环境保护科学
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化学污染生态风险评价方法综述

  摘 要:随着化学污染日益加重,对化学污染源进行生态风险评价并制定相应的风险控制决策,有着重要性和紧迫性。本文介绍了生态风险评价的程序,重点针对风险评价四部分核心内容——危害识别、暴露表征、生态效应表征和风险表征展开叙述,旨在对化学污染物生态风险评价方法进行应用性探讨,并提出了研究展望。


  关键词:化学污染 生态风险评价一、引言随着现代工业、农业高速发展,各种化学物质如农药、工业污染物等不断进入生态环境中,化学污染日益加重,成为生态风险重要源头。为减少化学污染物的危害,对化学污染进行生态风险评价并采取相应风险控制措施十分重要。


  生态风险评价的定义是评估一种或多种压力下有害生态效应可能发生或正在发生的可能性的过程。现阶段研究得较多的是对化学污染压力的风险评价。我国化学污染物生态风险评价至今尚未形成统一的方法标准,针对评价各重点环节的实用方法进行全面阐述的文献较少见报,而这却是风险评价者在实际操作中所关心的内容。本文对化学污染物生态风险评价的方法进行了应用性的探讨,重点针对风险评价四部分核心内容——危害识别、暴露表征、生态效应表征和风险表征进行综述。


  二、生态风险评价的程序1.危害识别危害识别主要包括三个内容——风险源识别、受体分析和评价终点确定。通过对调查、监测和收集得到的有效信息进行分析,确定造成风险的主要暴露源,并确定可能因此受到危害的对象——生物受体。评价终点是反映受体遭受污染物损害的指标体系,表征了生态系统的可测度特性,是风险管理目标的具体化和量化。


  2.暴露表征2.1暴露过程分析研究暴露过程要充分考虑生态系统与受体的特征。污染物对受体的暴露途径一般包括接触与摄入。接触是定量的,与受体接触压力的行为相关。摄入是受体对所接触污染物的有效吸收,与食物链、生物吸收因子、生物有效性、环境因子等因素相关。暴露时间可分为急性、亚急性和慢性三类时间段,污染物生态风险评价通常将暴露时段上的平均强度作为暴露强度。


  2.2暴露量估算暴露量一般通过公式或模型来估算。以无脊椎动物和植物为食的野生动物,可通过暴露公式来计算暴露量。对于水生生物而言,疏水模型是研究有机物富集的经典模型,但由于过于简化,与在实际环境中有较大差异,目前多用于水生生态营养级较低、定量要求不高的水生生物,如浮游生物和底栖生物等[4,5]。对处于较高营养级的鱼类,根据其生理过程的研究成果,Nichols等[5]利用鱼体生理富集动力学模型定量分析了鱼体有机物富集的过程,研究具有较高的代表性。


  评估化学污染影响时,全面顾及整个食物网而不减少受体,有利于得到更准确的暴露量评估。Sharpe等[6]制定了估算食物网生物富集的框架,表征了水生物种、陆生物种以及鸟类的污染源及其转化过程。


  3.生态效应表征3.1剂量-效应关系研究生态毒理学研究是生态效应表征的基础,主要通过实验室研究的生态毒性数据来建立剂量-反应关系。目前美国EPA建立了比较详尽的毒性数据库ECOTOX,主要是针对水生和陆生动物和植物的单物种试验,在美国的生态风险评价中具有很高的参考价值。我国尚未形成一个系统的毒性数据库,毒性数据的获取也多参照ECOTOX数据库。


  3.2 生态效应外推研究由于现实条件的限制,剂量-反应关系往往不是通过试验直接得到的,而是应用外推的手段,来拓展实验室毒性数据的适用范围,解决某些数据无法获取的问题,从而建立剂量-反应关系。通常外推包括物种间的外推,评价终点间的外推以及不同场所与条件的外推。许多外推方法受数据库的限制,若缺少充分经验或对作用机理不了解,外推的不确定性很大[1]。


  4.风险表征4.1 定性方法风险表征包括了定性和定量方法,定性评价所需的信息量少,评价结论包含的信息量也少,一般只有在低层次评价或者数据有限,评价无定量要求的场合中使用。Long等[7]对海洋和河口沉积物中化学污染物的生态风险阈值进行了研究,用风险评价的低值ERL(effects rang-low,生物效应几率<10%)表示无生态风险,风险评价的高值ERM(effect rang-median,生物效应几率>50%)及中间值ERL-ERM分别表示有生态风险或偶尔存在生态风险,来评估沉积物中有机污染物浓度可能对生物产生的生态效应。


  4.2定量方法定量评价方法在生态风险评价中较为常用,主要包括风险商法、指数法和概率风险评价法,目前应用最多的是风险商法。风险商法是用环境暴露浓度与相应效应表征中的毒性数据相比,得到风险商值。用于表征生态效应的毒性数据亦称为毒性终点值,通常选用半致死浓度值、半数效应浓度值、无可观察效应浓度值等。指数法主要有单因子指数法和潜在生态危害指数法。以潜在生态危害指数法使用最为广泛,它是1980年瑞典科学家Hakanson提出的针对沉积物中重金属的生态风险评价方法[8]。概率风险评价法是将环境暴露浓度和毒性数据的点估计用其分布的概率来表示,以计算风险存在的可能性。由于毒性数据是用概率表示,概率风险评价考虑到了不同物种受体间的差异,已被用来估计种群或群落暴露于潜在危害物时对这些物质的不良反应[9]。概率风险评价一般用图形来表征,常见的有概率密度曲线、联合概率曲线、累积分布曲线等。


  三、展望化学污染物生态风险评价已经引起人们的重视,也即将在国内外更加广泛地使用。展望未来,主要有以下四个发展趋势:


  1.评价趋向于更大尺度与更高层次。环境污染的区域性与严重性,决定了大尺度评价以及更准确的风险定量是必要的。


  2.评价更加全面化和细化。评价终点选择趋向于群落、生态系统和景观水平。暴露评价和生态效应评价关注多物种、敏感种、多污染因子、多暴露途径的研究,外推方法得到全面的发展。


  3.新技术发展,多技术综合应用。RS、GIS等新技术,以及生态系统风险预测模型与不确定性分析技术更广泛应用于风险评价。多种模型被使用于生态风险研究,解决模型联合应用存在的衔接性问题。


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