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水生生物对碳基纳米材料的物种敏感性分布研究

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环境科学学报 2022年第11期42卷 464-474页

作者：祁琦王壮王德高南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 大连海事大学环境科学与工程学院大连116026

碳基纳米材料(CNMs)是科学研究中最热门的材料之一,然而CNMs对生态物种具有潜在的毒害作用.为了评估CNMs对生态物种的生态风险,通过广泛查阅,整理与分析了5种CNMs对22种单一水生物种的急性毒性数据,基于均值效应浓度值(EC_(50))构建物... 详细信息

碳基纳米材料(CNMs)是科学研究中最热门的材料之一,然而CNMs对生态物种具有潜在的毒害作用.为了评估CNMs对生态物种的生态风险,通过广泛查阅,整理与分析了5种CNMs对22种单一水生物种的急性毒性数据,基于均值效应浓度值(EC_(50))构建物种敏感性分布(SSD)模型,并计算得到5%危害浓度(Hazardous Concentration for 5% of species,HC_(5))和潜在影响比例(Potential Affected Fractions,PAF).研究结果发现:富勒烯(C_(60))、石墨烯纳米片(GN)、氧化石墨烯(GO)、单壁碳纳米管(SWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNTs)的HC_(5)值分别为1.88、0.37、0.13、1.31、0.74 mg·L^(-1),表明二维石墨烯家族材料比零维C_(60)和一维碳纳米管对水生生物表现出更高的生态风险.与5种金属基纳米颗粒物(MNPs)相比,CNMs对水生生物的生态风险低于MNPs.通过对不同暴露浓度下CNMs的PAF值分析,发现当暴露浓度小于1×10^(-3)mg·L^(-1)时,CNMs对水生生物的危害程度在可接受的范围内;当暴露浓度达到10.0 mg·L^(-1)时,分别有38.85%、56.24%、34.65%、26.59%、39.18%的水生生物受到C_(60)、GN、GO、SWCNTs、MWCNTs的威胁.比较CNMs对水生生物的预测无效应浓度与其预测环境浓度间差异,发现这5种CNMs对水生生物的危害程度均在可接受的范围内.

关键词：碳纳米材料物种敏感性分布水生生物生态风险

基于物种敏感性分布(SSDs)的土壤硒生态基准值推导

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环境科学学报 2023年第3期43卷 459-465页

作者：王靖菡许秋云王婷张强斌史雅娟钱力周譞柯玲杰中国石油大学(北京)化学工程与环境学院北京102249 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 中国石油大学(北京)油气污染防治北京市重点实验室北京102249

土壤中过量的硒会对土壤生物造成毒害效应,然而目前我国还未制定用于土壤生态系统健康保护的生态标准.本研究通过搜集土壤硒的毒理数据,并根据不同的效应终点对其进行筛选,分别推导对5%物种危害的浓度(Hazardous Concentration for 5%of... 详细信息

土壤中过量的硒会对土壤生物造成毒害效应,然而目前我国还未制定用于土壤生态系统健康保护的生态标准.本研究通过搜集土壤硒的毒理数据,并根据不同的效应终点对其进行筛选,分别推导对5%物种危害的浓度(Hazardous Concentration for 5%of species,HC_(5)).以20%效应浓度(20%Effect Concentration,EC_(20))、25%效应浓度(25%Effect Concentration,EC_(25))和最低观察效应浓度/水平(Lowest Observed Effect Concentration/Level,LOEC/LOEL)等为效应终点的毒理数据进行一级HC_(5)值的推导,以半数效应浓度(Half Effect Concentration,EC_(50))和半数致死效应浓度(Half Lethal Concentration,LC_(50))等为效应终点的毒理数据进行二级HC_(5)值的推导.物种敏感性分布(Species Sensitivity Distribution,SSDs)曲线由5种函数(Burr Ⅲ、Log-Logistic、Log-Normal、Weibull和Re-Weibull)对分级后的毒理数据分别拟合,并根据偏差信息准则值(Deviance Information Criterion,DIC)确定Burr Ⅲ函数具有最优拟合度.推导出的一级和二级HC_(5)值分别为0.079 mg·kg^(-1)和1.26 mg·kg^(-1).将安全系数和自然背景值考虑在内,得出土壤硒的一级和二级生态基准值分别为0.146 mg·kg^(-1)和0.385 mg·kg^(-1).本研究结果可为我国土壤硒的生态标准制定及其风险评估提供科学依据和支撑.

关键词：土壤硒物种敏感性分布生态基准值

基于物种敏感性分布建立地表水中余氯水质基准

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环境科学与技术 2022年第9期45卷 212-218页

作者：黄冬梅吴颖王斌余刚清华苏州环境创新研究院江苏苏州215163 清华大学环境学院环境前沿技术北京实验室北京100084

自新型冠状病毒肺炎疫情发生以来,含氯消毒剂大量使用,地表水中余氯污染受到越来越多关注。该文针对中国地表水环境质量标准对余氯浓度缺乏限值的问题,搜集筛选了游离氯和化合氯对水生生物的急性和慢性毒性数据,使用log-normal和log-log... 详细信息

自新型冠状病毒肺炎疫情发生以来,含氯消毒剂大量使用,地表水中余氯污染受到越来越多关注。该文针对中国地表水环境质量标准对余氯浓度缺乏限值的问题,搜集筛选了游离氯和化合氯对水生生物的急性和慢性毒性数据,使用log-normal和log-logistic模型建立物种敏感度分布法,推导中国游离氯和化合氯的地表水水质基准。通过综合分析和比较,得到淡水游离氯短期和长期的水质基准值(0.012 mg/L和0.0039 mg/L)、海水游离氯短期和长期的水质基准值(0.022 mg/L和0.0023 mg/L)、淡水化合氯短期的水质基准值(0.0068 mg/L)作为最终的基准推荐值。通过与国内外现有余氯相关水质标准比较,为中国余氯水质基准制定提供理论依据。

关键词：游离氯化合氯余氯水质基准物种敏感性分布

基于物种敏感性分布的湛江湾重金属生态风险评价

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人民长江 2022年第1期53卷 54-60页

作者：赵佳林胡春景胡春歧张大胜刘景超河北省水利信息中心河北石家庄050011 河北省南水北调工程建设管理局河北石家庄050011 河北省水文勘测研究中心河北石家庄050031 河北省水利科学研究院河北石家庄050051 北京工业大学建筑工程学院北京100124

准确评估海湾重金属污染引起的水生生物安全问题,对于防范化解海洋生物生态风险具有十分重要的现实意义。以中国典型海湾——湛江湾为例,利用2015,2017年和2018年调查的近海岸水体6种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、As、Hg)含量数据,采用污染... 详细信息

准确评估海湾重金属污染引起的水生生物安全问题,对于防范化解海洋生物生态风险具有十分重要的现实意义。以中国典型海湾——湛江湾为例,利用2015,2017年和2018年调查的近海岸水体6种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、As、Hg)含量数据,采用污染指数法、相关性分析法、物种敏感性分布法对湛江湾海域的污染程度及其生态风险进行评价。结果表明:2015年36.4%的水样中Hg含量达到三类海水质量标准限值,其他年份海水水样中的重金属含量均低于二类海水质量标准;2015年湛江港贝类体内As含量高于中国海洋生物质量一类标准但小于二类标准,菲律宾蛤仔体内Pb的含量高于一类标准小于二类标准;Cd,Cu,Zn等重金属仍然对藻类和甲壳类等敏感性生物具有毒理效应,最高达选择物种的4%。研究结果可为湛江湾环境保护措施和海洋生物多样性保护提供科学依据,同时拓展了物种敏感性生态风险评价的应用范围。

关键词：重金属水质评价生态风险评价物种敏感性分布湛江湾

物种敏感性分布法在土壤中铜生态阈值建立中的应用研究

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环境科学学报 2013年第6期33卷 1787-1794页

作者：王小庆韦东普黄占斌马义兵洛阳理工学院环境工程与化学系洛阳471023 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业部作物营养与施肥重点实验室北京100081 中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院北京100083

利用不同累计概率分布函数拟合了基于中国土壤的21个物种的铜毒理学数据,建立了不同土壤条件下的铜物种敏感性分布曲线.结果表明物种敏感性分布方程BurrIII在X轴(浓度)方向及Y轴的较小累计概率范围内拟合优度较佳.在构建土壤中铜物种敏... 详细信息

利用不同累计概率分布函数拟合了基于中国土壤的21个物种的铜毒理学数据,建立了不同土壤条件下的铜物种敏感性分布曲线.结果表明物种敏感性分布方程BurrIII在X轴(浓度)方向及Y轴的较小累计概率范围内拟合优度较佳.在构建土壤中铜物种敏感性分布曲线时,利用铜生物毒害模型归一化处理能体现土壤性质对铜毒害的影响,相比于未归一化(不考虑土壤性质差异的影响)的结果更具科学性.结合铜的生物毒害模型利用BurrIII构建了中国土壤4种典型情景中的物种敏感性分布曲线,并基于此推导出了不同土壤情景下的铜5%毒害浓度(HC5),其在酸性土壤、中性土壤(包括水稻土)、碱性非石灰性土壤和石灰性土壤中的值分别为13.1、29.9、51.9和26.3mg·kg-1(以土壤中外源铜为单位).此结果不仅表明了不同土壤条件下的不同物种对铜毒害的敏感性分布规律,还为建立对应土壤性质的铜生态阈值提供了可靠的科学基础.

关键词：土壤铜物种敏感性分布归一化生态阈值

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物种敏感性分布法拟合函数的拟合优度评价

农业环境科学学报 2021年第3期40卷 544-551页

作者：董明明牟力言秦莉安毅林大松农业农村部环境保护科研监测所天津300191

为明确物种敏感性分布(SSD)法适用于酸性土壤条件下的最优拟合函数,以均方根(RMSE)和残差平方和(SSE)为评价指标,系统分析了不同pH和累积概率条件下5种常见拟合函数(Log-logistic、Gamma、Log-normal、Weibull和BurrⅢ)的拟合优度。研... 详细信息

为明确物种敏感性分布(SSD)法适用于酸性土壤条件下的最优拟合函数,以均方根(RMSE)和残差平方和(SSE)为评价指标,系统分析了不同pH和累积概率条件下5种常见拟合函数(Log-logistic、Gamma、Log-normal、Weibull和BurrⅢ)的拟合优度。研究表明:两种pH条件(pH 5.5和pH 6.5)下5种拟合函数的拟合优度无明显差异,其中Log-logistic、BurrⅢ函数的SSE值分别为0.021、0.024和0.169、0.191,RMSE值分别为0.038、0.040和0.106、0.113,两者拟合效果较好;但不同累积概率条件下拟合函数的拟合优度存在一定差异,其中低累积概率(p≤20%)条件下Log-logistic与Gamma的SSE值分别为2.45×10^(-4)和2.46×10^(-4),RMSE值分别为4.04×10^(-3)和4.05×10^(-3),两者拟合效果较好;中累积概率(20%80%)条件下BurrⅢ与Log-logistic的SSE值分别为0.151和0.203,RMSE值分别为0.100和0.116,两者拟合效果较好。研究表明,酸性土壤(pH≤6.5)中低、中累积概率(0≤p≤80%)条件下优先推荐使用Log-logistic拟合函数,而高累积概率(p>80%)条件下优先推荐使用BurrⅢ拟合函数。

关键词：酸性土壤镉物种敏感性分布拟合函数拟合优度

物种敏感性分布在铊污染淡水生物生态风险评估中的应用

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安全与环境学报 2012年第6期12卷 134-139页

作者：王俊能胡习邦李玉炫许振成中国科学院广州地球化学研究所广州510640 环境保护部华南环境科学研究所广州510655 中国科学院大学北京100049 中国广州分析测试中心广东省分析测试技术公共实验室广州510070

应用物种敏感性分布(SSD)方法构建了铊对淡水生物的SSD曲线。在此基础上,计算了铊对不同生物的5%危害质量浓度(HC5),分析比较铊对于不同生物类别的毒性敏感性差异及其特征,并针对不同污染物质量浓度,评价了北江铊污染突发事件对不同生... 详细信息

应用物种敏感性分布(SSD)方法构建了铊对淡水生物的SSD曲线。在此基础上,计算了铊对不同生物的5%危害质量浓度(HC5),分析比较铊对于不同生物类别的毒性敏感性差异及其特征,并针对不同污染物质量浓度,评价了北江铊污染突发事件对不同生物类别的生态风险。结果表明,不同物种对铊污染物的耐受范围存在差异,从小到大依次为藻类、脊椎动物、无脊椎动物。这可能与各物种的组别多样性有关,耐受范围越大,表示随着质量浓度增加,风险增大的趋势越缓慢。铊对不同物种的HC5从小到大依次为藻类、无脊椎动物、脊椎动物。HC5越小,铊对该物种的生态风险越大,其中藻类对铊最敏感,其HC5为113μg/L。从总体上看,铊对淡水生物系统的HC5为210μg/L。不同质量浓度值得出的潜在影响比例(PAF)的大小,反映对不同类别生物的损害程度。在100μg/L以下,全部物种的PAF值几乎为0;在质量浓度达100μg/L时,藻类和无脊椎动物开始受到影响;在质量浓度达1 000μg/L时,超过99%的藻类和无脊椎动物受到影响,全部物种有96%受到影响。对2010年北江某突发性铊污染事件中高质量浓度集中区进行生态风险评估,表明该污染河段的生态风险极低,PAF接近于0。

关键词：环境学铊污染淡水生物生态风险物种敏感性分布广东北江

物种敏感性分布在土壤中镍生态阈值建立中的应用研究

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农业环境科学学报 2012年第1期31卷 92-98页

作者：王小庆韦东普黄占斌马义兵中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业部作物营养与施肥重点实验室北京100081 洛阳理工学院环境与化学工程系河南洛阳471023

本文利用不同累计概率分布函数拟合了基于中国土壤的17个物种的镍毒理学数据。结果表明,BurrⅢ在X轴(浓度)方向及Y轴的较小累计概率范围内拟合优度较佳。在构建土壤中镍物种敏感性分布曲线时,利用镍生物毒害模型归一化处理能修正土壤性... 详细信息

本文利用不同累计概率分布函数拟合了基于中国土壤的17个物种的镍毒理学数据。结果表明,BurrⅢ在X轴(浓度)方向及Y轴的较小累计概率范围内拟合优度较佳。在构建土壤中镍物种敏感性分布曲线时,利用镍生物毒害模型归一化处理能修正土壤性质的影响且可更好地体现物种敏感性差异,相比于未归一化处理的结果更具科学性。在此基础上结合镍的生物毒害模型利用BurrⅢ构建了中国土壤4种典型情景中的物种敏感性分布曲线,同时确定了不同土壤情景下的镍生态阈值,即酸性土壤、中性土壤(包括水稻土)、碱性非石灰性土壤和石灰性土壤的镍生态阈值分别为6.5、47.5、***-1和***-(1以土壤中外源镍为单位)。

关键词：土壤镍物种敏感性分布归一化生态阈值

基于物种敏感性分布(SSD)的耐盐与Pb低吸收小麦筛选研究及应用

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应用基础与工程科学学报 2019年第5期37卷 947-956页

作者：孟楠王萌雷小琴陈莉郑涵陈世宝中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业部植物营养与肥料重点实验室北京100081 北京市农林科学院植物保护环境保护研究所北京100097

盐胁迫与重金属污染是导致污灌区土壤退化的主要因子,耐盐与重金属低吸收特征的小麦品种的筛选对污灌区农田安全利用具有重要意义.本文采集了河北某典型污灌区农田表层(0~20cm)土壤,通过外源添加0.4%NaCl盐化处理后进行盆栽试验,基于不... 详细信息

盐胁迫与重金属污染是导致污灌区土壤退化的主要因子,耐盐与重金属低吸收特征的小麦品种的筛选对污灌区农田安全利用具有重要意义.本文采集了河北某典型污灌区农田表层(0~20cm)土壤,通过外源添加0.4%NaCl盐化处理后进行盆栽试验,基于不同小麦耐盐指数(STi)与Pb富集系数(1/BCF)的物种敏感性分布(SSD)特征,对具有耐盐、Pb低吸收小麦品种进行筛选.结果表明:盐分胁迫对不同小麦的植株生长产生显著的抑制效应,基于地上部生物量的不同小麦耐盐指数范围为0.49~1.04,其中最小耐盐指数为中麦415,最大的为轮选987.不同小麦基于耐盐指数大小的SSD顺序为:轮选987>中优9507>中麦1062>中麦996>轮选1690>中麦816>中麦175>中麦14>中优206>中麦415.不同小麦茎叶与根对Pb的富集系数间存在显著(p轮选987>中麦996>中麦816>轮选1690>中麦415>中优9507>中麦14>中麦175>中优206;据此筛选出了具有耐盐与Pb低吸收的小麦品种为中麦1062与轮选987.基于SSD模型中保护95%物种安全的风险阈值(HC5)判断,中优206的1/BCF测定值为13.7,小于HC5值(14.4),为该污灌区土壤不宜种植的Pb敏感性品种.研究结果可为盐分胁迫下污灌区Pb污染农田的安全利用提供参考.

关键词：污灌土壤铅盐胁迫小麦物种敏感性分布