專利名稱：一種對(duì)高含沙量的河水中毒害污染物風(fēng)險(xiǎn)確定的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)中的水體污染評(píng)價(jià)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種對(duì)高含沙量的河水中毒害污染物風(fēng)險(xiǎn)確定的方法。
背景技術(shù)：
污染物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)建立在以實(shí)驗(yàn)室模擬條件下，以受污染水體對(duì)模式生物或土著生物在急性或慢性毒性試驗(yàn)為依據(jù)，綜合反映實(shí)際環(huán)境中污染物的環(huán)境行為及危害。相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，具有快速診斷、易于控制的特點(diǎn)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)內(nèi)容包括4個(gè)組成部分，即暴露評(píng)價(jià)、受體分析、危害評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)表征 I)暴露評(píng)價(jià)是對(duì)污染物從污染源排放進(jìn)入環(huán)境到被生物吸收，以及對(duì)生態(tài)受體發(fā)生作用的整個(gè)過程的評(píng)價(jià)。2)受體分析要確定作為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的代表受體，代表受體可以是某種生物個(gè)體、某種生物種群或某個(gè)生物群落或生態(tài)系統(tǒng)，或者是生境如棲息地、水源、食物等。還要確定評(píng)價(jià)的終點(diǎn)，即用什么指標(biāo)反映有害物質(zhì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)作用的效應(yīng)。3)危害評(píng)價(jià)是生物毒性評(píng)價(jià)概念的拓展，對(duì)生物個(gè)體來說，危害評(píng)價(jià)就是毒性評(píng)價(jià)。危害評(píng)價(jià)要研究污染物的作用于受體響應(yīng)之間的關(guān)系，一般情況下，危害評(píng)價(jià)結(jié)果會(huì)提出某種控制指標(biāo)或閥值。4)風(fēng)險(xiǎn)表征是估算各種暴露條件下對(duì)受體造成不利影響的概率的過程，包括計(jì)算結(jié)果的不確定性的處理。風(fēng)險(xiǎn)表征把暴露評(píng)價(jià)、危害評(píng)價(jià)、受體分析的內(nèi)容結(jié)合起來進(jìn)行綜合分析，作出風(fēng)險(xiǎn)大小的結(jié)論，是評(píng)價(jià)過程的最終一歩，給風(fēng)險(xiǎn)管理者提供有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)本質(zhì)和范圍的綜合研究結(jié)果。黃河是中華民族的母親河，黃河流經(jīng)我國九省(區(qū))，干流全長5464公里，流域總面積79. 5萬平方公里，流域人口1. 2億，是我國第二長河。隨著黃河流域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展，大量污水、有毒有害物質(zhì)排入黃河，使得水質(zhì)惡化嚴(yán)重，對(duì)流域居民及生態(tài)環(huán)境造成破壞。據(jù)2011年黃河流域水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，五類和劣五類水分別占測(cè)算總河長的10. 3%和33. 9%。其中，エ業(yè)污染是黃河水污染的主要原因，占污水排放總量的73%。污染狀況已經(jīng)十分嚴(yán)峻，亟需制定科學(xué)、有效的評(píng)價(jià)方法?，F(xiàn)在對(duì)于這些污染物有很多的檢測(cè)方法，但是都存在成本高以及不適合風(fēng)險(xiǎn)判斷的問題?，F(xiàn)在對(duì)于水中污染物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)開始探索借助于生物體來完成。中國專利申請(qǐng)?zhí)?01210316610. 3，
公開日2012年12月05日，公開了ー份名稱為ー種海水中重金屬鎘污染的生物學(xué)靈敏檢測(cè)方法的專利文件，該發(fā)明公開了ー種高效、簡捷、靈敏檢測(cè)海水中重金屬鎘的生物學(xué)方法。具體是將青蛤分別置于含有重金屬鎘(Cd2+)和不含鎘(Cd2+)的海水中，在96h后解剖獲取青蛤肝臟組織，提取其總RNA并反轉(zhuǎn)錄為CDNA，根據(jù)設(shè)計(jì)的特異性引物，利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法測(cè)定實(shí)驗(yàn)組青蛤HSP70 (熱休克蛋白70)基因的表達(dá)量與對(duì)照組的差別，水體中的重金屬鎘(Cd2+)含量越高則熱休克蛋白基因的相對(duì)表達(dá)量越大，并且可以觀察到分析儀器難以檢測(cè)出的水體中低濃度鎘(Cd2+)。該發(fā)明能夠作為一種常規(guī)生物技術(shù)監(jiān)測(cè)海水中重金屬鎘的污染程度及不同水域間的差異，它具有分析靈敏度高、對(duì)比性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以評(píng)價(jià)重金屬鎘(Cd2+)對(duì)水域及生物體的有害風(fēng)險(xiǎn)，避免勢(shì)態(tài)嚴(yán)重而造成不可挽回的損失。但是該專利僅僅是適合海水的檢測(cè)，不適合淡水的檢測(cè)，更不適合含沙量較大的水質(zhì)的檢測(cè)。黃河的水環(huán)境條件有其特殊性，為保證風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法科學(xué)、有效，需要有針對(duì)性地研究用于黃河的評(píng)價(jià)方法。黃河的常規(guī)污染物主要為氨氮；重金屬主要為鎘；有機(jī)污染物主要為硝基苯。黃河是世界上含沙量最高的河流，含沙量為0.2-200 kg/m3。黃河水流湍急，河水的擾動(dòng)作用強(qiáng)，有利于水中污染物的稀釋擴(kuò)散。而河水中的泥沙是污染物質(zhì)，既構(gòu)成水體污染，又可以作為吸附水中重金屬、有機(jī)物等污染物質(zhì)的有效載體和吸附劑，對(duì)污染物的遷移起著重要作用。因此，在評(píng)價(jià)污染物對(duì)黃河生態(tài)影響時(shí)，需要考慮含沙量對(duì)污染物吸附及對(duì)受試生物毒性的影響，含沙量對(duì)于生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的影響較大，因此，現(xiàn)有技術(shù)中一直沒有對(duì)含沙量較大的河水進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法，尤其是沒有對(duì)黃河水的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的問題
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于含沙量較大的河水中的硝基苯、Cd和氯化銨污染難以檢測(cè)的問題，本發(fā)明提供ー種對(duì)高含沙量的河水中毒害污染物風(fēng)險(xiǎn)確定的方法，通過篩選黃河水中土著生物，對(duì)受硝基苯、Cd和氯化銨污染的河水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，評(píng)價(jià)污染物的生態(tài)效應(yīng)。技術(shù)方案
為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
ー種對(duì)高含沙量的河水中毒害污染物風(fēng)險(xiǎn)確定的方法，其步驟為
A)采樣,對(duì)河水進(jìn)行采樣；
B)選擇生物，待步驟A)中的水樣澄清后，用倒置顯微鏡觀察并計(jì)數(shù)其中生物種類和個(gè)數(shù)，從優(yōu)勢(shì)種群中選取浮游植物和浮游動(dòng)物各ー種；
C)培養(yǎng)，將步驟B)中選擇的浮游植物和浮游動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)；
D)測(cè)試含沙量，將步驟A)中的水樣稀釋成不同比例，用步驟C)中的生物評(píng)價(jià)其毒性，計(jì)算對(duì)步驟C)中的生物的最大無抑制含沙量X ;
E)毒性暴露，用步驟C)中培養(yǎng)生物的生物培養(yǎng)液將步驟A)中的水樣稀釋至含沙量X，用稀釋后的水樣配制分別含有不同濃度污染物的暴露溶液，測(cè)試步驟C)中的生物在含沙量X時(shí)能承受的污染物的濃度。優(yōu)選的，省去步驟D)，步驟E)中最大無抑制含沙量X為1. 06 kg/m3。優(yōu)選的，所述的步驟E)的毒性暴露中舟形藻在溫度條件為20°C，光照強(qiáng)度為2000 lux，光暗比為16:8條件下進(jìn)行；蚤狀蚤的毒性暴露試驗(yàn)溫度為25-27°C、光照強(qiáng)度為2000 lux，光暗比為14 10的光照培養(yǎng)箱中實(shí)驗(yàn)。優(yōu)選的，所述的高含沙量的河水為黃河水。
優(yōu)選的，所述的步驟E)中污染物為硝基苯、Cd和氯化銨。有益效果
本發(fā)明提供了受硝基苯、Cd和氯化銨污染的高含沙量的河水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，尤其是適合黃河水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，相對(duì)于現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法，具有以下的有益特點(diǎn)
(1)本發(fā)明將原位評(píng)價(jià)與實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)方法結(jié)合，通過對(duì)污染點(diǎn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)和調(diào)查，找出最大無抑制含沙量，推出復(fù)合效應(yīng)下風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，避免了含沙量對(duì)污染物含量的干擾；
(2)本發(fā)明使用的受試生物是采樣點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)種群生物，比利用常見模式生物得到的評(píng)價(jià)結(jié)果更準(zhǔn)確；
(3)本發(fā)明選擇的浮游植物和浮游動(dòng)物為舟形藻和蚤狀蚤，這兩種生物是黃河水中最具有代表性的生物，更加的適合對(duì)黃河水污染物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；
(4)本發(fā)明給出了最大無抑制含沙量X為1.06kg/m3，該含沙量在不抑制舟形藻和蚤狀蚤繁殖的同時(shí)也最大化的模擬了舟形藻和蚤狀蚤的實(shí)際生活狀態(tài)；
(5)本發(fā)明給出了毒性暴露中舟形藻在溫度條件為20°C，光照強(qiáng)度為2000lux,光暗比為16:8條件下進(jìn)行；蚤狀蚤的毒性暴露試驗(yàn)溫度為25-27°C、光照強(qiáng)度為2000 lux，光暗比為14 10的光照培養(yǎng)箱中實(shí)驗(yàn)，在該條件下的測(cè)試結(jié)果最接近舟形藻和蚤狀蚤在實(shí)際水中耐硝基苯、Cd和氯化銨的生長環(huán)境。


圖1是實(shí)施例1測(cè)得的硝基苯對(duì)舟形藻的毒性效應(yīng) 圖2是實(shí)施例1測(cè)得的硝基苯對(duì)蚤狀蚤的毒性效應(yīng) 圖3是實(shí)施例2測(cè)得的金屬Cd對(duì)舟形藻的毒性效應(yīng) 圖4是實(shí)施例2測(cè)得的金屬Cd對(duì)蚤狀蚤的毒性效應(yīng) 圖5是實(shí)施例3測(cè)得的氯化銨對(duì)舟形藻的毒性效應(yīng) 圖6是實(shí)施例3測(cè)得的氯化銨對(duì)蚤狀蚤的毒性效應(yīng)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例1
本實(shí)施例對(duì)硝基苯污染進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其步驟為
A)采樣，對(duì)河水進(jìn)行采樣；按照黃河監(jiān)測(cè)黃河斷面點(diǎn)分布，在黃河中選取六處采樣點(diǎn)，采樣參考國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于采集水樣標(biāo)準(zhǔn)HJ 495-2009、HJ 494-2009和HJ 493-2009，在指定地點(diǎn)采集水樣，并盡快送回實(shí)驗(yàn)室；
B)選擇生物，待步驟A)中的水樣澄清后，用倒置顯微鏡觀察并計(jì)數(shù)其中生物種類和個(gè)數(shù)，從優(yōu)勢(shì)種群中選取浮游植物和浮游動(dòng)物各ー種；選擇的浮游植物和浮游動(dòng)物為舟形藻和蚤狀蚤；舟形藻為單細(xì)胞浮游藻類，在淡水硅藻類中種類最多，具有代表性，對(duì)污染物質(zhì)的毒性作用表現(xiàn)較為敏感，結(jié)合舟形藻在黃河流域水體中的分布特征，選取舟形藻作為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)受體；輪蟲類在整個(gè)浮游動(dòng)物中占優(yōu)勢(shì)地位，考慮到枝角類生命周期短，對(duì)毒性作用反應(yīng)敏感，故選取枝角類為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的受體；調(diào)查及多次試驗(yàn)結(jié)果表明，所發(fā)現(xiàn)的枝角類中蚤狀蚤為優(yōu)勢(shì)種，蚤狀蚤在國內(nèi)各大水體中分布廣泛，且屬于廣溫性物種，所以結(jié)合黃河流域水體中浮游動(dòng)物的分布特征，選取蚤狀蚤作為生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的受體；
C)培養(yǎng)，將步驟B)中選擇的浮游植物和浮游動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)；
D)測(cè)試含沙量，將步驟A)中的水樣稀釋成不同比例，用步驟C)中的生物評(píng)價(jià)其毒性，計(jì)算對(duì)步驟C)中的生物的最大無抑制含沙量X (NOEC);本實(shí)施例省去本步驟，直接取X 為1. 06 kg/m3 ；
E)毒性暴露，用步驟C)中培養(yǎng)生物的生物培養(yǎng)液將步驟A)中的水樣稀釋至含沙量X，用稀釋后的水樣配制分別含有不同濃度硝基苯的暴露溶液，測(cè)試步驟C)中的生物在含沙量X時(shí)能承受的硝基苯的濃度。舟形藻暴露試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理組和I個(gè)對(duì)照組，其中硝基苯各濃度組為0 (即對(duì)照組)、1. 25,2. 5,5. O、10和20 mg/L，每個(gè)濃度組設(shè)置3個(gè)平行樣品；蚤狀蚤暴露試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理組和I個(gè)對(duì)照組，其中硝基苯各濃度為0、0. 5、1. 0,2. 0,4. 0,8. 0 mg/L，每個(gè)濃度組 設(shè)置10個(gè)平行。將馴養(yǎng)成熟的受試生物放入暴露溶液中，毒性暴露中舟形藻在溫度條件為20°C，光照強(qiáng)度為2000 lux，光暗比為16:8條件下進(jìn)行；蚤狀蚤的毒性暴露試驗(yàn)溫度為26±1°C、光照強(qiáng)度為2000 lux，光暗比為14:10的光照培養(yǎng)箱中實(shí)驗(yàn)。觀察其生理指標(biāo)變化，評(píng)價(jià)硝基苯對(duì)黃河水生態(tài)的影響。圖1和圖2是硝基苯分別對(duì)舟形藻和蚤狀蚤毒性結(jié)果，硝基苯的濃度從2. 5 mg/L開始對(duì)舟形藻產(chǎn)生生長抑制，而對(duì)蚤狀蚤從4.0 mg/L時(shí)才出現(xiàn)顯著毒性。所以當(dāng)黃河水中硝基苯的濃度達(dá)到2. 5 mg/L時(shí)，會(huì)對(duì)黃河水中的植物造成危害；當(dāng)黃河水中硝基苯的濃度達(dá)到4. 0 mg/L會(huì)對(duì)水中的動(dòng)物造成危害。實(shí)施例2
本實(shí)施例對(duì)金屬Cd污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其基本步驟同實(shí)施例1，只是舟形藻和蚤狀蚤試驗(yàn)組中將硝基苯替換成Cd，Cd的濃度分別為(0、0. 25,0.5,1.0,2.0,4.0 mg/L)和(O、0. 5、1. 0,2. 0,4. 0,8. 0 u g/L)，試驗(yàn)組分為處理組和對(duì)照組(濃度為0的是對(duì)照組)，舟形藻每組3個(gè)平行，蚤狀蚤每組10個(gè)平行。圖3和圖4給出了金屬Cd對(duì)舟形藻和蚤狀蚤的毒性影響。從圖3中可看出，當(dāng)濃度達(dá)到1.0 mg/L吋，處理組的存活數(shù)與對(duì)照組相比差異顯著(p〈0. 05)，即金屬Cd對(duì)舟形藻產(chǎn)生了顯著的毒性。從圖4可以看出，Cd的濃度達(dá)到4.0U g/L吋，處理組相對(duì)于對(duì)照組出現(xiàn)了顯著的抑制。這說明舟形藻和蚤狀蚤對(duì)Cd的耐受性存在差異。當(dāng)黃河水中Cd的濃度達(dá)到1.0 mg/L時(shí)，會(huì)對(duì)黃河中的植物產(chǎn)生危害，當(dāng)黃河水中Cd的濃度達(dá)到4.0 U g/L時(shí)，會(huì)對(duì)水中的動(dòng)物造成損害。即開始威脅黃河水的生態(tài)系統(tǒng)。實(shí)施例3
對(duì)于氯化銨污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其基本步驟同實(shí)施例1，只是舟形藻和蚤狀蚤試驗(yàn)組中將硝基苯替換成氯化銨，氯化銨的濃度分別為(0、50、100、200、400、800 mg/L)和(0、5、10、20、40、80 mg/L)，試驗(yàn)組分為處理組和對(duì)照組(濃度為0的是對(duì)照組)，圖5給出了舟形藻在不同氯化銨濃度下的存活數(shù)。從圖5中可看出，從處理開始，氯化銨對(duì)舟形藻的生長和繁殖具有抑制作用，當(dāng)濃度達(dá)到200mg/L時(shí)舟形藻存活數(shù)與對(duì)照組差異顯著(p〈0. 05)。當(dāng)濃度達(dá)到800mg/L時(shí)，對(duì)舟形藻的抑制率達(dá)到95%。從圖6中可以看出，蚤狀蚤從20 mg/L時(shí)開始出現(xiàn)顯著抑制，在該試驗(yàn)組中，最高濃度對(duì)蚤狀蚤的抑制率也達(dá)到95%。這說明氯化銨對(duì)這兩種指示生物均具有毒性，且蚤狀蚤對(duì)氯化銨更敏感。當(dāng)氯化銨濃度達(dá)到200mg/L時(shí)會(huì)對(duì)水中的植物產(chǎn)生危害，當(dāng)氯化銨濃度達(dá)到20 mg/L時(shí)開始對(duì)水中的動(dòng)物產(chǎn)生危害，開始破壞生態(tài)平衡。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)高含沙量的河水中毒害污染物風(fēng)險(xiǎn)確定的方法，其步驟為A)采樣,對(duì)河水進(jìn)行采樣；B)選擇生物，待步驟A)中的水樣澄清后，用倒置顯微鏡觀察并計(jì)數(shù)其中生物種類和個(gè)數(shù)，從優(yōu)勢(shì)種群中選取浮游植物和浮游動(dòng)物各一種；C)培養(yǎng)，將步驟B)中選擇的浮游植物和浮游動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)；D)測(cè)試含沙量，將步驟A)中的水樣稀釋成不同比例，用步驟C)中的生物評(píng)價(jià)其毒性，計(jì)算對(duì)步驟C)中的生物的最大無抑制含沙量X ;E)毒性暴露，用步驟C)中培養(yǎng)生物的生物培養(yǎng)液將步驟A)中的水樣稀釋至含沙量 X，用稀釋后的水樣配制分別含有不同濃度污染物的暴露溶液，測(cè)試步驟C)中的生物在含沙量X時(shí)能承受的污染物的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)高含沙量的河水中毒害污染物風(fēng)險(xiǎn)確定的方法，其特征在于，所述的步驟B)中選擇的浮游植物和浮游動(dòng)物為舟形藻和蚤狀蚤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)高含沙量的河水中毒害污染物風(fēng)險(xiǎn)確定的方法，其特征在于，省去步驟D)，步驟E)中最大無抑制含沙量X為1.06 kg/m3。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種對(duì)高含沙量的河水中毒害污染物風(fēng)險(xiǎn)確定的方法，其特征在于，所述的步驟E)的毒性暴露中舟形藻在溫度條件為20°C，光照強(qiáng)度為2000 lux，光暗比為16:8條件下進(jìn)行；蚤狀蚤的毒性暴露試驗(yàn)溫度為25-27°C、光照強(qiáng)度為2000 lux，光暗比為14 10的光照培養(yǎng)箱中實(shí)驗(yàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的一種對(duì)高含沙量的河水中毒害污染物風(fēng)險(xiǎn)確定的方法，其特征在于，所述的高含沙量的河水為黃河水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)高含沙量的河水中毒害污染物風(fēng)險(xiǎn)確定的方法，其特征在于，所述的步驟E)中污染物為硝基苯、Cd和氯化銨。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對(duì)高含沙量的河水中毒害污染物風(fēng)險(xiǎn)確定的方法，屬于環(huán)境保護(hù)中的水體污染評(píng)價(jià)領(lǐng)域。其包括以下步驟，A)采樣，對(duì)河水進(jìn)行采樣；B)選擇生物，待步驟A)中的水樣澄清后，用倒置顯微鏡觀察并計(jì)數(shù)其中生物種類和個(gè)數(shù)，從優(yōu)勢(shì)種群中選取浮游植物和浮游動(dòng)物各一種；C)培養(yǎng)，將步驟B)中選擇的浮游植物和浮游動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)；D)測(cè)試含沙量，計(jì)算對(duì)步驟C)中的生物的最大無抑制含沙量X；E)毒性暴露，測(cè)試步驟C)中的生物在含沙量X時(shí)能承受的污染物的濃度。推出復(fù)合效應(yīng)下風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，避免了含沙量對(duì)污染物含量的干擾，測(cè)出黃河水的生態(tài)環(huán)境中能承受的最大污染物濃度。
文檔編號(hào)G01N33/18GK103018419SQ201210550468
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者郭紅巖, 孫曙光, 劉林, 尹穎, 阮曉紅, 王曉蓉 申請(qǐng)人:南京大學(xué)