海水中金属铅水质基准定值研究（一）水质基准研究开展较早

2025-05-14 13:50:56 - 知识

作为大多数陆源排海污染物的海水汇，近岸海域承受着巨大的中金环境压力，海水水质基准指示了海洋环境对特定污染物受纳能力的属铅水质底线，是基准制定海水水质标准的准绳和科学依据。在海洋资源的定值持续利用和海洋环境保护实践中，海水水质基准起着基础性的研究支撑作用。而目前，海水我国并没有建立相应的中金水质基准体系，现行颁布制定的属铅水质水质标准多借鉴于发达国家的生态毒性数据。

据统计，基准2010年我国铅的定值环境释放量较2000年增加了2.57倍，由于金属铅具有较强生物富集性及神经毒性，研究目前已被世界各主要国家列为“优先控制污染物”，海水因此，中金根据我国近海水生生物区系的属铅水质特点和污染控制的需要，开展相应的海水水质基准基础研究，构建符合我国近海海洋环境特征的海水质量基准，对加强我国海洋环境质量的监测、评价和监督管理；对制定我国海洋环境保护技术政策、标准不无裨益。在欧美主要国家，水质基准研究开展较早，并已发布基于各情景下的水质基准推导技术文件。

近年来，我国在水质基准推导方面开展了相关工作，并在重金属、营养盐、有机污染物等水质基准应用研究中取得了相应进展。

一、材料与方法

1、海水铅的水质基准体系建立水质基准的核心是水质基准方法学，即水质基准的定值问题，广义上，水质基准方法学包括两部分：其一，基础毒性数据的获取方法，即毒理学试验的相关内容；其二，由毒性数据建立海水水质基准的定值方法。其中基础毒性数据决定着定值方法，定值方法决定着基准值的合理性。

考虑海域用途的多样性及与之匹配的分级水质标准，目前各国用于确立污染物水质基准的毒理学数据主要分为两类：表征高浓度污染物短期作用对水生生物不利影响的急性毒性数据；以及表征低浓度污染物长期作用对水生生物不利影响的慢性毒性数据。相应地，本文采用双值水质基准体系：海水水质基准高值（HSWC—用于保护海生生物免受高浓度污染物短期作用的不利影响；海水水质基准低值（LSWC）—用于保护海生生物免受低浓度污染物长期作用的不利影响及其可能产生的次生效应。

此外，由于污染物具有生物富集效应，特定污染物可经由食物链进而影响上层营养等级生物；同时根据我国现有的海水水质标准的保护目的：保护海洋生物安全和水产品食用安全。因此铅LSWC的推导须同时考量污染物对海生生物长期作用所产生的不利影响，及人群因食用受污染水生生物所带来的健康影响。

在此，本文的海水水质基准低值涵括保护水生生物安全和食品卫生两个子基准：保护生物安全的LSWCbio，以及保护食品卫生安全的LSWCfood，并以LSWCbio和LSWCfood中的低值作为最终LSWC。

2、毒性数据筛选

毒性数据筛选于知网文献数据库、USEPAECOTOX及补充毒性试验。为保证所建立的铅海水水质基准符合我国海洋生物区系生物对特定污染物的耐受能力，本文所甄选生物毒性数据皆由栖息于我国境内的海水水生生物的毒性试验所得，毒性数据甄选原则为：适合的试验方法，包括对照试验及水质监控；

以受试生物的死亡或生长作为急性试验终点，以半致死浓度LC₅₀或半效应浓度EC₅₀表征；

以受试生物幼体早期试验的畸形率、生长发育作为慢性毒性试验终点；针对同种生物、不同时长的毒性试验所得毒性数据，以其几何均值作为最终采纳值；针对同种生物不同生命阶段所得毒性数据，以其几何均值作为最终采纳值。

同时，针对模型推导基准，为了能使海水水质基准贴近真实的海洋生境，并考虑营养层级生物对同一污染物敏感性的差异，以及出于对拟合假设检验的考虑，用于推导水质基准的毒性数据须有一定的代表性（如表1所示，以生物门类表示）。在本文设定中，须获得5个门类生物、8种不同生物的毒性数据用于推导海水水质基准。这5个门类生物为：藻类（包括原生界的单细胞藻类）、节肢动物门（甲壳类）、脊索动物门（鱼类）、软体动物门（贝类等）及其它动物门的水生生物。其中藻类、甲壳类和鱼类的毒性数据必须具备。

3、铅海水基准推导方法

一般地，在保护海生生物安全方面，水质基准定值方法基于两个基本的前提性假定：生态系统的敏感性取决于生态系统中最敏感的生物；保护生态系统结构完整便可保护整个生态系统的群落机能完好。

而经由已知的、有限的生物对特定污染物的毒性数据推定未知的、对特定污染物“最为”敏感生物的毒性数据，常用的方法有：经验性的评价因子法和基于数理理论支持的模型外推法。评价因子法的有效性和选择适用的评价因子在某种程度上强烈依赖于敏感生物的毒性值。其表达形式如式1所示。

式中：AF为评价因子，特别地，相对于淡水生境而言，在海洋生境中的生物种类要更为丰富，由毒性数据外推海水基准的不确定性更大，而与此相反的是，可获得的海洋生物的毒性数据远比淡水生物的毒性数据要少，因此欧盟推荐用于海水基准推导的评价因子较之淡水要严苛10倍；Min（LC₅₀，NOEC）为毒性试验中敏感生物的毒性值。

模型外推法的基础为物种敏感度分布（SSD）理论。基于SSD的模型外推法被欧美主要国家应用于水质基准的推导。模型外推法通过最大似然估计或其他的方法，将污染物对生物的效应浓度（急/慢性毒性试验数据）拟合为频数分布模型，如log-triangular、log-normal或log-logisitic分布；

再由求出的概率分布模型，定义了危害浓度HCp，即在分布模型中，污染物对生物的效应浓度≤HCp的概率为p。换而言之，在此污染物含量HCp下，生境中（100-p）%的生物是相对安全的。在人群健康的防护方面，LSWCfood用于保护人群免受因食用低浓度污染物长期作用的海洋生物可能带来的不利影响，其一般由食品卫生标准或污染物的安全摄入量及生物富集因子反演而得。