基于權(quán)重敏感度分布研究太湖有機(jī)磷農(nóng)藥單一和復(fù)合風(fēng)險(xiǎn)

劉帆，孔昊玥，劉紅玲

南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院，污染控制與資源化研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210023

物種敏感度分布法(species sensitivity distribution, SSD)是推導(dǎo)基準(zhǔn)、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)常用的方法，最早由Kooijman[1]提出，其基本理論是用統(tǒng)計(jì)或經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)來描述敏感性的范圍。使用SSD進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基本假設(shè)是：一組物種的相對(duì)敏感性可用某種分布來描述，如三角分布、正態(tài)分布等；用于構(gòu)造SSD的單個(gè)物種對(duì)毒物敏感性的數(shù)據(jù)被看作是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的隨機(jī)樣本；當(dāng)某部分物種受到保護(hù)時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)也受到保護(hù)。但由于不同種類生物對(duì)化合物敏感性不同，可獲得有效毒性數(shù)據(jù)十分有限，要使獲得的毒性數(shù)據(jù)能充分代表該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)，在使用SSD進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)于不同物種類群的生物不應(yīng)該均等對(duì)待，應(yīng)該采用權(quán)重的方法[2]。在Forbes和Calow[2]的研究中，從生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞和食物鏈結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，描述一般生態(tài)系統(tǒng)中不同營養(yǎng)級(jí)之間的物種數(shù)比例，并依據(jù)該比例關(guān)系考慮該營養(yǎng)級(jí)物種所占權(quán)重，推導(dǎo)區(qū)域水質(zhì)基準(zhǔn)。Wang等[3]從生物分類學(xué)角度出發(fā)，考慮到親緣關(guān)系相近的生物因其生活史、發(fā)展史相似，而對(duì)化合物敏感性接近，結(jié)合搜集到毒性數(shù)據(jù)的不同類物種間比例和松花江該分類水平不同類物種間比例，推導(dǎo)氨氮急性基準(zhǔn)值。使用加權(quán)SSD方法推導(dǎo)水質(zhì)基準(zhǔn)，更適合保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的完整性。

我國農(nóng)藥生產(chǎn)和使用量居世界前列，其中，有機(jī)磷農(nóng)藥(OPP)因其在環(huán)境中較容易被分解，不易在人體及動(dòng)物體內(nèi)蓄積等特點(diǎn)[4]，在我國被作為主要?dú)⑾x劑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年在中國有機(jī)磷農(nóng)藥總用量約81 900 t[5]，占國內(nèi)農(nóng)藥使用量的1/2以上[6]。有機(jī)磷農(nóng)藥致毒主要是通過其代謝產(chǎn)生的磷酸根與乙酰膽堿酯酶的絲氨酸羥基共價(jià)結(jié)合[7]，影響乙酰膽堿酯酶活性，從而影響乙酰膽堿酯的降解使膽堿能神經(jīng)過度興奮[8]，引起毒蕈堿樣、煙堿樣和中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀[9]。研究表明，有機(jī)磷農(nóng)藥與神經(jīng)行為功能障礙、神經(jīng)發(fā)育障礙、生殖功能降低以及胎兒出生體重降低等有關(guān)[10-11]。有機(jī)磷農(nóng)藥的大量使用，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的危害。

太湖是中國的五大淡水湖之一，是我國農(nóng)藥生產(chǎn)與使用的聚集區(qū)域，因此，太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重。調(diào)研顯示，中國地表水體含量最高的5種有機(jī)磷農(nóng)藥分別是敵敵畏、樂果、對(duì)硫磷、馬拉硫磷和甲基對(duì)硫磷[12]。本文選取太湖中5種有機(jī)磷農(nóng)藥作為研究對(duì)象，通過考慮區(qū)域生物區(qū)系特征賦予權(quán)重的加權(quán)SSD方法，利用風(fēng)險(xiǎn)商法(hazard quotient, HQ)和概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法(probabilistic risk assessment, PRA)評(píng)估有機(jī)磷農(nóng)藥的單一和復(fù)合風(fēng)險(xiǎn)。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 數(shù)據(jù)選擇

暴露數(shù)據(jù)獲?。阂浴疤?、有機(jī)磷農(nóng)藥”為關(guān)鍵詞，檢索Web of Knowledge (http://apps.webofknowledge.com/)和中國知網(wǎng)(http://www.cnki.net/)等數(shù)據(jù)庫，找出明確報(bào)道太湖中有機(jī)磷農(nóng)藥濃度水平的文獻(xiàn)。污染物濃度單位統(tǒng)一為μg·L-1，并分成3個(gè)水平：平均值、最小值和最大值。僅以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”形式報(bào)道的，假設(shè)其濃度在環(huán)境水體中呈標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，外推獲得最大值和最小值。濃度水平低于檢出限或未檢出的，則假定為其檢出限的1/2。

毒性數(shù)據(jù)獲?。?種有機(jī)磷農(nóng)藥的急性數(shù)據(jù)來自美國環(huán)境保護(hù)局(U.S. EPA)的ECOTOX數(shù)據(jù)庫(http://www.epa.gov/ecotox)。急性終點(diǎn)包括半數(shù)致死濃度(LC50)或半數(shù)效應(yīng)濃度(EC50)，數(shù)據(jù)篩選依據(jù)準(zhǔn)確性、相關(guān)性和可靠性原則。具體按照如下原則篩選：(1) 1980年以后報(bào)道的毒性數(shù)據(jù)；(2) 測試環(huán)境為淡水；(3) 測試農(nóng)藥純度≥80%；(4) 對(duì)于急性毒性數(shù)據(jù)，魚類和軟體動(dòng)物優(yōu)先選擇暴露時(shí)間96 h，浮游甲殼類動(dòng)物選擇48 h，底棲甲殼類動(dòng)物選擇96 h，溞類和搖蚊幼蟲選擇48 h；(5) 對(duì)同一個(gè)物種同一個(gè)毒理終點(diǎn)有多篇文獻(xiàn)報(bào)道不同的數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)離散程度表征，去除離群值后，取數(shù)據(jù)的幾何均值。將所有毒性數(shù)據(jù)單位統(tǒng)一為μg·L-1。由于所選擇的5種有機(jī)磷農(nóng)藥均為殺蟲劑，因此，僅選擇水生動(dòng)物的毒性數(shù)據(jù)。

1.2 傳統(tǒng)SSD方法

首先把毒性數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后按照數(shù)值大小對(duì)物種毒性數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，按照式(1)計(jì)算每個(gè)物種的累積概率，Ri為物種排序的秩，n為樣本數(shù)，P為累積概率[13-14]。

(1)

1.3 加權(quán)SSD方法

方法一：考慮區(qū)域內(nèi)的生物組成，劃分到科、屬和種[3]。

區(qū)域物種可以根據(jù)生物分類學(xué)將其劃分成不同層次，每個(gè)層次中有不同的物種，根據(jù)可獲得毒性數(shù)據(jù)的物種數(shù)和區(qū)域含有的物種數(shù)的關(guān)系賦予權(quán)重[3]。太湖中有很多生物仍缺乏相應(yīng)的毒性數(shù)據(jù)，收集到的物種不能涵蓋當(dāng)?shù)氐乃袑?l)和所有種(N)，不包括的物種的敏感性不能估計(jì)，在這種情況下，采用保守的方法，假設(shè)沒有包含進(jìn)來的物種(物種數(shù)為Nj)更為敏感[3]，本文中，將生物劃分到種，累積概率計(jì)算方法如式(2)，k為可獲得的樣本數(shù)，Ni為可獲得的累積物種數(shù)。

(2)

方法二：考慮區(qū)域內(nèi)生物組成，由脊椎動(dòng)物、無脊椎動(dòng)物以及植物組成[15]。

將區(qū)域內(nèi)的生物劃分為：植物(plant)、無脊椎動(dòng)物(invertebrate)和脊椎動(dòng)物(vertebrate)，計(jì)算3個(gè)營養(yǎng)級(jí)所占比例，進(jìn)而計(jì)算出一種植物、無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物的發(fā)生概率，最后計(jì)算累積概率，方法為式(3～5)。

Ppi=Np/(N×k)

(3)

Pli=Nl/(N×l)

(4)

Pvi=Nv/(N×m)

(5)

式中：Np、Nl和Nv分別為太湖中植物、無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物的數(shù)量，N為總數(shù)量，k、l和m分別為搜索得到的數(shù)據(jù)中植物、無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物的數(shù)量。

本文考慮太湖區(qū)域生物組出，首先搜集太湖水生生物組成數(shù)據(jù)，太湖歷史和當(dāng)前水生物種組成的信息來自公開發(fā)表的文獻(xiàn)，21世紀(jì)初，太湖共有524種生物，脊椎動(dòng)物、無脊椎動(dòng)物和植物分別有60、111和353種[16-19]。選擇方法一——加權(quán)SSD方法1(weighted species sensitivity distribution, WSSD 1)和方法二——加權(quán)SSD方法2(weighted species sensitivity distribution, WSSD 2)對(duì)太湖有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1.4 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是對(duì)環(huán)境中污染物產(chǎn)生危害的范圍和可能性進(jìn)行評(píng)估。常用的方法主要包括風(fēng)險(xiǎn)商法(hazard quotient, HQ)和概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法(probabilistic risk assessment, PRA)。

1.4.1 風(fēng)險(xiǎn)商法

商值法是一種非常簡單的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，其結(jié)果可以直接給出風(fēng)險(xiǎn)的有無。如果HQ值>1，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較高；如果HQ值<0.1，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較低；0.1

(6)

式中：MECi是測量的農(nóng)藥i的環(huán)境濃度，TRVi是該農(nóng)藥的毒性參考值(LC50、預(yù)測無效應(yīng)濃度(PNEC)或HC5等)。為保護(hù)95%的物種，本文選擇HC5(危害5%生物的污染物濃度)作為毒性參考值[21]。

1.4.2 概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法

概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法是通過分析環(huán)境暴露濃度分布(exposure concentration distribution, ECD)與SSD之間的關(guān)系，考察污染物對(duì)生物的毒害程度，從而確定污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。它給出的最終結(jié)果表述形式為“多少生物受到影響的概率是多少”。通過計(jì)算環(huán)境中暴露濃度大于效應(yīng)濃度的概率來判斷風(fēng)險(xiǎn)的大小，它更明確地表達(dá)出評(píng)估過程中的不確定性和隨機(jī)性[22-23]。本文通過聯(lián)合概率曲線(joint probability curves, JPC)研究太湖中5種有機(jī)磷農(nóng)藥的風(fēng)險(xiǎn)。在繪制而成的聯(lián)合概率曲線圖中，曲線越接近2個(gè)坐標(biāo)軸，說明發(fā)生不利影響的可能性越小[22]。

1.4.3 混合物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

自然環(huán)境中的污染物是共同存在的而非單獨(dú)作用，只研究一種污染物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是不夠的，但由于生物個(gè)體可以接觸難以計(jì)數(shù)的污染物，確定最需要進(jìn)行混合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的化合物十分重要。最大累積率(maximum cumulative ratio, MCR)定義為生物個(gè)體在接觸多個(gè)化學(xué)應(yīng)激源時(shí)所受到的累積毒性與單一化合物產(chǎn)生的最大毒性之比[24]。數(shù)值越大，表明越需要進(jìn)行累積風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[25]，由此確定是否需要進(jìn)行聯(lián)合暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以及哪些化合物在混合物的風(fēng)險(xiǎn)中貢獻(xiàn)較大。使用HQ和危險(xiǎn)指數(shù)(hazard index, HI)計(jì)算MCR，方法為式(7～9)。

(7)

(8)

(9)

HQ是環(huán)境暴露濃度與安全濃度的比值，安全濃度可以是預(yù)測無效應(yīng)濃度或者是水生生物基準(zhǔn)。

風(fēng)險(xiǎn)商法：混合物的風(fēng)險(xiǎn)商(HQm)計(jì)算是將混合物中各個(gè)化合物的HQi相加，如式(10)所示：

(10)

概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法：參照毒性當(dāng)量的概念和原理，混合物總的當(dāng)量濃度(total equivalent concentration,cequ,tol)可以通過式(11)進(jìn)行計(jì)算：

(11)

式中：ci是第i種污染物的環(huán)境暴露濃度，HC50,ref和HC50,i分別是水生生物50%受到參照化合物和第i種化合物危害的濃度(通過各自的SSD求得)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

通過ECOTOX和文獻(xiàn)收集毒性數(shù)據(jù)和暴露數(shù)據(jù)，運(yùn)用SPSS中的Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)方法進(jìn)行分布檢驗(yàn)，均服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布(P>0.05)。

2 結(jié)果與分析(Results and analysis)

2.1 數(shù)據(jù)收集

本文太湖水中5種有機(jī)磷農(nóng)藥的環(huán)境濃度來自Ta等[26]研究中的數(shù)據(jù)，該研究中的樣品均采自太湖北部的梅梁灣，5種有機(jī)磷農(nóng)藥在環(huán)境中的分布情況如圖1和表1所示。由圖1可知，樂果的暴露濃度最高，其次是敵敵畏和馬拉硫磷，甲基對(duì)硫磷和對(duì)硫磷的環(huán)境暴露濃度較小。

從ECOTOX收集到的數(shù)據(jù)包含了從生產(chǎn)者、初級(jí)消費(fèi)者到次級(jí)消費(fèi)者的3個(gè)營養(yǎng)級(jí)。敵敵畏得到16個(gè)急性數(shù)據(jù)，樂果得到13個(gè)數(shù)據(jù)，馬拉硫磷得到16個(gè)數(shù)據(jù)，甲基對(duì)硫磷得到27個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)硫磷得到27個(gè)數(shù)據(jù)。篩選的數(shù)據(jù)包括太湖生物數(shù)據(jù)和中國本土生物與引進(jìn)養(yǎng)殖生物中在敏感性排序上比較敏感的與太湖物種同科或?qū)俚奈锓N，包括泥鰍、鯉魚、鯽魚、黑魚、鯰魚和鱒魚等脊椎動(dòng)物，以及克氏原螯蝦、無齒蚌、水溞、輪蟲屬和搖蚊屬等無脊椎動(dòng)物。

2.2 SSD曲線繪制

在GraphPad Prism 7中采用Log-Normal(Cumulative Gaussian-Percents)對(duì)收集到的物種數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，采用傳統(tǒng)SSD方法和2種加權(quán)方法得到如圖2所示的SSD曲線。

圖1 5種有機(jī)磷農(nóng)藥環(huán)境暴露濃度數(shù)據(jù)分布的箱形圖Fig. 1 Boxplot of exposure concentration data of five organophosphate pesticides

表1 太湖梅梁灣5種有機(jī)磷農(nóng)藥的含量水平[26]Table 1 The contents of five organophosphate pesticides in Meiliangwan Bay, Tai Lake [26] (μg·L-1)

圖2 考慮太湖生物組成和未考慮太湖生物組成的5種有機(jī)磷農(nóng)藥的物種敏感度分布曲線注：SSD表示傳統(tǒng)物種敏感度分布方法，WSSD表示賦予權(quán)重的物種敏感度分布方法。Fig. 2 The species sensitivity distributions of five organophosphate pesticides derived with and without considering the species compositions in Tai Lake, ChinaNote: SSD stands for species sensitivity distribution; WSSD stands for weighted species sensitivity distribution.

SSD曲線擬合除甲基對(duì)硫磷的R2為0.900左右外，其余農(nóng)藥的R2均>0.940，表明擬合結(jié)果較好，這可能與甲基對(duì)硫磷收集到的毒性數(shù)據(jù)所述物種的敏感性分布存在偏差有關(guān)。由SSD得到的HC5值如表2所示，范圍在0.030～2.103 μg·L-1，當(dāng)考慮太湖生物組成時(shí)，加權(quán)SSD方法得到的HC5要小于傳統(tǒng)SSD方法所得到的值。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

2.3.1 風(fēng)險(xiǎn)商評(píng)價(jià)

根據(jù)急性毒性數(shù)據(jù)得到5種有機(jī)磷農(nóng)藥的SSD曲線及其HC5值，根據(jù)式(6)和(10)計(jì)算HQ和HQm，結(jié)果如表3所示。

由表3可知，采用傳統(tǒng)SSD的方法計(jì)算HQ時(shí)，敵敵畏和樂果的HQ為0.1～1，對(duì)于太湖的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)處于中等水平，馬拉硫磷、甲基對(duì)硫磷和對(duì)硫磷的HQ<0.1。當(dāng)使用加權(quán)SSD方法時(shí)，計(jì)算得到的HQ大于傳統(tǒng)SSD方法計(jì)算得到的HQ，特別是敵敵畏，使用傳統(tǒng)SSD方法計(jì)算得到的HQ<1，但是使用加權(quán)SSD方法1計(jì)算得到的HQ為1.799大于1，加權(quán)SSD方法2計(jì)算得到的HQ也大于傳統(tǒng)SSD方法得到的值。

2.3.2 概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

如圖3所示，使用加權(quán)SSD方法得到的毒性數(shù)據(jù)分布繪制的聯(lián)合概率曲線距離坐標(biāo)軸遠(yuǎn)于傳統(tǒng)SSD方法得到的曲線。尤其是對(duì)于樂果，使用傳統(tǒng)SSD方法得到的5%生物受到影響的概率為2.51%，但使用2種加權(quán)SSD方法得到的值分別為44.10%和18.99%。敵敵畏5%生物受影響的概率較大，傳統(tǒng)SSD、加權(quán)SSD方法1和加權(quán)SSD方法2的計(jì)算結(jié)果分別為69.88%、89.49%和80.03%，其風(fēng)險(xiǎn)需要引起重視；馬拉硫磷、甲基對(duì)硫磷和對(duì)硫磷5%生物受影響的概率較小，僅為0.001%左右。

2.3.3 混合物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

HC5作為安全濃度，使用式(7～9)，計(jì)算得到的HQ、HI和MCR如圖4和表3所示。由圖4和表3可知，敵敵畏的HQ較大，對(duì)總的風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)最大，其次是樂果、馬拉硫磷和對(duì)硫磷。甲基對(duì)硫磷的HQ較小，在混合風(fēng)險(xiǎn)中占比較小，不是必要關(guān)注的。傳統(tǒng)SSD和加權(quán)SSD方法計(jì)算得到的MCR均>1。

表2 考慮太湖生物組成和未考慮太湖生物組成的5種有機(jī)磷農(nóng)藥危害5%生物的污染物濃度(HC5)Table 2 The hazardous concentration for 5% of the species (HC5) of five organophosphate pesticides of SSD derived with and without considering the species compositions in Tai Lake, China (μg·L-1)

表3 考慮太湖生物組成和未考慮太湖生物組成的5種有機(jī)磷農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)商和最大累積率Table 3 Hazard quotient and maximum cumulative ratio of five organophosphate pesticides of SSD derived with and without considering the species compositions in Tai Lake, China

圖3 考慮太湖生物組成和未考慮太湖生物組成下5種有機(jī)磷農(nóng)藥的聯(lián)合概率曲線Fig. 3 Joint probability curves for the exposure concentrations and toxicity data of five organophosphorus pesticide derived with and without considering the species compositions in Tai Lake, China

利用式(10)計(jì)算得到的HQm，如表3所示，均>1。以敵敵畏為參照物，將其余農(nóng)藥的環(huán)境暴露濃度利用式(11)轉(zhuǎn)化為敵敵畏的當(dāng)量濃度，混合污染物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為單一物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，結(jié)果如圖5所示，聯(lián)合概率曲線距離坐標(biāo)軸較遠(yuǎn)，3種方法得到的5%生物受影響的概率均高達(dá)90%，混合物的風(fēng)險(xiǎn)不可忽視。

圖4 5種有機(jī)磷農(nóng)藥的風(fēng)險(xiǎn)商(HQ)和危害指數(shù)(HI)Fig. 4 The hazard quotient (HQ) and hazard index (HI) of five organophosphate pesticides

圖5 5種有機(jī)磷農(nóng)藥混合物的聯(lián)合概率曲線Fig. 5 Joint probability curves of mixture of fiveorganophosphate pesticides

3 討論(Discussion)

太湖有機(jī)磷農(nóng)藥污染受到廣泛關(guān)注，Qu等[27]對(duì)太湖中有機(jī)磷農(nóng)藥數(shù)據(jù)進(jìn)行SSD擬合得到敵敵畏、樂果、馬拉硫磷、甲基對(duì)硫磷和對(duì)硫磷的HC5分別為0.07、1.62、0.23、0.77和0.06 μg·L-1，與本文利用傳統(tǒng)SSD方法得到的0.063、2.103、0.287、0.477和0.052 μg·L-1數(shù)據(jù)基本一致。Shi等[28]將水生生物按照植物、無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物分類賦予權(quán)重，推導(dǎo)太湖Cu的基準(zhǔn)最大濃度為5.30 μg·L-1，傳統(tǒng)SSD推導(dǎo)得到基準(zhǔn)最大濃度為1.30 μg·L-1。Wang等[3]使用加權(quán)SSD方法1得到的氨氮急性基準(zhǔn)值為5.09 mg TAN·L-1與傳統(tǒng)SSD方法得到的7.64 mg TAN·L-1結(jié)果比較，加權(quán)SSD法更為保守和合理地保護(hù)松花江區(qū)域水生動(dòng)物免受氨氮的負(fù)面影響。具有毒性數(shù)據(jù)的物種數(shù)量相對(duì)于特定生態(tài)系統(tǒng)中物種總數(shù)來說是非常少的，物種的敏感性范圍和物種選擇的隨機(jī)性無法確定，因此，傳統(tǒng)的SSD方法很難充分代表特定區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的物種敏感性分布。加權(quán)SSD方法1基于特定區(qū)域的分類群和可獲得的毒性數(shù)據(jù)的物種進(jìn)行加權(quán)處理使得SSD曲線可以更準(zhǔn)確地表示特定場地的水生生物敏感性分布，原則上，這種方法具有自調(diào)整的特點(diǎn)，累積概率是基于特定場地的生物群計(jì)算的，可以避免過度表達(dá)[3]。本文中，將生物劃分到種，并假定未包含的物種最為敏感，更好地保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。加權(quán)SSD方法2從生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞和食物鏈結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，對(duì)3個(gè)主要類別——無脊椎動(dòng)物、脊椎動(dòng)物和植物賦予權(quán)重，描述一般生態(tài)系統(tǒng)中不同營養(yǎng)級(jí)之間的物種數(shù)比例。相對(duì)于傳統(tǒng)SSD方法對(duì)所有物種賦予相同權(quán)重，加權(quán)SSD方法2對(duì)化合物敏感性相似的物種賦予相同的權(quán)重。本文使用加權(quán)SSD方法2時(shí)，由于5種有機(jī)磷農(nóng)藥均為殺蟲劑，植物不是敏感物種，考慮區(qū)域生物組成不考慮植物，使得SSD曲線下方的敏感物種權(quán)重不會(huì)降低，更貼近環(huán)境中真實(shí)的狀況，更能找到真實(shí)受到迫害的生物。因此，加權(quán)SSD方法得到的HC5小于傳統(tǒng)SSD方法所得到的值。本文中采用加權(quán)SSD方法得到的HQ和用概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法得到的5%生物受到影響的概率比傳統(tǒng)SSD方法得到的數(shù)值更高，表明僅使用傳統(tǒng)SSD方法判定物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)被低估。使用2種加權(quán)方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，敵敵畏和樂果使用加權(quán)SSD方法1計(jì)算的風(fēng)險(xiǎn)更高，馬拉硫磷、甲基對(duì)硫磷和對(duì)硫磷則使用加權(quán)SSD方法2計(jì)算的風(fēng)險(xiǎn)較高，這可能與收集到的毒性數(shù)據(jù)和暴露數(shù)據(jù)有關(guān)。加權(quán)SSD方法1采用保守的方法假設(shè)沒有毒性數(shù)據(jù)的物種最敏感，而5種有機(jī)磷農(nóng)藥所收集到的有毒性數(shù)據(jù)的物種不同，且不同物種的敏感度也不同，因此，不確定程度也不同，加權(quán)SSD方法2中5種有機(jī)磷農(nóng)藥風(fēng)險(xiǎn)的不確定性程度相同。但是2種加權(quán)方法的計(jì)算結(jié)果都表明，考慮區(qū)域內(nèi)生物組成的加權(quán)SSD方法可以更好地保護(hù)區(qū)域的生物。

使用加權(quán)SSD方法2時(shí)需注意：考慮區(qū)域生物組成時(shí)是否需考慮植物。對(duì)于除草劑類的農(nóng)藥以及其他污染物，使用加權(quán)SSD方法2時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇是否考慮植物。以太湖為例，由于太湖周邊工農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，污染加劇[29]，自1998年以來，藍(lán)藻成為太湖主要的分類群[30]，太湖中藻類植物大幅上升，從20世紀(jì)80年代時(shí)的180種上升到目前的353種，使得太湖中植物的比例非常大，這將賦予植物極大的權(quán)重。此外，新興的耐污型植物缺乏毒性數(shù)據(jù)，檢索到的大多數(shù)是敏感的動(dòng)物，這也導(dǎo)致了對(duì)脊椎動(dòng)物和無脊椎動(dòng)物所賦予的權(quán)重極小，而賦予植物的權(quán)重極大。Chen等[15]考慮太湖生物組成加權(quán)推導(dǎo)五氯苯酚的基準(zhǔn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，考慮21世紀(jì)初物種組成推導(dǎo)得到的基準(zhǔn)值>不考慮生物組成推導(dǎo)得到的基準(zhǔn)值>考慮20世紀(jì)80年代物種組成推導(dǎo)得到的基準(zhǔn)值，表明對(duì)于21世紀(jì)初的耐污型湖泊，若考慮植物可能會(huì)導(dǎo)致水生生物欠保護(hù)。目前，很多湖泊出現(xiàn)了大量的耐污性藻類使其成為耐污型湖泊[31-33]，對(duì)于這類湖泊，如果區(qū)域內(nèi)檢索得到的植物毒性數(shù)據(jù)較少，建議在使用加權(quán)SSD方法2時(shí)不考慮植物。

污染物的混合風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。本文中，5種有機(jī)磷農(nóng)藥HQm>1，處于高風(fēng)險(xiǎn)中；使用聯(lián)合概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)發(fā)現(xiàn)，3種有機(jī)磷農(nóng)藥混合風(fēng)險(xiǎn)使5%生物受影響的概率高達(dá)90%，說明太湖中5種有機(jī)磷農(nóng)藥的混合物對(duì)生態(tài)造成的風(fēng)險(xiǎn)很大，需要重視。雖然混合風(fēng)險(xiǎn)中敵敵畏是主要貢獻(xiàn)者，但單獨(dú)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中風(fēng)險(xiǎn)較小的馬拉硫磷和對(duì)硫磷也對(duì)總風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)較大，復(fù)合暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是必要的。

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程中，即使使用高級(jí)的方法，不確定性也是不可避免的[34]，主要包括暴露數(shù)據(jù)和毒性數(shù)據(jù)的可變性、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和水環(huán)境的實(shí)際特性[34-35]。不確定性主要來自暴露數(shù)據(jù)的不確定性和構(gòu)建SSD曲線的毒性數(shù)據(jù)的代表性。本文通過考慮生物組成給予物種權(quán)重的方法對(duì)毒性數(shù)據(jù)代表性進(jìn)行了校正，并且選擇了更好的評(píng)價(jià)模型——概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，這使得風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程中的不確定性盡可能地減少，但生態(tài)系統(tǒng)本身是復(fù)雜的，因此，評(píng)價(jià)結(jié)果的不確定性很難完全避免。由于缺乏慢性毒性數(shù)據(jù)，本文未考慮慢性效應(yīng)，慢性數(shù)據(jù)的補(bǔ)充對(duì)太湖區(qū)域農(nóng)藥殘留所帶來的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行更全面的評(píng)估極為重要。