篩分水平濃度法構(gòu)建渾河沉積物重金屬基準(zhǔn)初步研究

趙艷民，張雷，秦延文，鄭丙輝，馬迎群

中國環(huán)境科學(xué)研究院 環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國家環(huán)境保護(hù)河口與海岸帶環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

篩分水平濃度法構(gòu)建渾河沉積物重金屬基準(zhǔn)初步研究

趙艷民，張雷，秦延文*，鄭丙輝，馬迎群

中國環(huán)境科學(xué)研究院 環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國家環(huán)境保護(hù)河口與海岸帶環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

以渾河水系表層沉積物為研究對象，應(yīng)用篩分水平濃度法初步探討了渾河沉積物中4種重金屬(銅、鉛、鋅和鎘)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)推薦值。結(jié)果表明，篩分水平濃度法獲取的渾河沉積物銅、鉛、鋅和鎘的質(zhì)量基準(zhǔn)分別為46.69、39.18、140.03和0.54 mg·kg-1(以干質(zhì)量計(jì))。通過與不同國家及地區(qū)指定的重金屬質(zhì)量基準(zhǔn)推薦值以及本地區(qū)采用其他方法推導(dǎo)的重金屬基準(zhǔn)推薦值進(jìn)行比較，推算出本研究獲取的4種重金屬沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)推薦值接近所有數(shù)據(jù)的中間值。由于本研究中用于推導(dǎo)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)相對較少，導(dǎo)致獲取的沉積物重金屬質(zhì)量基準(zhǔn)推薦值存在一定的不確定性。

重金屬；沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)；篩分水平濃度法

沉積物是水生生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[1]，不僅是水體環(huán)境中污染物的“匯”，直接反映水體受污染的嚴(yán)重程度，而且當(dāng)外界理化條件發(fā)生改變時(shí)，束縛在沉積物中的污染物可以重新釋放到水體中，造成水體的二次污染[2]。沉積物是底棲生物主要的生活場所和餌料來源，蓄積于沉積物中的化學(xué)物質(zhì)，在外界理化條件發(fā)生改變時(shí)，發(fā)生相應(yīng)的形態(tài)和結(jié)構(gòu)的改變，作用于底棲生物，對其產(chǎn)生不利影響。此外，沉積物中的污染物質(zhì)經(jīng)過生物富集和食物鏈放大作用，使污染物能夠作用于陸生生物乃至人類[3]，因此沉積物環(huán)境質(zhì)量的好壞與生態(tài)系統(tǒng)健康密切相關(guān)。

沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)(sediment quality criteria, SQC)是特定的化學(xué)物質(zhì)在沉積物中不對底棲生物產(chǎn)生不利影響的保護(hù)性臨界水平[4]，是底棲生物劑量-效應(yīng)關(guān)系的反映[5]。自美國于20世紀(jì)80年代開展沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)的研究工作以來，北美、歐洲以及澳大利亞、新西蘭以及中國香港等國家和地區(qū)先后采用不同的方法構(gòu)建了淡水沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)，其中一些已經(jīng)作為臨時(shí)性標(biāo)準(zhǔn)為環(huán)境管理部門采用[6]。我國的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)研究起步較晚，20世紀(jì)90年代，我國學(xué)者開始從不同角度介紹了國際對于沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)的研究進(jìn)展[7-9]。近年來，不同研究者開始采用不同方法開展沉積物中重金屬[10-11]、有機(jī)污染物[3,12]基準(zhǔn)推導(dǎo)方法研究。目前國際上應(yīng)用于計(jì)算沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)的推導(dǎo)方法已經(jīng)超過10余種，其中影響較大的包括背景值法(sediment background approach, SBA)、相平衡分配法(equilibrium partitioning approach, EqP)、沉積物加標(biāo)毒性實(shí)驗(yàn)法(spiked sediment bioassay approach, SSBA)、篩分水平濃度法(screening level concentration approach, SLCA)、沉積物質(zhì)量效應(yīng)三元法(sediment quality triad approach, SQTA)等[13]。

渾河位于我國遼寧省東部，流域面積1.14×104km2，水系發(fā)源于清原縣滾馬嶺西南麓，西南流經(jīng)清原、新賓、撫順和沈陽等縣市，在海城與太子河匯合形成大遼河后自營口注入渤海，是遼河流域最重要的河流之一[14]。由于渾河流經(jīng)撫順、沈陽、鞍山等我國東北地區(qū)重工業(yè)城市，大量工業(yè)廢水以及城市生活污水的匯入，造成渾河水質(zhì)污染問題嚴(yán)重，根據(jù)GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的劃分，渾河流出沈陽后，水質(zhì)長期為V類[15]。已有研究表明受納水體中重金屬大部分迅速由水相轉(zhuǎn)入固相，即結(jié)合到懸浮物和沉積物中，而結(jié)合在懸浮物上的重金屬在被水流搬運(yùn)過程中，一旦水流速度減慢，結(jié)合在懸浮物上的重金屬最終沉入到沉積物中，導(dǎo)致沉積物重金屬含量遠(yuǎn)高于相應(yīng)上覆水中重金屬含量[16]。目前我國尚未建立廣泛接受的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)，導(dǎo)致現(xiàn)有的沉積物質(zhì)量評價(jià)只能選擇當(dāng)?shù)氐耐寥辣尘爸底鳛榕袛嘁罁?jù)[17]，或者直接采用國外已經(jīng)建立的沉積物重金屬質(zhì)量基準(zhǔn)[18]，導(dǎo)致難以對渾河沉積物重金屬污染進(jìn)行客觀評價(jià)。

篩分水平濃度法是基于污染物的生物效應(yīng)推導(dǎo)保護(hù)底棲生物免受污染物危害的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)的方法，最初由Neff等[19]提出用于建立美國海洋以及淡水沉積物非極性有機(jī)污染物的環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)。該方法主要通過現(xiàn)場調(diào)查獲取的沉積物中污染物的濃度與底棲生物豐度數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算獲取能夠有效保護(hù)一定比例(通常為95%)的底棲物種的濃度作為篩分水平(screening level concentration, SLC)。SLC法推導(dǎo)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)的具體過程如圖1。

如圖所示，篩分水平濃度法推導(dǎo)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)具體步驟可分為：

1) 廣泛收集“相匹配的”(matched)化學(xué)污染物和生物調(diào)查數(shù)據(jù)，并對同一現(xiàn)場樣品的分樣進(jìn)行化學(xué)污染物種類和含量以及底棲生物的種類和豐度的分析測定；

2) 篩選出現(xiàn)頻次超過一定數(shù)量的底棲生物物種，作為確定污染物篩分水平濃度的篩分物種；

3) 對于某一篩分物種，將其出現(xiàn)位點(diǎn)的污染物濃度按照從低到高的順序進(jìn)行排列，選擇出現(xiàn)篩分物種的站位中，90%的污染物濃度作為能夠有效保護(hù)該物種的物種篩分濃度(Species screening level concentration, SSLC)；

圖1 篩分水平濃度法構(gòu)建污染物的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)流程圖Fig. 1 Flow chart of deriving sediment quality criteria by screen level concentration approach

4) 根據(jù)不同篩分物種SSLC，推導(dǎo)沉積物中能夠有效保護(hù)95%篩分物種的篩分水平濃度(Screening level concentration, SLC)，作為該污染物的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)。

本研究利用本實(shí)驗(yàn)室2010—2011年的調(diào)查數(shù)據(jù)，開展利用篩分水平濃度法構(gòu)建渾河水系沉積物的銅、鋅、鉛、鎘的質(zhì)量基準(zhǔn)的相關(guān)研究，為充分、合理利用監(jiān)測數(shù)據(jù)制定沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供方法借鑒。

1 材料與方法(Materials and Methods)

1.1 樣品采集及保存

2010年1月、7月和2011年7月在渾河、大伙房水庫等區(qū)域采用1/16 m2的改良彼得遜采泥器共收集73個(gè)沉積物以及底棲生物樣品。沉積物樣品裝入密封袋中置于4 ℃低溫保存，用以進(jìn)行理化分析。大型底棲動物利用分樣篩(40目)篩選，標(biāo)本采用75%(體積分?jǐn)?shù))乙醇保存。

1.2 樣品分析與質(zhì)量控制

沉積物中重金屬含量采用HNO3-HF(V∶V=5∶1)微波消解，電熱板趕酸，2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))HNO3定容至100 mL，ICP-MS(Agilent 7500CX)測定。大型底棲動物樣品在解剖鏡和顯微鏡下進(jìn)行鑒定和數(shù)量統(tǒng)計(jì)，獲取的大型底棲動物大部分鑒定到種，少數(shù)鑒定到屬，詳細(xì)記錄各物種的數(shù)目，最后換算成每平方米的個(gè)體數(shù)目。

分析實(shí)驗(yàn)過程中每批樣品均做全程空白，以消除樣品處理以及測定過程中可能帶入的污染。同步分析了購自地球物理地球化學(xué)勘查研究所生產(chǎn)的水系沉積物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW07309)，元素Cd、Cu、Pb和Zn的回收率分別為87%、，98%、89%和108%，均在美國國家環(huán)境保護(hù)局(USEPA)要求范圍(80%～120%)之內(nèi)，所有樣品均進(jìn)行平行樣測定，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%。

1.3 數(shù)據(jù)分析

Excel中對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。Orgin8.0進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)等相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析工作，并進(jìn)行相關(guān)繪圖。

2 結(jié)果(Results)

2.1 渾河沉積物銅、鉛、鋅、鎘含量水平

本研究中渾河表層沉積物銅、鉛、鋅和鎘含量平均值分別為69.31、50.68、232.55和2.04 mg·kg-1，不同沉積物樣品中的重金屬元素含量變異范圍較大(表1)。渾河水系沉積物中銅、鉛、鋅和鎘4種重金屬元素含量均高于遼寧省土壤背景值、遼河水系沉積物以及全國沉積物平均值。其中鎘污染程度最高，超過遼寧省土壤背景值、遼河水系沉積物平均值和全國水系沉積物平均值18.59、1.86和7.86倍，鋅次之，分別為遼寧省土壤背景值、遼河水系沉積物平均值和全國水系沉積物平均值的3.66、1.35和3.02倍，銅為3.50、1.78和2.71倍，鉛為3.66、1.35和3.02倍。

2.2 渾河沉積物大型底棲生物組成

2010年至2011年渾河流域(包括大伙房水庫)共取樣調(diào)查獲得底棲生物30種(表2)，其中環(huán)節(jié)動物8種，占出現(xiàn)物種總數(shù)的26.67%；軟體動物6種，占出現(xiàn)物種總數(shù)的20.00%；搖蚊幼蟲9種，占出現(xiàn)物種總數(shù)的30.00%，還有部分甲殼動物物種以及一些水生昆蟲幼蟲。

表1 渾河及其支流表層沉積物重金屬含量統(tǒng)計(jì)Table 1 Heavy metal concentrations in surface sediments of Hunhe River and its tributary (mg·kg-1)

2.3 篩分水平濃度法推導(dǎo)渾河及其支流沉積物重金屬質(zhì)量基準(zhǔn)

本研究規(guī)定出現(xiàn)頻次超過10次的底棲生物作為推導(dǎo)沉積物重金屬質(zhì)量基準(zhǔn)的篩分物種。對于某種出現(xiàn)頻次超過10次的底棲生物，采用百分位數(shù)法推導(dǎo)90%物種出現(xiàn)時(shí)對應(yīng)的沉積物重金屬含量作為某種物種的銅、鉛、鋅和鎘的SSLC。不同物種的SSLC，按照從小到大的順序排序，選擇能夠保證95%的物種出現(xiàn)的濃度作為沉積物重金屬的質(zhì)量基準(zhǔn)。

根據(jù)表2，本研究以出現(xiàn)頻次超過10次的底棲動物作為篩分水平濃度法構(gòu)建渾河沉積物銅、鉛、鋅和鎘基準(zhǔn)的篩分物種，涉及的具體物種包括環(huán)節(jié)動物門的霍甫水絲蚓、克拉伯水絲蚓、奧特開水絲蚓、蘇氏尾鰓蚓和中華顫蚓，軟體動物門的銅銹環(huán)棱螺、耳蘿卜螺和橢圓蘿卜螺，搖蚊幼蟲包括花翅前突搖蚊、微刺棱附搖蚊、小云多足搖蚊、中華搖蚊和德永雕翅搖蚊。

利用excel軟件獲取不同物種的銅、鉛、鋅、鎘4種重金屬的SSLC，結(jié)果見表3。

表2 渾河及支流大型底棲動物物種匯總Table 2 Summary of macrobenthos species in Hunhe River and its tributary

注：檢出率為樣本中出現(xiàn)物種的次數(shù)與總樣本數(shù)的比值。

Note: Detection rate was the ratio of the occurrence number of species and the total numbers of samples.

表3 渾河沉積物中銅、鉛、鋅和鎘的物種篩分水平濃度(SSLCs)Table 3 Species screening level concentrations (SSLCs) for copper, lead, zinc and lead in Hunhe River sediments

注：出現(xiàn)頻次為樣品中物種的出現(xiàn)次數(shù)(不同采樣站點(diǎn)，或同一采樣站點(diǎn)不同采樣時(shí)間)。Note: Frequency of occurrence refers to the occurrence number of species in all the samples (samples in different sites and samples at different time)

不同物種的篩分水平濃度SSLC按照從小到大的順序進(jìn)行排序，用以推導(dǎo)能夠有效保護(hù)95%的物種的篩分水平濃度SLC，并作為沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)。

經(jīng)過正態(tài)分布檢驗(yàn)，本研究中的銅、鉛、鋅和鎘的SSLC數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布(表4)。利用表3中的數(shù)據(jù)，做出渾河沉積物銅、鉛、鋅和鎘的物種篩分水平濃度百分位圖，并利用Orgin軟件對其進(jìn)行正態(tài)擬合，擬合結(jié)果如圖2。

不同物種的SLC進(jìn)行正態(tài)擬合，選擇5%對應(yīng)的銅、鉛、鋅、鎘含量作為渾河沉積物銅、鉛、鋅和鎘的SLC(如圖2)，最終獲取渾河沉積物銅、鉛、鋅和鎘的SLC分別為46.69、39.18、140.03和0.54 mg·kg-1，即可作為基于物種篩分水平濃度法對應(yīng)的渾河及其支流沉積物銅、鉛、鋅、鎘基準(zhǔn)。

3 討論(Discussion)

3.1 不同國家和地區(qū)沉積物銅、鉛、鋅和鎘基準(zhǔn)的比較

如表5所示，不同國家和地區(qū)的沉積物重金屬基準(zhǔn)存在明顯差異，除鋅基準(zhǔn)最大值和最小值的差異小于10之外，銅、鉛和鎘基準(zhǔn)推薦值的最大值和最小值之差均超過10倍，其中銅基準(zhǔn)最大值和最小值相差更是超過40倍。基準(zhǔn)差異產(chǎn)生的主要原因在于各國家和地區(qū)制定沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)的方法各不相同，保護(hù)目標(biāo)和保護(hù)程度也有差異，因此在篩選環(huán)境因子以及獲得生物效應(yīng)數(shù)據(jù)方面會產(chǎn)生差異[32]。然而，本研究基于篩分水平濃度法獲取的渾河沉積物重金屬質(zhì)量基準(zhǔn)與鄧保樂等[23]基于相平衡分配法獲取的遼河沉積物銅、鉛和鋅基準(zhǔn)大致相當(dāng)，表明在一定區(qū)域范圍內(nèi)，選擇不同方法構(gòu)建的基準(zhǔn)具有可比性。本研究中鎘基準(zhǔn)推薦值較小，其原因在于篩分水平濃度法推導(dǎo)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)時(shí)，將不同物種的SSLC賦予相同的權(quán)重，本研究鎘基準(zhǔn)推薦值主要取決于耳蘿卜螺和小云多足搖蚊的SSLC值，而2種物種在空間分布上極不均衡，2種物種均主要分布于渾河流域中渾河、蘇子河和社河上游(大伙房水庫以上)，沉積物中鎘含量較低的區(qū)域，導(dǎo)致獲取的2種物種SSLC值偏小，而本研究數(shù)據(jù)積累有限，尚不能判斷2種物種在鎘含量較高沉積物中出現(xiàn)狀況，此外滿足條件的篩分物種數(shù)較少，難以進(jìn)行相互佐證，因此基準(zhǔn)值仍具有較大的不確定性。

表4 渾河沉積物中銅、鉛、鋅和鎘SSLC的整體分布檢驗(yàn)Table 4 Normality Test of SSLCs for copper, zinc, lead and cadmium in Hunhe River sediments

圖2 推導(dǎo)渾河沉積物銅、鉛、鋅、鎘的篩分水平濃度(SLCs)Fig. 2 Deriving the screening level concentrations (SLCs) of Cu, Pb, Zn and Cd for Hunhe River sediments

表5 渾河沉積物中銅、鉛、鋅和鎘SSLC的整體分布檢驗(yàn)Table 5 Normality Test of SSLCs for copper, zinc, lead and cadmium in Hunhe River sediments (mg·kg-1 dry weigth)

注：ERL為效應(yīng)范圍低值；ERM為效應(yīng)范圍中值；LEL為最低效應(yīng)水平；PEL為可能效應(yīng)水平；PEL-HA28為28 d Hyalella azteca閾值效應(yīng)水平實(shí)驗(yàn)值；NOAA為美國大氣與海洋管理局；FDEP為佛羅里達(dá)州環(huán)保局；USEPA為美國國家環(huán)境保護(hù)局。

Note: ERL(Effect range-low); ERM(Effect range-median); LEL(Lowest effects level); PEL(Probable effects level; PEL-HA28(Probable effect level value derived by 28 day bioassays of Hyalella azteca); NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration; FDEP: Florida Department of Environmental Protection; USEPA: United States Environmental Protection Agency.

3.2 篩分水平濃度法與其他方法的比較

沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)研究初期，主要借用化學(xué)物質(zhì)在沉積物中的背景值，實(shí)際研究中，主要通過尋找與所研究的沉積物性質(zhì)相似、生成條件相近的相對未污染的樣品含量[33]。由于背景值與基準(zhǔn)值意義完全不同，不僅沒有考慮生物效應(yīng)，而且是禁止自然狀況下化學(xué)物質(zhì)的任何增加[4]，因此背景值法不能獨(dú)立推導(dǎo)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)，只能為其他方法推導(dǎo)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)提供參考。

相平衡分配法是目前應(yīng)用較為廣泛的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)推導(dǎo)方法[10]，其基本思路是：根據(jù)水質(zhì)基準(zhǔn)確定間隙水相的基準(zhǔn)，并根據(jù)平衡關(guān)系推導(dǎo)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)。該方法理論基礎(chǔ)較為扎實(shí)，能夠與現(xiàn)有的水質(zhì)基準(zhǔn)相聯(lián)系，然而，相平衡分配法基于單一污染物對于上覆水生物的毒性效應(yīng)，反推沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)時(shí)，沒有考慮沉積物中眾多污染物的協(xié)同、相加或是拮抗效應(yīng)[30]，將以此法推導(dǎo)的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)應(yīng)用于沉積物質(zhì)量評價(jià)時(shí)可能出現(xiàn)偏差。此外，對于很多污染物，目前難以獲取令人信服的固液分配系數(shù)，限制了該方法的應(yīng)用。

沉積物加標(biāo)毒性實(shí)驗(yàn)法，是指在實(shí)驗(yàn)室條件下，選擇“清潔”沉積物樣品，進(jìn)行污染物(單一污染物或污染物混合物)定量“加標(biāo)”，并開展相應(yīng)的生物毒性實(shí)驗(yàn)，建立污染物與生物效應(yīng)之間的“劑量-效應(yīng)”關(guān)系，用以推導(dǎo)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)。沉積物加標(biāo)毒性實(shí)驗(yàn)法理論上適用于推導(dǎo)各種化學(xué)污染物的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)，通過控制諸如總有機(jī)碳、酸揮發(fā)性硫化物等影響污染物毒性的因子，可以構(gòu)建較為準(zhǔn)確的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)[34]。然而，由于開展沉積物加標(biāo)毒性實(shí)驗(yàn)花費(fèi)的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)較大，用于開展毒性試驗(yàn)的備選實(shí)驗(yàn)動物物種較為有限，目前只針對有限污染物開展了一定的研究[30]。

與上述幾種方法相比，SLC法的優(yōu)勢在于：(1)適用范圍廣。SLC法通過獲取的相互匹配的沉積物和底棲生物調(diào)查數(shù)據(jù)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析獲取沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)，對污染物的類型以及沉積物的種類無特殊限定，可用于各種類型污染物(重金屬、持久性有機(jī)污染物)的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)推導(dǎo)；(2)在一定程度上反應(yīng)了污染物的生物毒性。不同污染物之間相加、拮抗、協(xié)同關(guān)系最終以對底棲生物綜合毒性的方式作用于底棲生物，而SLC法以底棲生物物種出現(xiàn)與否作為對沉積物綜合毒性的反映；(3)方法簡單，具有很強(qiáng)的可操作性。SLC法能夠在不需要額外增加相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，直接利用監(jiān)測的數(shù)據(jù)推導(dǎo)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)。作為構(gòu)建沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)的主流方法之一，加拿大安大略省利用SLC法構(gòu)建了包括金屬、PCBs和有機(jī)氯殺蟲劑的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)[35-36]。

SLC法的缺點(diǎn)在于：(1)難以辨別其他因素的影響，如人工或天然因素造成的底棲生物棲息地環(huán)境改變；(2)難以構(gòu)建污染物和生物效應(yīng)之間的因果關(guān)系；(3)以底棲生物出現(xiàn)與否作為評判指標(biāo)過于“激進(jìn)”，缺乏對亞致死劑量的考慮；(4)SLC法推導(dǎo)的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)的合理與否，在很大程度上取決于監(jiān)測數(shù)據(jù)的豐富程度，對于特定流域，數(shù)據(jù)不足將會導(dǎo)致較大的不確定性。USEPA以SLC法推導(dǎo)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)時(shí)，要求每種物種在觀測站位中出現(xiàn)頻率超過10次，而用于推導(dǎo)SLC的SSLC數(shù)不少于20個(gè)[37]。

本研究的結(jié)果主要基于本實(shí)驗(yàn)室連續(xù)2年度對渾河及其支流調(diào)查結(jié)果，調(diào)查范圍主要集中于渾河干流的國控、省控監(jiān)測斷面，而對渾河流域其他廣大的區(qū)域尚未開展調(diào)查工作，因此調(diào)查獲取的數(shù)據(jù)有限，尤其是底棲生物調(diào)查數(shù)據(jù)不足。調(diào)查獲取的底棲生物物種數(shù)較少，覆蓋的類群也較為單調(diào)，尤其是被認(rèn)為對于污染物較為敏感的水生昆蟲幼蟲的類群較少，檢出率低。本研究中滿足出現(xiàn)頻次超過10的物種僅為13種，尚未滿足USEPA以SLC法推導(dǎo)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)的要求，且本研究中滿足頻次要求的物種以較為耐污的環(huán)節(jié)動物與搖蚊幼蟲為主，以此估算出的渾河沉積物重金屬的質(zhì)量基準(zhǔn)具有一定的不確定性。隨著我國監(jiān)測體系的完善，尤其是“十二五”期間，我國生物監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)逐漸建立[38]，相互匹配的化學(xué)數(shù)據(jù)和生物調(diào)查數(shù)據(jù)逐漸豐富，采用SLC法獲取的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)推薦值的不確定性也將逐漸減小。此外，針對篩分水平濃度以底棲動物出現(xiàn)與否作為評判指標(biāo)過于“激進(jìn)”的問題，可適當(dāng)選擇篩分物種進(jìn)行沉積物加標(biāo)毒性試驗(yàn)，補(bǔ)充個(gè)體、組織、細(xì)胞乃至分子水平的效應(yīng)的相關(guān)結(jié)果，降低基準(zhǔn)的不確定性。

目前我國水環(huán)境管理中正在由傳統(tǒng)的控制化學(xué)指標(biāo)，向基于生態(tài)毒理評價(jià)的水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理模式轉(zhuǎn)變。而篩分水平濃度法作為一種計(jì)算簡單、適用于各類污染物、各種類型沉積物，能夠充分利用監(jiān)測數(shù)據(jù)，且獲取的結(jié)果能夠反映底棲生物對污染物的反應(yīng)的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)推導(dǎo)方法，在水環(huán)境管理中具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

致謝：感謝南開大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王新華教授在物種鑒定方面的幫助，感謝中國環(huán)境科學(xué)研究院羅燕、曹偉、劉志超等同志在樣品收集與整理過程中所做的細(xì)致工作。

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◆

SedimentQualityCriteriaforHeavyMetalsinHunheRiverBasedonScreeningLevelConcentrationApproach

Zhao Yanmin, Zhang Lei, Qin Yanwen*, Zheng Binghui, Ma Yingqun

State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, State Environmental Protection Key Laboratory of Estuary and Coastal Environment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China

11 October 2013accepted19 December 2013

The screening level concentration (SLC) approach was induced to preliminarily discuss the sediment quality criteria (SQC) recommended values of four heavy metals-cadmium (Cd), copper (Cu), lead (Pb), and zinc (Zn) for surface sediments from Hunhe River. The calculated SQCs of Cd, Pb, Cu and Zn of Hunhe River were 0.54, 39.18, 46.69 and 140.03 mg·kg-1(on the basis of dry weight). These SQC values were compared with those of different countries and regions, and it was found that SQCs obtained in this study were close to the median values of the reference data. However, because the data used to derive SQCs was not enough, the values of SQCs in this paper might be relatively biased.

heavy metal; sediment quality criteria; screening level concentration

國家水體污染與控制治理科技重大專項(xiàng)資助項(xiàng)目((2012ZX07503-002))

趙艷民(1979-)，博士，副研究員，研究方向?yàn)樗鷳B(tài)毒理學(xué)與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，Email: zhaoym@craes.org.cn

*通訊作者(Corresponding author)，E-mail: qinyw@craes.org.cn

10.7524/AJE.1673-5897.20131011002

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Zhao Y M, Zhang L, Qin Y W, et al. Sediment quality criteria for heavy metals in Hunhe River based on screening level concentration approach [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2014, 9(2): 329-338 (in Chinese)

2013-10-11錄用日期2013-12-19

1673-5897(2014)2-329-10

X171.5

A

秦延文(1973—)，女，環(huán)境科學(xué)博士，研究員，主要研究方向?yàn)樗h(huán)境保護(hù)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇。