污水處理場和環(huán)境水中的生物降解；后者主要用于特定化學物質(zhì)的處理、分解生成物的確認及分解機構的解明。Microcosm微宇宙，Mesocosm中宇宙試驗法盡可能在試驗室中模擬再現(xiàn)自然環(huán)境，或者將自然界的一部分，或者采集自然界的植物群落，動物群落與土壤、底泥、水混合在試驗室中構建系統(tǒng)，或者將單一分別的多種生物與底泥和水混合構建系統(tǒng)，來調(diào)查毒性，調(diào)查化學物質(zhì)對生物群落的影響。問題是試驗的再現(xiàn)性。TheStandardizedAquaticMicrocosmhasbeenthefocusofaseriesofexperimentsthatinvestigatetheeffectsofthreejetfuelsoveraslongas180daysduration.The3literexperimentalunitsarefilledwithamediumthatsimulatesfreshwaterandasandsedimentisemployed.Sixteenorganismsareinoculatedinknownamountstoformasimpleecologicalstructure.Thesystemisthendosedandfollowedforaminimumof63days.Theorganismsarecountedandothermeasurementsmadetwiceaweek.ThismethodwasoriginallydevelopedbyFriedaTaubattheUniversityofWashingtonwithmodificationsmadebytheInstitute.WeusedthesesystemstoexaminethepersistenceandeffectsofJetA,JP-4andJP-8onaquaticcommunities.Themultivariatestatisticsusedinthedataanalysisconfirmedthepersistenceofeffectsevenafterdegradationofthefueltonon-detectablelevels.TheseobservationsledtotheformulationoftheCommunityConditioningHypothesis.StandardizedAquaticMicrocosm

ConditionedEquidistantOutdoorMesocosm(CEOM).Thistypeoffacilityisdesignedtoconductmoreextensiveexperimentsthancanbeaccomplishedusinglaboratorybasedsystems.Shownunderconstruction,theCEOMconsistsof24experimentalunitsthatsurroundacentralconditioningtank.Theexperimentalunitsarearrangedingroupsoffouraroundthecentralconditioningtankinawheelandspokemanner.Themigrationpathsfromthecentralconditioningtanktoeachex