生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及管理課件

環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及管理環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及管理1生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)背景80年代初期，研究始于美國(guó)80年代后期，美國(guó)NRC(NationalResearchCouncil)發(fā)起構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的概念框架1992年，美國(guó)環(huán)保廳發(fā)表了「生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)framework」的報(bào)告書(shū)自此以后，此研究領(lǐng)域得到迅速發(fā)展。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)背景80年代初期，研究始于美國(guó)2生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)定義針對(duì)環(huán)境生物，預(yù)測(cè)不希望出現(xiàn)的事情發(fā)生的可能性的過(guò)程。評(píng)價(jià)終點(diǎn)(endpoint)∶不希望出現(xiàn)事情的具體內(nèi)容Stressor∶導(dǎo)致不希望出現(xiàn)的事情發(fā)生的要素。如，化學(xué)物質(zhì)、物理要素(建筑物建造、土地開(kāi)發(fā)等)、生物要素(外來(lái)種、病毒等)、氣象學(xué)要素(有害紫外線的增加、溫度上升)等。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)定義針對(duì)環(huán)境生物，預(yù)測(cè)不希望出現(xiàn)的事情發(fā)生的可能3生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的步驟問(wèn)題設(shè)定解析暴露解析

stressor要素解析風(fēng)險(xiǎn)推算和說(shuō)明生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的步驟問(wèn)題設(shè)定4生態(tài)學(xué)分級(jí)個(gè)體individual∶單體生物，作為生物可區(qū)分的最小單位種群population∶占有一定空間的同種個(gè)體的集合生物群落communities∶在某一區(qū)域混合存在的不同種類(lèi)生物的集合。生態(tài)系統(tǒng)的生物部分。生態(tài)系統(tǒng)ecosystems∶在某一地域生存的所有生物和非生物環(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(guān)系體中，自然和人類(lèi)雙方的作用形成的系統(tǒng)。生態(tài)學(xué)分級(jí)個(gè)體individual∶單體生物，作為生物可區(qū)5問(wèn)題設(shè)定評(píng)價(jià)終點(diǎn)由生態(tài)系中的研究對(duì)象及研究對(duì)象所具備的可測(cè)定或推定的特質(zhì)兩個(gè)要素構(gòu)成。另外，評(píng)價(jià)終點(diǎn)加上「保護(hù)」、「維持」、「恢復(fù)」等字眼、或以增減的方向、具體的數(shù)字等修飾，來(lái)表現(xiàn)所期望的環(huán)境狀態(tài)，就成為環(huán)境管理的目標(biāo)。比如，蒼鷹的個(gè)體數(shù)的恢復(fù)。一般來(lái)講，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，多數(shù)場(chǎng)合考慮種群、生物群落、生態(tài)系統(tǒng)層次上的保護(hù)。但是，針對(duì)瀕危物種，要考慮易感個(gè)體的保護(hù)。問(wèn)題設(shè)定評(píng)價(jià)終點(diǎn)6問(wèn)題設(shè)定評(píng)價(jià)終點(diǎn)的選定標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)學(xué)上的適宜性其存在對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的機(jī)能和構(gòu)造具有較大影響的生物種作為評(píng)價(jià)終點(diǎn)，符合生態(tài)學(xué)上的適宜性原則。對(duì)stressor要素的感受性同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物，stressor要素對(duì)多種生物有毒性影響，則選擇感受性高的生物種作為評(píng)價(jià)終點(diǎn)。與管理目標(biāo)的關(guān)聯(lián)性例如，藻類(lèi)本身的社會(huì)關(guān)心度雖不高，但它是一次生產(chǎn)，在生態(tài)學(xué)上具有重要作用，且對(duì)魚(yú)類(lèi)等社會(huì)關(guān)心度較高的高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的保護(hù)有重要影響，因此，在很多國(guó)家，化學(xué)物質(zhì)審查時(shí)成為評(píng)價(jià)終點(diǎn)。問(wèn)題設(shè)定評(píng)價(jià)終點(diǎn)的選定標(biāo)準(zhǔn)7問(wèn)題設(shè)定八個(gè)受到普遍關(guān)注的生態(tài)學(xué)研究對(duì)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(yán)重有害性結(jié)果的生態(tài)事件(比如，鳥(niǎo)和魚(yú)類(lèi)的大量死亡)重要的生態(tài)系統(tǒng)的機(jī)能和服務(wù)濕地需要緊急特別保護(hù)的生態(tài)系統(tǒng)瀕危種及其棲息地其他特別重要的場(chǎng)所問(wèn)題設(shè)定八個(gè)受到普遍關(guān)注的生態(tài)學(xué)研究對(duì)象8問(wèn)題設(shè)定通常選定的生態(tài)學(xué)研究對(duì)象的特質(zhì)個(gè)體水平(瀕危種):個(gè)體的生存和繁殖成功種群水平:生物量(個(gè)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研究熱點(diǎn):種群水平的瀕危種絕滅概率，推測(cè)存留時(shí)間問(wèn)題設(shè)定通常選定的生態(tài)學(xué)研究對(duì)象的特質(zhì)9概念模型概念模型10解析計(jì)劃測(cè)定項(xiàng)目?jī)?nèi)容例影響指標(biāo)(measuresofeffects或measurementendpoint)推測(cè)Stressor因素的暴露導(dǎo)致的對(duì)評(píng)價(jià)終點(diǎn)的影響時(shí)所用的測(cè)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(duì)象生物指標(biāo)(measuresofecosystemandreceptorcharacteristics)評(píng)價(jià)對(duì)象生物的舉動(dòng)、影響棲息地的事象、生活史參數(shù)的測(cè)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(shí)的致死率、繁殖率、生存率、產(chǎn)卵率、孵化數(shù)等暴露指標(biāo)(measuresofexposure)Stressor因素的存在、移動(dòng)，表達(dá)；stressor因素暴露量的測(cè)定值污染物濃度、溶解氧濃度、營(yíng)養(yǎng)鹽類(lèi)濃度、水溫等解析計(jì)劃測(cè)定項(xiàng)目?jī)?nèi)容例影響指標(biāo)(measuresofef11風(fēng)險(xiǎn)推算野外觀察研究收集對(duì)象生物的影響數(shù)據(jù)和暴露數(shù)據(jù)，測(cè)定野外實(shí)際發(fā)生的生物學(xué)變化。其優(yōu)點(diǎn)是可以考慮同時(shí)發(fā)生的復(fù)數(shù)個(gè)stressor因素及復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。缺點(diǎn)是，同一條件的反復(fù)測(cè)定比較困難，生態(tài)學(xué)影響的檢出靈敏度較低。風(fēng)險(xiǎn)推算野外觀察研究12風(fēng)險(xiǎn)推算暴露和影響的點(diǎn)推定的比較Hazard比(HQ)=(預(yù)測(cè))暴露濃度／預(yù)測(cè)無(wú)影響濃度而，預(yù)測(cè)無(wú)影響濃度=基準(zhǔn)毒性值/安全系數(shù)基準(zhǔn)毒性值可以是半致死濃度(LC50)，無(wú)影響濃度(NOEC)等。相應(yīng)的安全系數(shù)也不同。風(fēng)險(xiǎn)推算暴露和影響的點(diǎn)推定的比較13風(fēng)險(xiǎn)推定暴露及影響分布的統(tǒng)計(jì)學(xué)解析毒性影響(感受性)考慮分布，暴露量采用點(diǎn)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(fēng)險(xiǎn)推定暴露及影響分布的統(tǒng)計(jì)學(xué)解析14風(fēng)險(xiǎn)推定種的感受性分布對(duì)于化學(xué)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(jì)學(xué)分布，叫做種的感受性分布。雖然不可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中所有生物種進(jìn)行毒性試驗(yàn)，但需若干生物種的毒性數(shù)據(jù)，才可推導(dǎo)出可信度較高的感受性分布。OECD，５個(gè)以上種；Netherlands，4個(gè)以上分類(lèi)群；USEPA，8個(gè)指定科。風(fēng)險(xiǎn)推定種的感受性分布15風(fēng)險(xiǎn)推定對(duì)于p%的生物種有害的濃度HCpHCp=(NOEC的幾何平均值)／exp(Sm·k)Sm無(wú)影響濃度NOEC的自然對(duì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)險(xiǎn)推定對(duì)于p%的生物種有害的濃度HCp16生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及管理ppt課件17風(fēng)險(xiǎn)推定對(duì)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(hào)為N；采用累積概率0.05附近的4個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算FCV；感受性分布設(shè)定為對(duì)數(shù)三角分布。風(fēng)險(xiǎn)推定對(duì)95%的生物種不產(chǎn)生影響的濃度18風(fēng)險(xiǎn)推定同時(shí)考慮暴露分布及感受性分布風(fēng)險(xiǎn)推定同時(shí)考慮暴露分布及感受性分布19毒性評(píng)價(jià)和濃縮性評(píng)價(jià)

-調(diào)查化學(xué)物質(zhì)對(duì)水生生物的毒性影響的代表實(shí)驗(yàn)毒性實(shí)驗(yàn)方法不同物種和成長(zhǎng)階段的毒性值變化試驗(yàn)時(shí)的水質(zhì)和毒性急性毒性和慢性毒性多物質(zhì)復(fù)合毒性評(píng)價(jià)濃縮和蓄積的實(shí)驗(yàn)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中宇宙實(shí)驗(yàn)法毒性評(píng)價(jià)和濃縮性評(píng)價(jià)

-調(diào)查化學(xué)物質(zhì)對(duì)水生生物的毒性影響的代20毒性試驗(yàn)方法201藻類(lèi)生長(zhǎng)阻礙試驗(yàn)202水蚤急性游泳阻礙試驗(yàn)203魚(yú)類(lèi)急性毒性試驗(yàn)204魚(yú)類(lèi)延長(zhǎng)毒性試驗(yàn)205鳥(niǎo)類(lèi)食餌毒性試驗(yàn)206鳥(niǎo)類(lèi)繁殖性試驗(yàn)207蚯蚓急性毒性試驗(yàn)208陸生植物生長(zhǎng)試驗(yàn)209活性污泥呼吸阻礙試驗(yàn)210魚(yú)類(lèi)初期生活階段毒性試驗(yàn)211水蚤繁殖試驗(yàn)212魚(yú)胚·仔魚(yú)期短期毒性試驗(yàn)213蜜蜂急性經(jīng)口毒性試驗(yàn)214蜜蜂急性接觸毒性試驗(yàn)215幼魚(yú)生長(zhǎng)毒性試驗(yàn)216土壤微生物：氮轉(zhuǎn)化試驗(yàn)217土壤微生物：碳轉(zhuǎn)化試驗(yàn)毒性試驗(yàn)方法201藻類(lèi)生長(zhǎng)阻礙試驗(yàn)210魚(yú)類(lèi)初期生活階段毒性21毒性試驗(yàn)方法對(duì)于每一種試驗(yàn)方法，都給出了受試生物種、試驗(yàn)期間、試驗(yàn)濃度、生物密度、試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)條件、觀察項(xiàng)目等具體規(guī)定。例如，游泳阻礙試驗(yàn)，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(yú)類(lèi)亞急性試驗(yàn)的延長(zhǎng)毒性試驗(yàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，還要考慮異常游泳行為、對(duì)外部刺激的反應(yīng)、外觀變化、攝餌的低下和體重變化，等。毒性試驗(yàn)方法對(duì)于每一種試驗(yàn)方法，都給出了受試生物種、試驗(yàn)期間22不同物種和生長(zhǎng)階段的毒性值變化以苯酚為例，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(chóng)類(lèi)，最大值與最小值的比約為1000；魚(yú)類(lèi)為30。又如，有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑，LC50感受性最高的蚊子與感受性最低的一種昆蟲(chóng)的比為100萬(wàn)。以魚(yú)類(lèi)為例，從卵到胚的階段感受性低，仔魚(yú)到初期幼魚(yú)階段感受性高，之后，感受性沒(méi)有太大變化。不同物種和生長(zhǎng)階段的毒性值變化以苯酚為例，149種以上的生物23試驗(yàn)時(shí)的水質(zhì)和毒性根據(jù)化學(xué)物質(zhì)的種類(lèi)不同，水質(zhì)條件的變化可能會(huì)對(duì)水生生物的毒性產(chǎn)生很大影響。水溫∶一般來(lái)講，隨著溫度的上升毒性增強(qiáng)，被認(rèn)為跟水生生物代謝機(jī)能隨溫度上升活性增大有關(guān)；對(duì)于DDT等特殊化學(xué)物質(zhì)，毒性則隨溫度的上升而下降。pH值∶酸堿環(huán)境都會(huì)造成水生生物生存困難硬度∶對(duì)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(duì)多數(shù)有機(jī)物毒性影響不大。鹽分∶一般來(lái)講，金屬離子的毒性隨鹽分的上升而降低；有機(jī)物則既有上升的，又有下降的。試驗(yàn)時(shí)的水質(zhì)和毒性根據(jù)化學(xué)物質(zhì)的種類(lèi)不同，水質(zhì)24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(xué)物質(zhì)，48-96小時(shí)LC50與長(zhǎng)期影響限界濃度的比為0.1-0.03急性毒性和慢性毒性由急性毒性值可推出慢性毒性值25多物質(zhì)復(fù)合毒性陰離子界面活性劑和銅離子共存時(shí)，相加以上的作用；非離子界面活性劑與銅離子共存時(shí)，相加以下的作用。若干種有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)水蚤的游泳阻礙為相加作用。多物質(zhì)復(fù)合毒性陰離子界面活性劑和銅離子共存時(shí)，相加以上的作用26評(píng)價(jià)濃縮和蓄積的實(shí)驗(yàn)方法BCF的測(cè)定（與BAF的區(qū)別？）生物中和水中化學(xué)物質(zhì)達(dá)到平衡濃度時(shí)，實(shí)測(cè)二者的比未達(dá)平衡狀態(tài)，也可以由吸入試驗(yàn)和不含試驗(yàn)物質(zhì)的水中的排出試驗(yàn)的吸收及排出速度常數(shù)確定評(píng)價(jià)濃縮和蓄積的實(shí)驗(yàn)方法BCF的測(cè)定（與BAF的區(qū)別？）27脂溶性與濃縮性疏水性(脂溶性)高的化學(xué)物質(zhì)易在魚(yú)體中濃縮富集。logBCF=0.85logPow-0.70脂溶性與濃縮性疏水性(脂溶性)高的化學(xué)物質(zhì)易在28濃縮性的影響因子暴露濃度不變，線性增長(zhǎng)，曲線增長(zhǎng)。分子大小分子斷面最大直徑為9.5?以上的分子無(wú)法透過(guò)魚(yú)鰓吸收。濃縮性的影響因子暴露濃度29生物降解化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中可完全分解為水和二氧化碳等無(wú)機(jī)物質(zhì)，叫做無(wú)機(jī)化。無(wú)機(jī)化的過(guò)程原來(lái)的毒性消失了，但有可能生成毒性和蓄積性更高的污染物，需注意。主要分為包含多種生物的混合培養(yǎng)系試驗(yàn)和單一種的純粹培養(yǎng)系試驗(yàn)。前者多用于污水處理場(chǎng)和環(huán)境水中的生物降解；后者主要用于特定化學(xué)物質(zhì)的處理、分解生成物的確認(rèn)及分解機(jī)構(gòu)的解明。生物降解化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中可完全分解為水和二氧化碳等無(wú)機(jī)物質(zhì)，30Microcosm微宇宙，Mesocosm中宇宙實(shí)驗(yàn)法盡可能在實(shí)驗(yàn)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(dòng)物群落與土壤、底泥、水混合在試驗(yàn)室中構(gòu)建系統(tǒng)，或者將單一分離的多種生物與底泥和水混合構(gòu)建系統(tǒng)，來(lái)調(diào)查毒性，調(diào)查化學(xué)物質(zhì)對(duì)生物群落的影響。問(wèn)題是試驗(yàn)的再現(xiàn)性。Microcosm微宇宙，Mesocosm中宇宙實(shí)驗(yàn)法盡可能31TheStandardizedAquaticMicrocosmhasbeenthefocusofaseriesofexperimentsthatinvestigatetheeffectsofthreejetfuelsoveraslongas180daysduration.The3literexperimentalunitsarefilledwithamediumthatsimulatesfreshwaterandasandsedimentisemployed.Sixteenorganismsareinoculatedinknownamountstoformasimpleecologicalstructure.Thesystemisthendosedandfollowedforaminimumof63days.Theorganismsarecountedandothermeasurementsmadetwiceaweek.ThismethodwasoriginallydevelopedbyFriedaTaubattheUniversityofWashingtonwithmodificationsmadebytheInstitute.WeusedthesesystemstoexaminethepersistenceandeffectsofJetA,JP-4andJP-8onaquaticcommunities.Themultivariatestatisticsusedinthedataanalysisconfirmedthepersistenceofeffectsevenafterdegradationofthefueltonon-detectablelevels.TheseobservationsledtotheformulationoftheCommunityConditioningHypothesis.StandardizedAquaticMicrocosm

StandardizedAquaticMicrocosm32ConditionedEquidistantOutdoorMesocosm(CEOM).Thistypeoffacilityisdesignedtoconductmoreextensiveexperimentsthancanbeaccomplishedusinglaboratorybasedsystems.Shownunderconstruction,theCEOMconsistsof24experimentalunitsthatsurroundacentralconditioningtank.Theexperimentalunitsarearrangedingroupsoffouraroundthecentralconditioningtankinawheelandspokemanner.