太湖水体中毒害污染物的风险和生物负效应研究

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越来越多的化学品随着人类活动通过各种方式进入到水体中,成为污染物,从而影响水质,继而对水生生物和人体健康造成(潜在)不利效应。本文针对太湖水体中毒害污染物中有机物和金属分别进行基于风险优先性识别和复合存在的负效应研究。首先以赋予权重的风险研究方法识别出太湖水体中具有急慢性风险的有机污染物,以Maximum Cumulative Ratio分层级的风险评估方法研究水体中金属的风险,识别出水体中的对生物有风险的金属和对金属敏感的物种类群,并进一步研究危害金属对敏感物种(大型溞和多刺裸腹溞)的多代致死和非致死效应,观察和对比两个生物在多金属的环境浓度暴露下表现出的适应性。太湖水体中有机污染物有24类,266种。苯甲酸甲酯类、邻苯二甲酸酯类和藻毒素等浓度较高;农药和激素类有机污染物的水生生物急慢性阈值较小。基于水生生物的熵值可知,风险污染物主要是农药,多环芳烃,抗生素,雌激素和烷基酚;而基于人体健康熵值可知,风险污染物主要有机氯农药,多环芳烃,PBDEs。进一步分析有机污染物对三个营养级生物的风险可知,各种不同结构的有机物对生态系统有一定的危害。根据权重的风险识别方法可知,有急性风险的有机污染物主要是毒死蜱、敌敌畏、异狄氏剂、狄氏剂。有慢性风险的有机污染物主要是毒死蜱、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二辛酯、p,p’-DDT、邻苯二甲酸二异丁酯、2-甲基萘、异狄氏剂、p,p’-DDD、壬基酚、七氯、狄氏剂、荧蒽、邻苯二甲酸二异辛酯、17β-雌二醇,它们主要属于农药,多环芳烃以及干扰内分泌系统的邻苯二甲酸酯类,烷基酚和雌激素。太湖水体中金属污染物有1 1种,其中铁(Fe),锰(Mn),锌(Zn),铜(Cu)和镍(Ni)浓度相对与其他的金属要高一些;对生物的危害性研究表明Cu,铅(Pb),镉(Cd),Ni和Zn对水生生物的风险较大,需要重点管控。用检测限(LOD/20.5)取代未检出的金属浓度分析检测线的存在对金属风险的影响,结果表明对生物有风险的样本比例从65.4%增加到82.4%,其中由多金属存在而导致的累积风险的样本比例与单个金属而导致的风险的样本比例的比值从1.0增加到13.8。利用检测限代替未检出的金属浓度会极大地改变样本中的金属风险,尤其是增加因多金属的存在而导致的累积风险的样本数量。分析这些危害金属(Cu,Pb,Cd,Ni和Zn)各自的慢性物种敏感度曲线,结果表明甲壳纲,尤其是溞类是最易受到金属胁迫的物种类群。从大型溞和多刺裸腹溞的存活率可知,在同一代际中,随着混合金属(Cu,Pb,Cd,Ni和Zn)浓度的增加,死亡率在逐渐增加,且浓度为最大值的混合金属暴露组致死效应最明显。随着大型溞代际的增加,金属浓度为中位值和3/4值的暴露组死亡率也逐渐增加。从中位值和3/4值的混合金属浓度组对多刺裸腹溞的存活率影响可知,随着代际的增加,裸腹溞的死亡率降低。产溞总数是大型溞非致死效应中变化最显著的终点,,母溞的产溞总数随着浓度的增加而显著性减少。随着暴露时间的延长,各个浓度组之间的差别减少,到F2代时,各个浓度组的产溞总数没有显著性差别。体长、世代时间和脱壳次数差别也减小,大型溞在暴露过程中出现相反的“自私的母代效应”。在同一浓度下,多刺裸腹溞的产溞总数随着代际的增加而增加,但是在同一代际,不同浓度暴露组之间有显著性的变化。多刺裸腹溞的体长是对多金属混合暴露响应比较明显的效应终点,随着暴露时间的延长,中间值和3/4值的暴露组之间差距变大。在中位值和3/4值的多金属浓度暴露下,F0代的内禀增长率和周期增长率与空白组相比有显著性变化,但是随着暴露时间的延长,暴露于中位值浓度组的多刺裸腹溞出现一定的适应性,而3/4值浓度组没有出现适应性。多刺裸腹溞的世代时间在F0代只有最大值浓度组出现显著性的差异,而到F2代时,3/4值金属浓度下就出现显著性变化。
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