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(2008ZX07526-003)“流域水环境质量基准与标准技术研究”课题

发布时间:2016-05-18 浏览量:1049

构建具有我国特色的水环境质量基准方法技术体系

编者按

随着我国环境管理的深化,水质标准本身的科学性、合理性、适用性和可操作性成为关系到水环境污染物风险控制能否全面实施的关键要素之一。环境基准是制定环境标准的理论基础,环境基准是否科学在很大程度上决定环境管理决策是否正确。十一五期间,国家水专项部署了流域水环境质量基准与标准技术研究课题重点突破。课题经近4年研究,初步建立了我国水质基准技术方法框架体系,在水质基准外推生物效应比方法、联合毒性水质基准、“36最少毒性数据需求等关键技术方法环节上取得了重大突破。研究成果为国家水污染总量控制战略目标的顺利实施提供技术支撑,提升我国在水环境基准与标准研究领域的国际声誉,也为十二五期间重点示范流域的水生生物安全和水生态系统保护提供科学依据。

1.研究背景

水环境质量基准通常是指水环境中某物质对人或其他生物不产生有害影响的安全浓度,主要由水质生态学基准与水质人体健康基准两大类构成,是水质标准制定的理论依据。我国现行的水质标准虽研究发展了约30年,但作为制定水质标准科学依托的水质基准研究在我国非常薄弱,国家层面上系统的流域水环境基准研究基本空白,现行的国家水质标准大都参照国外发达国家的水质基准或相关标准制定,这对我国水环境保护的科学性支撑存在明显欠缺。

基于现状,本课题在十一五阶段针对我国流域水质基准开展系统性研究,致力于构建具有我国特色的流域水环境质量基准方法技术框架体系,研制一批具有我国流域水环境特征的水质基准阈值,为我国水质标准制修订提供支持。

2.研究成果

课题取得的主要成果包括:初步构建了我国流域水环境质量基准方法框架体系;筛选提出了“410的我国水质基准受试生物,以及“36的我国水质基准最少生物数据需求原则,提出水质基准外推生物效应比BER”方法,提出了3大类12种特征污染物的我国流域水环境质量基准阈值;提出了辽河和太湖流域的水环境特征污染物清单,支持了地方流域水环境管理规划;在水生生物基准技术等一批水质基准关键技术上取得重要突破;研究成果可应用于筛选流域水环境特征污染物、制定水生生物基准、生态学基准、沉积物质量基准以及进行流域水质风险评估,为我国流域水环境质量标准修订提供系统的基准支持。研究成果已直接被十一届中国人大常委会第二十八次会议中华人民共和国环境保护法修正案(草案)采用,为环境保护法修正案提供了科学建议。课题成果填补了我国水质基准研究的重要空白,为流域水环境质量管理提供了技术支撑。

2.1 初步构建了我国流域水环境质量基准方法框架体系

课题提出了5类我国主要水质基准及标准相关技术方法的导则规范,具体包括:流域水环境特征污染物筛选技术、流域水生生物基准技术、流域水生态学基准技术、流域水环境沉积物基准技术和流域水环境风险生态评估技术等规范。通过有机整合以上各项流域水环境质量基准技术的研究成果,初步构建了我国流域水环境质量基准方法框架体系(图1),并计划在十二五期间继续开展人体健康基准技术规范和水质标准转化技术规范的研究,完成我国流域水质基准技术体系的完整构建,进而支持我国水质标准的修订,完善我国水质标准体系。

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1    流域水环境质量基准方法体系框架

2.2 关键技术突破

(1)提出我国“410水质基准受试生物、“36的水质基准生物数据需求原则及基准外推生物效应比BER”方法

针对我国水生生物分布区系状况,在我国流域水质基准最少毒性数据需求中提出“36生物数据需求(表1)和“410基准受试水生生物(表2),为我国水质基准研究中生态毒理受试物种筛选和基本的基准推导方法学原则提供了良好借鉴。在获取本土生物毒性数据的基础上,设定保护水环境中95%的水生生物为安全界限,同时考虑流域水质因子对污染物毒性的影响,建立我国流域水质因子与水生生物基准的函数模型关系,当本土数据不足时,原创性提出应用生物效应比技术方法,进行国外水质基准到本土水质基准的外推,并利用室内试验、现场试验、模型推算等技术方法进行校验,得出适合我国流域水环境特征的水生生物基准值。

1    提出的我国“410水质基准受试生物

分类地位

生物类别

物种名

拉丁名

脊椎动物门

鱼类

鲢鱼

Hypophthalmichthysmolitrix

脊椎动物门

鱼类

黄颡鱼

Pelteobagrusfulvidraco

脊椎动物门

两栖类

林蛙蝌蚪

RanalimnocharisBoie

节肢动物门

浮游甲壳类

大型溞

D.magna Straus

节肢动物门

底栖甲壳类

青虾

Macrobrachiumnipponense

节肢动物门

昆虫类

摇蚊幼虫

Chironomidae larvae

节肢动物门

昆虫类

蜻蜓幼虫

Anisozygoptera larvae

软体动物门

螺类

中华园田螺

Cipangopaludinacahayensis

水生植物

浮游植物

小球藻

Chlorella.sp.

脊椎动物门

模式鱼类

斑马鱼

Brachydaniorerio

 

2    提出的我国“36基准生物数据需求及与美国的对比

国家

美国(38科)

本研究(36科)

脊椎动物门

鲑科鱼类

鲤科鱼类

非鲑科硬骨鱼类

(最好暖水鱼)

非鲤科硬骨鱼类

(冷水鱼优先)

两栖类或硬骨鱼类

两栖类或任一其他门

节肢动物门

浮游甲壳类

甲壳类

底栖甲壳类

一种昆虫

一种昆虫

其他门

轮虫、环节或软体

轮虫、环节或软体

其他

昆虫或任一其他门

/

(2)提出3大类12种特征污染物的我国流域水环境质量基准阈值

利用建立的针对不同生态受体保护的水质基准技术方法,针对典型流域水环境特征污染物,结合实验研究与实地验证,并与国内外同类水质基准或标准值进行了对比分析,结合我国流域水环境的具体状况,研究提出了3大类12种特征污染物的我国流域水环境质量基准阈值(表3),包括镉、铬、铜、氨氮、硝基苯、硝基酚、毒死蜱的水生生物基准,叶绿素a、氨氮、总磷、总氮的水生态学基准,镉、铜、铅的沉积物基准,对我国相关污染物水质标准的修订具有重要意义。

3    提出的我国3大类12种特征污染物的水环境质量基准阈值

水质基准类别

污染物名称

水质基准阈值

短期基准(μg/L)

长期基准(μg/L)

水生生物基准

5.25

0.53

六价铬

13.72

2.47

氨氮

2800

250

硝基苯

39

26

毒死蜱

0.036

0.034

水生态学基准

基准指标

太湖流域(μg/L)

辽河流域(μg/L)

叶绿素a

4.6(夏季)

/(12,辽河口)

氨氮

240

750(/,辽河口)

总磷

87

91,(70,辽河口)

总氮

1385

2530,(2500,辽河口)

沉积物基准

特征污染物

TEL(mg/kg dw)

PEL(mg/ kg dw)

3.0

19.0

45.5

181.1

47.3

204.1

74.9

403.6

 (3)提出典型流域特征污染物清单,支持地方流域水环境管理规划

在水环境基准方法的研究基础上,建立了我国流域水环境特征污染物筛选技术规范,提出了太湖和辽河流域特征污染物清单(共891种,见附录),太湖流域特征污染物包括重金属、取代苯、酞酸酯、多环芳烃、酚类等在内的750种化学物质,辽河流域特征污染物包括重金属、取代苯、酞酸酯、多环芳烃、酚类等在内的760种化学物质。流域特征污染物的筛选为进一步的流域优先控制污染物的筛选奠定了基础,也为地方水环境治污规划与管理提供了有益借鉴;同时采用多种生态风险评估技术相结合,利用本课题的水质基准研究新成果,对辽河和太湖水质状况进行了流域水环境风险生态评估,支持了地方水环境的管理与相关规划的制定。

3. 成果应用

课题在流域水环境生态功能分区的基础上,建立了一套完整科学的流域水环境质量基准方法体系,提出了我国示范区域特征污染物的水质基准推荐值,构建了具有流域生态分区差异性的水生生物安全基准、沉积物基准和生态学基准制定技术导则,明确了确保我国水生态安全的水质目标,为建立具体水生态分区差异性的水质标准体系的顺利实施提供科学依据与技术支撑。课题的研究成果辽河流域特征污染物名单、流域水质基准技术规范、基准建议值等已用于辽宁省环境保护厅十二五期间科学地设定辽河流域主要行业污染物排放限值以及辽河流域水质目标管理计划;而本课题的研究成果太湖流域特征污染物名单、流域水质基准技术规范、流域水质基准建议值等的相关思想和理念已用于江苏省环境保护和生态建设十二五规划的编制。本课题的研究成果对辽河流域水生态功能区水环境质量标准的研究以及太湖流域水生态功能分区与标准管理工程建设的研究起到了积极地支持作用。


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