確定區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)閾值的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水環(huán)境生態(tài)技術(shù)，特別涉及一種確定區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)閾值的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水是地球上各物種賴以生存的資源。隨著人口數(shù)量不斷增多，人均水資源擁有量 日益減少，同時，近現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，水環(huán)境正面臨著各種污染的嚴(yán)重威脅，例 如，生活污水、工廠化學(xué)藥品污染、排污排廢以及農(nóng)田施用的過量農(nóng)藥化肥污染。也就是說， 在人均水資源擁有量日益減少的同時，因水環(huán)境惡化所造成的水質(zhì)性和功能性缺水現(xiàn)象亦 日益突出，已成為突出的、全球性的共同的技術(shù)問題。
[0003] 目前，水環(huán)境污染主要體現(xiàn)在：污染物排放量超過水環(huán)境承載能力、河道水污染、 河道黑臭、湖泊富營養(yǎng)化。水環(huán)境污染導(dǎo)致生態(tài)破壞嚴(yán)重，生物多樣性減少，生態(tài)系統(tǒng)功能 退化，從而制約社會經(jīng)濟發(fā)展，危害人民健康。
[0004] 為了控制水污染，保護和改善水環(huán)境質(zhì)量，采用水環(huán)境生態(tài)修復(fù)技術(shù)是治理水環(huán) 境污染的有效手段之一，利用水環(huán)境生態(tài)修復(fù)技術(shù)，通過保護、種植、養(yǎng)殖、繁殖適宜在水環(huán) 境中生長的植物、動物和微生物，可以有效恢復(fù)水環(huán)境原有的生物多樣性、連續(xù)性，改善生 物群落結(jié)構(gòu)和多樣性，消除或減輕水環(huán)境污染，從而使水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入良性循環(huán)，充分 發(fā)揮水資源的生產(chǎn)潛力，達到經(jīng)濟和生態(tài)同步發(fā)展。
[0005] 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（WQS，Water Quality Standards)是判斷水環(huán)境生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)指 標(biāo)，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是指以保護人類健康和生態(tài)平衡為目的，用可信的科學(xué)數(shù)據(jù)表示的水環(huán)境中 的各種污染物的允許濃度。而水環(huán)境基準(zhǔn)又是制定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)依據(jù)，因而，通過確定水 環(huán)境基準(zhǔn)污染物，并進行相應(yīng)的毒性試驗，從而研究和制定合適的水環(huán)境基準(zhǔn)，對于控制進 入水環(huán)境污染物的種類和數(shù)量，保護水體生物多樣性及整個水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能具有 重要意義。
[0006] 其中，區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)是保護區(qū)域水生生物的水環(huán)境基準(zhǔn)，但目前我國尚沒 有確定區(qū)域性水環(huán)境基準(zhǔn)的技術(shù)方法，相關(guān)區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)研究都是借鑒國外技術(shù)方 法進行。例如，美國由美國環(huán)保局（USEPA，The United States Environmental Protection Agency)發(fā)布國家水質(zhì)基準(zhǔn)，各州根據(jù)本州區(qū)域水體情況，對國家水質(zhì)基準(zhǔn)進行修訂，制訂 適應(yīng)本州的州水質(zhì)基準(zhǔn)，并采用水效應(yīng)比法（WER，Water Effect Ratio)設(shè)置本州的區(qū)域 性水生生物基準(zhǔn)，具體來說，利用同一物種分別在區(qū)域原水與實驗室配制水中進行目標(biāo)污 染物的毒性暴露平行試驗，得到該物種對同一毒性終點的原水毒性效應(yīng)值以及實驗室配制 水毒性效應(yīng)值，計算原水毒性效應(yīng)值與實驗室配制水毒性效應(yīng)值的比值，得到水效應(yīng)比，然 后，計算州水質(zhì)基準(zhǔn)與水效應(yīng)比的乘積，得到該目標(biāo)污染物的區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)閾值，從 而可以基于區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)，表征各區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)差異。
[0007] 由于國外水環(huán)境污染較輕，區(qū)域原水中的污染物毒性效應(yīng)的影響可以忽略不計， 因而，在美國利用水效應(yīng)比法確定區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)閾值的方法中，只是對區(qū)域原水進 行粗過濾，以將區(qū)域原水中的枯枝敗葉、大型生物等去除，經(jīng)過粗過濾的區(qū)域原水中，包含 了區(qū)域原水的水質(zhì)因子及區(qū)域原水中污染物對物種的毒性影響效應(yīng)。
[0008] 我國地域遼闊，不同區(qū)域的水環(huán)境無論從水質(zhì)特征、生物多樣性特征還是從生態(tài) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征上，都有著明顯的差異，且我國水環(huán)境復(fù)合污染嚴(yán)重，因此，依據(jù)國外公布 的區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)閾值，或者，采用與國外確定區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)閾值相同的方法， 即利用美國WER法推導(dǎo)區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)閾值進行水環(huán)境管理和生態(tài)修復(fù)，獲取的區(qū)域 性水生生物基準(zhǔn)閾值準(zhǔn)確性不高，不能為區(qū)域水環(huán)境管理提供有效技術(shù)支持，并有效為我 國不同水域的生物提供全面的保護，難以滿足我國水環(huán)境管理并實現(xiàn)水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)健康 發(fā)展的長期目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提出一種確定區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)閾值的方 法，提升水生生物基準(zhǔn)閾值的準(zhǔn)確性，為區(qū)域水環(huán)境管理提供技術(shù)支持。
[0010] 為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種確定區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)閾值的方法，該方 法包括：
[0011] 對目標(biāo)區(qū)域的原水進行粗過濾；
[0012] 濾除粗過濾的目標(biāo)區(qū)域原水中的污染物；
[0013] 選取所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的同一目標(biāo)水生生物，分別利用濾除污染物的目標(biāo)區(qū)域原水 以及實驗室配制水，基于同一毒性終點，進行特征污染物的水生生物急性毒性暴露平行試 驗，得到相應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域原水毒性效應(yīng)值以及實驗室配制水毒性效應(yīng)值；
[0014] 計算目標(biāo)區(qū)域原水毒性效應(yīng)值與實驗室配制水毒性效應(yīng)值的比值，得到特征污染 物區(qū)域水效應(yīng)比，查詢該特征污染物對所述目標(biāo)水生生物的國家水生生物基準(zhǔn)閾值，將查 詢到的國家水生生物基準(zhǔn)閾值與特征污染物區(qū)域水效應(yīng)比相乘，得到區(qū)域性水生生物基準(zhǔn) 初始閾值；
[0015] 計算目標(biāo)區(qū)域內(nèi)所有水生生物在實驗室配制水中的毒性效應(yīng)值的幾何平均值，得 到第一毒性效應(yīng)值，獲取全國各區(qū)域內(nèi)所有所述水生生物在實驗室配制水中的毒性效應(yīng)值 的幾何平均值，得到第二毒性效應(yīng)值，計算第一毒性效應(yīng)值與所述第二毒性效應(yīng)值的比值， 得到生物效應(yīng)比；
[0016] 計算區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)初始閾值與生物效應(yīng)比的乘積，得到區(qū)域性水生生物基 準(zhǔn)綜合閾值；
[0017] 利用濾除污染物的目標(biāo)區(qū)域原水，對選取的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)水生生物進行慢性 毒性測試，獲取無可觀察效應(yīng)濃度；
[0018] 選取區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)綜合閾值與無可觀察效應(yīng)濃度中的較小值為區(qū)域性水 生生物基準(zhǔn)閾值。
[0019] 較佳地，所述濾除粗過濾的目標(biāo)區(qū)域原水中的污染物包括：
[0020] All，制備活性炭填充的玻璃過濾管，所述玻璃過濾管的內(nèi)徑尺寸為6-10厘米，長 度50-80厘米，下端用玻璃纖維墊底并以網(wǎng)封住，沿下端往上填充活性炭形成活性炭過濾 柱，所述活性炭規(guī)格為80-120目，所述活性炭過濾柱高度至少為10厘米；
[0021] A12,利用制備的玻璃過濾管對粗過濾的目標(biāo)區(qū)域原水進行過濾，得到二次過濾 水,檢測二次過濾水中的污染物含量；
[0022] A13,判斷二次過濾水中的污染物含量是否超過我國地表水的I類或II類標(biāo)準(zhǔn)限 值，如果是，返回執(zhí)行步驟A12,否則，將得到的二次過濾水作為濾除污染物的區(qū)域原水。
[0023] 較佳地，在所述制備活性炭填充的玻璃過濾管之前，所述方法進一步包括：
[0024] 對所述活性炭進行600°C的馬弗爐烘1小時處理。
[0025] 較佳地，在所述如果是之后，返回執(zhí)行步驟A12之前，所述方法進一步包括：
[0026] 檢查活性炭過濾柱是否被污染物堵塞，如果未失效，執(zhí)行所述返回執(zhí)行步驟A12 的流程；如果活性炭過濾柱失效，更換該活性炭過濾柱，執(zhí)行所述返回執(zhí)行步驟A12的流 程。
[0027] 較佳地，所述特征污染物區(qū)域水效應(yīng)比計算公式為：
[0029] 式中，
[0030] Ψ i為第i特征污染物對應(yīng)的特征污染物區(qū)域水效應(yīng)比；
[0031] Φ1Υ為第i特征污染物對應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域原水毒性效應(yīng)值；
[0032] Φη為第i特征污染物對應(yīng)的實驗室配制水毒性效應(yīng)值。
[0033] 較佳地，所述區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)初始閾值的計算公式為：
[0034] Λ i = Iiii* φ 土
[0035] 式中，
[0036] Λ i為第i特征污染物對應(yīng)的區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)初始閾值；
[0037] Φ i為第i特征污染物對應(yīng)的國家水生生物基準(zhǔn)閾值。
[0038] 較佳地，所述區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)閾值的計算公式為：
[0039] Γ j = min ( ζ * Δ i； Ω
[0040] 式中，
[0041] Γ i為第i特征污染物對應(yīng)的區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)閾值；
[0042] ζ為生物效應(yīng)比；
[0043] Ω i為第i特征污染物對應(yīng)的無可觀察效應(yīng)濃度。
[0044] 較佳地，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21808-2008化學(xué)品《魚類延長毒性14天試驗》的試驗 方法，進行所述魚類慢性毒性測試。
[0045] -種確定區(qū)域性水生生物基準(zhǔn)閾值的裝置，該裝置包括：粗過濾模塊、二次過濾模 塊、平行試驗?zāi)K、初始閾值計算模塊、生物效應(yīng)比計算模塊、綜合閾值計算模塊、無可觀察 效應(yīng)濃度獲取模塊以及基準(zhǔn)閾值獲取模塊，其中，
[0046] 粗過濾模塊，用于對目標(biāo)區(qū)域的原水進行粗過濾；
[0047] 二次過濾模塊，用于濾除粗過濾的目標(biāo)區(qū)域原水中的污染物；
[0048] 平行試驗?zāi)K，用于選取所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的同一目標(biāo)水生生物，分別利用濾除污 染物的目標(biāo)區(qū)域原水以及實驗室配制水，基于同一毒性終點，進行特征污染物的水生生物 急性