馬燕，吳豐昌，譚偉強(qiáng),#，馮承蓮，張瑞卿，王穎,4，白英臣,

1. 青島理工大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，生物環(huán)保與綠色化工研究中心，青島266033 2. 中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險評估國家重點(diǎn)實驗室，北京100012 3. 內(nèi)蒙古大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，呼和浩特010021 4. 北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院，北京100875

影響銀淡水生物水質(zhì)基準(zhǔn)的環(huán)境因素分析

馬燕1，吳豐昌2，譚偉強(qiáng)1,#，馮承蓮2，張瑞卿3，王穎2,4，白英臣2,*

1. 青島理工大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，生物環(huán)保與綠色化工研究中心，青島266033 2. 中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險評估國家重點(diǎn)實驗室，北京100012 3. 內(nèi)蒙古大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，呼和浩特010021 4. 北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院，北京100875

水質(zhì)基準(zhǔn)是制定水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以及評價、預(yù)測和控制與治理水體污染的重要依據(jù)。為了系統(tǒng)分析水體硬度、物種門類和地域條件對水質(zhì)基準(zhǔn)的影響，本研究篩選了6門20科25種水生生物的毒性數(shù)據(jù)，用毒性百分?jǐn)?shù)排序法推導(dǎo)了中國銀的淡水生物水質(zhì)基準(zhǔn)。研究結(jié)果表明，銀的基準(zhǔn)最大濃度(CMC)與水體硬度呈冪函數(shù)關(guān)系，等式為CMC=0.85×e[0.62ln(水體硬度)-4.28]μg·L-1，基準(zhǔn)連續(xù)濃度為0.02 μg·L-1。中國和美國2個不同生物區(qū)系研究都表明低等生物(無脊椎動物)比高等生物(脊椎動物)對銀離子的毒性更為敏感。由地域條件引起的生物區(qū)系和敏感物種差異及基準(zhǔn)推導(dǎo)方法的不同也會影響水質(zhì)基準(zhǔn)值。

銀；淡水生物；水質(zhì)基準(zhǔn)；硬度校正；物種門類；生物區(qū)系；毒性百分?jǐn)?shù)排序法

對水生生物而言，銀離子(Ag+)是劇毒物質(zhì)[1]，目前對銀的致毒機(jī)理和毒理效應(yīng)已做了較為系統(tǒng)的研究。例如，Ag+能通過與魚鰓不斷接觸，沉淀或凝固在魚鰓表面，阻止氧氣和二氧化碳?xì)怏w的交換，使魚窒息死亡[2]。而銀作為一種工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中，這些含銀廢水排入自然水體后，可能對水生生物產(chǎn)生嚴(yán)重危害[3]。水質(zhì)基準(zhǔn)是評價、預(yù)測、控制與治理水體污染的重要依據(jù)[4]。目前中國水質(zhì)基準(zhǔn)研究不足，現(xiàn)行的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)主要是借鑒美國和歐洲的水質(zhì)基準(zhǔn)值制定，所以建立適合我國水生態(tài)系統(tǒng)特征和國情的水質(zhì)基準(zhǔn)體系非常必要。

自2008年以來，中國水質(zhì)基準(zhǔn)研究取得巨大進(jìn)展，相繼提出了鎘、鋅、銅、硝基苯、無機(jī)汞等一系列水質(zhì)基準(zhǔn)值[5-11]。隨著毒理數(shù)據(jù)的增多和推導(dǎo)方法的逐步完善，研究表明部分重金屬水質(zhì)基準(zhǔn)值隨著水體硬度的變化而發(fā)生變化。例如美國環(huán)境保護(hù)局(US EPA)基于大型溞、黑頭呆魚和虹鱒魚等物種研究表明Ag+急性毒性值隨水體硬度的升高而增大[1]。再如US EPA研究表明Cd2+的基準(zhǔn)最大濃度(CMC)也隨水體硬度的升高而增大[12]。中國地表水總硬度范圍較廣在4.5～15 600 mg·L-1(以CaCO3計)之間[13]，因此水體硬度對銀的淡水生物水質(zhì)基準(zhǔn)值可能產(chǎn)生較大影響。前人研究表明低等生物(無脊椎動物)和高等生物(脊椎動物)對鋅、無機(jī)汞等重金屬毒性敏感性存在顯著差異[7,10-11]，這可能是重金屬離子對脊椎動物和無脊椎動物的致毒機(jī)理不同，導(dǎo)致其致死劑量存在差異。銀離子是一種典型的重金屬離子，可能具有相似規(guī)律，因此對比不同物種對銀離子的毒性敏感性差異，可以為以后涉及銀離子毒理學(xué)研究中物種選取提供指導(dǎo)。最近研究表明，中國和美國生物區(qū)系不同導(dǎo)致鎘、鋅、銅等重金屬水質(zhì)基準(zhǔn)的差異[5-8]。因此地域條件引起的淡水生物區(qū)系和敏感物種的不同，也可能是影響銀水質(zhì)基準(zhǔn)的重要因素。本文以中國銀離子淡水生物水質(zhì)基準(zhǔn)為例，通過與美國、歐盟等的基準(zhǔn)進(jìn)行比較，重點(diǎn)闡述水體硬度和生物區(qū)系對銀水質(zhì)基準(zhǔn)的影響，此外還初步探討了不同門類生物對銀離子毒性敏感性的差異。

1 研究方法(Methodology)

1.1 數(shù)據(jù)收集和篩選方法

銀在水體中通常以自由態(tài)(Ag+)和結(jié)合態(tài)(如Ag2S，Ag2SO4，AgHCO3)存在[1]。水體中銀的毒性主要來自于自由態(tài)的銀離子，而結(jié)合態(tài)的銀離子毒性大大降低[1]，因此本研究主要收集自由態(tài)的銀離子對中國淡水生物的毒性數(shù)據(jù)。通過文獻(xiàn)調(diào)研和數(shù)據(jù)庫查詢(http://cfpub.epa.gov/ecotox/、http://www.cnki.net/)自由態(tài)銀離子對淡水生物的毒性數(shù)據(jù)，獲得銀對中國物種的毒性數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)發(fā)布日期截止到2013年12月31日。數(shù)據(jù)篩選標(biāo)準(zhǔn)如下：(1)實驗用水必須給出硬度值，不使用以蒸餾水、去離子水、礦產(chǎn)流出液等作為實驗用水的實驗數(shù)據(jù)；(2)實驗中必須設(shè)置對照實驗，對照組實驗條件必須跟實驗組的完全一致，如果對照組中的物種大量死亡或表現(xiàn)出脅迫和疾病癥狀，不能使用該實驗得出的結(jié)果；(3)在選取急性毒性測試終點(diǎn)時，魚類統(tǒng)一采用96 h對應(yīng)的半數(shù)致死濃度(LC50)或半數(shù)效應(yīng)濃度(EC50)、溞類統(tǒng)一采用48 h對應(yīng)的LC50或EC50，選取植物毒性測試終點(diǎn)時，藻類毒性效應(yīng)終點(diǎn)以96 h對應(yīng)的EC50表示，水生維管束植物的毒性效應(yīng)終點(diǎn)以7 d對應(yīng)的EC50表示；(4)對于急性毒性試驗數(shù)據(jù)，不使用給受試物種喂食的毒性數(shù)據(jù)；對于物種急慢性比，選取急慢性毒性實驗都喂食的毒性數(shù)據(jù)來計算。對收集的物種進(jìn)行篩選，只保留中國本地物種，或是在中國已經(jīng)成功大量繁殖的外來物種。

1.2 水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)方法

毒性百分?jǐn)?shù)排序法是US EPA推薦的基準(zhǔn)推導(dǎo)方法[14]，該方法綜合考慮生物急性和慢性毒性效應(yīng)[4]，并且分別計算出基準(zhǔn)最大濃度和基準(zhǔn)連續(xù)濃度，既保證了水生生物免受急性毒性的影響，又保證了水生生物免受慢性毒性的影響。毒性百分?jǐn)?shù)排序法已應(yīng)用于美國水質(zhì)基準(zhǔn)的推導(dǎo)，并且成功推導(dǎo)了中國鎘、鋅、銅等的淡水生物水質(zhì)基準(zhǔn)。本研究也利用該方法推導(dǎo)中國銀的淡水生物水質(zhì)基準(zhǔn)。

(1)根據(jù)US EPA所用原則，篩選計算斜率所用物種[12]。

(2)用篩選出的每個物種的急性毒性值除以該物種的幾何平均值，得到歸一化后的物種急性毒性值[14]。同樣分別歸一化每個物種的水體硬度。利用歸一化后的物種急性毒性值和水體硬度推導(dǎo)出斜率[14]。

(3)利用公式(1)計算出硬度校正后的種平均急性值(SMAV)[14]，進(jìn)而得到硬度校正后的屬平均急性值(GMAV)。對所有物種的GMAV按從大到小的順序進(jìn)行排列，并且給其分配等級，計算每個GMAV的累積概率(P)，P=R/(N+1)(其中R為屬平均急性值等級，N為屬的個數(shù))。參照文獻(xiàn)推導(dǎo)CMC、基準(zhǔn)連續(xù)濃度、最終植物值和最終殘留值[14]。其中推導(dǎo)公式如下：

SMAV=e[1nW-V(1nX-1nZ)]

(1)

(2)

(3)

式中：W為每個物種的急性毒性值的幾何平均值，X為每個物種的水體硬度的幾何平均值，V為斜率，Z為水體硬度。

2 結(jié)果與分析(Results and analysis)

2.1 毒性數(shù)據(jù)

截止到2013年12月31日，收集到的Ag+對中國物種的急性毒性數(shù)據(jù)共涉及4門18科21屬23種(表1)。慢性毒性數(shù)據(jù)共涉及3門4科5屬6種，分別為大型溞、蚤狀溞、網(wǎng)紋水蚤、搖蚊幼蟲、虹鱒魚、河蜆，不符合US EPA推導(dǎo)基準(zhǔn)連續(xù)濃度時毒性數(shù)據(jù)需滿足三門八科的要求[14]。植物毒性數(shù)據(jù)包括浮萍和近頭狀偽蹄形藻2種。毒性實驗用水的硬度范圍是1～560 mg·L-1。從生物區(qū)系的組成來看，所選物種包括浮游動物、浮游植物、魚類和底棲動物等，基本上涵蓋了中國淡水水生生態(tài)系統(tǒng)的主要物種[15]。收集的毒性數(shù)據(jù)中，浮游動物和魚類的毒性數(shù)據(jù)最多，所占比例分別為43.55%和44.35%，浮游動物以溞科為主，所占比例為81.48%，魚類以鮭科為主所占比例為77.19%。

表1 銀對中國淡水動物的急性毒性

續(xù)表1

脊索動物門Chordata太陽魚科Centrarchidae213～31.735.2～44.7[23,32]脊索動物們Chordata花鳉科Poeciliidae26.44～23.535.2～250[32]脊索動物門Chordata鯉科Cyprinidae27.55～10717.5～250[35]脊索動物門Chordata蛇頭魚科Channidae118.89250[35]脊索動物門Chordata異鳉科Adrianichthyidae20.14～0.1740[36]脊索動物門Chordata鮭科Salmonidae443.3～2801～490.8[19-20,23,27,37-41]環(huán)節(jié)動物門Annelida顫蚓科Tubificidae130245[26]軟體動物門Mollusca膀胱螺科Physidae283～24144.7～50.4[23,34]軟體動物門Mollusca椎實螺科Lymnaeidae14.2195[42]

表2 銀的中國淡水動物的急慢性比

2.2 銀的淡水生物水質(zhì)基準(zhǔn)

蚤狀溞、網(wǎng)紋水蚤、蝸牛、藍(lán)鰓太陽魚和青鳉不符合斜率計算篩選原則，所以根據(jù)大型溞和虹鱒魚的毒性數(shù)據(jù)推導(dǎo)斜率。對大型溞和虹鱒魚的急性毒性值和水體硬度進(jìn)行回歸分析，發(fā)現(xiàn)二者的急性毒性值隨水體硬度的升高而增大(圖1)，這與US EPA研究結(jié)果一致[1]。進(jìn)一步對二者的急性毒性值和水體硬度的歸一化值進(jìn)行最小二乘回歸分析，得到斜率為0.62。利用公式(1)計算出水體硬度校正后的23個物種的SMAV，進(jìn)而得出水體硬度校正后21個屬的GMAV和P值。根據(jù)公式(2)、(3)計算出中國銀的CMC=0.85×e(0.621nZ-4.28)。從而得出水體硬度在5、50、100和200時的CMC分別為0.03 μg·L-1、0.13 μg·L-1、0.20 μg·L-1和0.31 μg·L-1。

中國銀的淡水生物慢性毒性數(shù)據(jù)不滿足三門八科，因此最終慢性值用最終急性值除以最終急慢性比獲得。大型溞、河蜆、搖蚊幼蟲、虹鱒魚4個物種急慢性比的幾何平均值為最終急慢性比9.78(見表2)。US EPA研究結(jié)果表明，未發(fā)現(xiàn)水體硬度與慢性毒性數(shù)據(jù)的關(guān)系[1]，所以最終慢性值為最終急性值(Z=50 mg·L-1)除以9.78等于0.02 μg·L-1[1]。最終植物值選擇一種重要水生植物毒性實驗結(jié)果的最小值獲得[14]。在中國銀的植物毒性數(shù)據(jù)中，浮萍7 d-EC50的毒性范圍為60～140 μg·L-1[44]，近頭狀偽蹄形藻96 h-EC50的毒性范圍為2.6～2.9 μg·L-1[45]，其中近頭狀偽蹄形藻的96 h-EC50最小，所以銀的最終植物值為2.6 μg·L-1。目前無法得到銀的最終殘留值。因此中國銀的基準(zhǔn)連續(xù)濃度選取最終慢性值和最終植物值中的最小值，即0.02 μg·L-1。目前我國只針對飲用水和污水中Ag+濃度進(jìn)行規(guī)范，例如《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749—2006)》中Ag+的限量為50 μg·L-1[46]，《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918—2002)》中總銀的最高允許排放濃度(日均值)為100 μg·L-1[47]。這些值明顯高于本研究推導(dǎo)的CMC和基準(zhǔn)連續(xù)濃度，可能對我國淡水生物造成一定的風(fēng)險。我國天然淡水水體中銀的含量為0.01～3.5 μg·L-1[2]，其中部分值大于本文得出的CMC和基準(zhǔn)連續(xù)濃度，因此天然水體可能存在一定的環(huán)境風(fēng)險。

圖1 水體硬度對大型溞(■)和虹鱒魚(○)銀的急性毒性值的影響注：LC50/EC50為半數(shù)致死濃度或半數(shù)效應(yīng)濃度；Z為水體硬度。Fig. 1 Effects of water hardness on acute toxicity values of silver to Daphnia magna (■) and Oncorhynchus mykiss (○)Note: LC50/EC50 is 50% of lethal concentration/effective concentration; Z is water hardness.

3 討論(Discussion)

3.1 水體硬度對CMC影響

中國地表水總硬度范圍為4.5～15 600 mg·L-1[13]，但是收集的毒性數(shù)據(jù)的水體硬度范圍僅為1～560 mg·L-1，為了更加科學(xué)地研究水體硬度對CMC的影響，我們在討論中只計算了水體硬度范圍為4.5～560 mg·L-1時的CMC值，其范圍為0.03～0.59 μg·L-1(圖2)，CMC最大值是最小值的20倍。對于特定流域而言，水體硬度也會隨時間發(fā)生變化，如太湖水體硬度從1950年的50 mg·L-1上升到2010年的160 mg·L-1[48]。根據(jù)CMC的計算公式估算出太湖1950年的CMC值為0.16 μg·L-1，2013年的CMC值為0.32 μg·L-1。黃河干流1980年水體硬度的平均值為191 mg·L-1，1998年為261 mg·L-1[49]。同樣根據(jù)CMC的計算公式估算出黃河干流1980年的CMC值為0.31 μg·L-1，1998年為0.37 μg·L-1。太湖60年來CMC隨硬度的升高而增大了一倍，黃河18年來CMC隨水體硬度增加了20%，進(jìn)一步說明水體硬度對CMC的影響較大。CMC隨水體硬度的升高而增大，可能是因為Ca2+作為一個與魚類上皮細(xì)胞緊密連接的鰓膜穩(wěn)定劑，有助于減少離子滲透壓，導(dǎo)致在轉(zhuǎn)運(yùn)連接過程中Na+、Cl-流出率降低，從而抵消Ag+的急性毒性作用[50]。對于甲殼類而言，Ca2+的升高也能降低Ag+的急性毒性，可能是因為Ca2+對甲殼類上皮細(xì)胞的滲透性起著重要作用，水體硬度的升高有助于降低上皮細(xì)胞的滲透壓[16]。

使用水體硬度校正前的毒性數(shù)據(jù)，估算出的CMC值為0.13 μg·L-1[14]，與水體硬度校正后的CMC值差異較大(圖2)，而且水體硬度校正前后的敏感屬也發(fā)生了變化。水體校正前4個最敏感屬依次為青鳉屬、網(wǎng)紋蚤屬、溞屬、鉤蝦屬，這4個敏感屬的幾何均值為0.72 μg·L-1，水體硬度校正后的4個最敏感屬依次為青鳉屬、網(wǎng)紋蚤屬、溞屬、椎實螺屬，這4個敏感屬的幾何均值為0.85 μg·L-1(Z=100 mg·L-1)。因此水質(zhì)參數(shù)，特別是硬度矯正在水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)中具有重要意義。由于本研究收集的水體硬度范圍小于中國地表水總硬度范圍，所以為了更加科學(xué)合理地制定水質(zhì)基準(zhǔn)，更廣硬度范圍的水質(zhì)基準(zhǔn)需要進(jìn)一步研究。

圖2 水體硬度對CMC的影響(水體硬度校正前┄，水體硬度校正后—)注：CMC表示銀淡水生物水質(zhì)基準(zhǔn)最大濃度。Fig. 2 Influence of water hardness on CMC without (┄) and with (—) hardness correctionNote: CMC is criteria maximum concentration of silver to freshwater organisms in China.

3.2 脊椎動物和無脊椎動物對銀的急性毒性敏感性差異

在中國和美國銀的急性毒性數(shù)據(jù)中，將篩選出的淡水動物分為脊椎動物(脊椎動物門)和無脊椎動物(節(jié)肢動物門、軟體動物們和刺胞動物門)兩大類，分別研究其對銀的毒性敏感性。中國13種無脊椎動物的急性毒性值的幾何均值為10.42 μg·L-1，10種脊椎動物的急性毒性值的幾何均值為12.98 μg·L-1；美國19種無脊椎動物的急性毒性值的幾何均值為10.84 μg·L-1,10種脊椎動物的急性毒性值的幾何均值為21.84 μg·L-1。通過方差分析發(fā)現(xiàn)脊椎動物和無脊椎動物對銀的急性毒性敏感性存在顯著性差異(P<0.05)，二者的物種敏感度分布曲線表明中國和美國無脊椎動物對銀的急性毒性敏感性都大于脊椎動物(圖3a, b)，這與中國淡水動物對鋅、無機(jī)汞等的急性毒性敏感性分析結(jié)果一致[7,10-11]?？赡苁且驗槲锓N體重與急性毒性敏感性存在負(fù)相關(guān)關(guān)系[31]。物種對銀的急性毒性敏感性與物種全身對鈉離子的吸收率有關(guān)。物種體重越小，全身對鈉離子的吸收率就越大，對銀的急性毒性就越敏感[31]。無脊椎動物與脊椎動物相比體重較輕，所以無脊椎動物對銀的急性毒性較敏感。

中國無脊椎動物最敏感的4個物種是網(wǎng)紋水蚤、蚤狀溞、田螺和大型溞，這4個敏感物種急性毒性值的幾何均值為1.33 μg·L-1(Z=100 mg·L-1)；脊椎動物最敏感的4個物種為青鳉、孔雀魚、斑尾小鲃和黃鱔，這4種魚的急性毒性值的幾何均值為2.37 μg·L-1(Z=100 mg·L-1)。美國無脊椎動物最敏感的4個物種是網(wǎng)紋水蚤、棘爪網(wǎng)紋溞、蚤狀溞和田螺，這4個敏感物種急性毒性值的幾何均值為0.93 μg·L-1(Z=100 mg·L-1)；脊椎動物最敏感的4個物種是底鳉、斑點(diǎn)鰷魚、斑點(diǎn)杜父魚和黑頭呆魚，這4種魚的急性毒性值的幾何均值為10.35 μg·L-1(Z=100 mg·L-1)。從最敏感的4個物種來說，無脊椎動物對銀的急性毒性敏感性大于脊椎動物。由于本研究收集的毒性數(shù)據(jù)量有限，只有20種脊椎動物和32種無脊椎動物，總體來看樣本量不足，因此不能得出在銀毒性測定中只需關(guān)心無脊椎動物的結(jié)論。此外對于耐受性較強(qiáng)的物種而言，特別是當(dāng)物種急性毒性值大于50 μg·L-1時，無脊椎動物對銀的急性毒性敏感性小于脊椎動物(圖3a, b)，因此還需要從機(jī)理和實驗兩個層面進(jìn)行研究。

3.3 基準(zhǔn)值的地域差異

本研究得到中國銀的CMC=0.85×e0.621nZ-4.28與美國2009年銀的CMC=0.85×e1.721nZ-6.59相差較大[51]，主要是因為兩國的淡水生物區(qū)系不同。美國2009年CMC推導(dǎo)中，采用的動物急性毒性數(shù)據(jù)共涉及3門10科10屬10種，4個敏感屬是溞屬、胖頭鱖屬、喬氏鳉屬、吻鱖屬[1]。而中國CMC的推導(dǎo)中，采用的動物急性毒性數(shù)據(jù)比美國2009年多8科11屬13種，4個敏感屬是溞屬、青鳉屬、網(wǎng)紋蚤屬、椎實螺屬。兩國最敏感的屬中都包括溞屬，但是另外3個敏感屬不同，因此兩國淡水生物區(qū)系和敏感物種等的不同導(dǎo)致兩國CMC的差異，該差異也是導(dǎo)致中國鎘、鋅、銅等的CMC差異的重要原因。

圖3 中國和美國銀的物種敏感性分布特征(a，中國；b，美國；■無脊椎動物；○脊椎動物) 注：P為累積概率；數(shù)據(jù)采集截止到2013年12月31日。Fig. 3 Species sensitivity distribution characteristics of silver in China and USA (a: China, b: USA; ■ invertebrate, ○vertebrate)Note: P is probability; toxicity data was collected until December 31st, 2013.

中國銀的基準(zhǔn)連續(xù)濃度(0.02 μg·L-1)小于加拿大(0.22 μg·L-1)、歐盟(0.082 μg·L-1)、澳大利亞和新西蘭(0.05 μg·L-1)[52-54]的相應(yīng)值(表3)，這可能是因為各國或地區(qū)推導(dǎo)方法的差異所致。中國銀的基準(zhǔn)連續(xù)濃度是用最終急性值和最終急慢性比計算獲得，加拿大是通過擬合14個物種的敏感度分布曲線得到的[52]。歐盟、澳大利亞和新西蘭都是通過對物種無觀察效應(yīng)濃度的推導(dǎo)得到的[53-54]?；鶞?zhǔn)推導(dǎo)方法的差異，再加上各國生物區(qū)系等的不同，可能是導(dǎo)致基準(zhǔn)值差異的原因。

表3 不同國家和地區(qū)銀的淡水生物基準(zhǔn)與水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的對比

注：a，加拿大銀的短期危險濃度；b，歐盟銀的最大允許添加值；c，澳大利亞和新西蘭銀的保護(hù)95%的物種觸發(fā)值。

Note: a, short term hazardous concentration of silver in Canada; b, maximum permissible addition of silver in EU; c, 95% species protected silver trigger value of Australian and New Zealand.

Ag+的毒性可能受到水體硬度、pH值、溫度等水質(zhì)因子的影響，但從目前收集到的毒性試驗來看，pH變化范圍較小(6.1～8.6)，加之毒性實驗一般在室溫下進(jìn)行，所以本研究只建立了銀CMC與水體硬度的相關(guān)關(guān)系。在理論上，綜合考慮各種因素建立一個關(guān)于銀CMC和環(huán)境因素的多元方程是可行的，但需要在今后的研究中補(bǔ)充pH值、溫度等實驗研究。在中美兩個生物區(qū)系中都表現(xiàn)為無脊椎動物對銀的急性毒性較脊椎動物敏感，但是本研究收集的毒性數(shù)據(jù)量有限，所以得出在銀毒性測試中只需關(guān)心無脊椎動物的結(jié)論還需進(jìn)一步研究。因地域不同導(dǎo)致的淡水生物區(qū)系和敏感物種的不同及推導(dǎo)方法的差異也能導(dǎo)致水質(zhì)基準(zhǔn)的差異，所以其他國家的水質(zhì)基準(zhǔn)只能為我國提供參考，需要建立適合我國國情的基準(zhǔn)推導(dǎo)理論方法體系。

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◆

Investigation on Environmental Factors Affecting the Freshwater Quality Criteria for Silver to Protect Aquatic Life in China

Ma Yan1, Wu Fengchang2, Tan Weiqiang1, #, Feng Chenglian2, Zhang Ruiqing3, Wang Ying2, 4, Bai Yingchen2,*

1. Research Center of Environmental Biology and Green Chemistry, School of Environmental and Municipal Engineering, Qingdao Technological University, Qingdao 266033, China 2. State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China 3. College of Environment and Resources, Inner Mongolia University, Huhehot 010021, China 4. College of Water Sciences, Beijing Normal University, Beijing 100875, China

26 May 2014 accepted 7 August 2014

Water quality criteria are important basis for the establishment of water quality standards, as well as the assessment, prediction and control of water pollution. In the present study, toxicity data of 25 aquatic species from 20 taxonomic families and 6 phyla were screened with toxicity percentile rank method to obtain the water quality criteria of silver to protect freshwater biota. The results showed that, there was a power function relationship between criteria maximum concentration (CMC) of silver and water hardness with equation CMC=0.85×e[0.62ln(水體硬度)-4.28]μg·L-1. The criteria continuous concentration was 0.02 μg·L-1. Silver ions might show more toxicity to lower trophic level organisms (invertebrate) than higher trophic level organisms (vertebrate) from the toxicity data of local biota in China and USA. The differences of biota and sensitive species caused by the geographical conditions as well as the different criteria derivation method can also affect water quality criteria value.

silver; freshwater organism; water quality criteria; hardness correction; species categories; biota; toxicity percentile rank method

國家自然科學(xué)基金(41173084；21102079)

馬燕(1986-)，女，碩士研究生，研究方向為湖泊污染過程、天然有機(jī)質(zhì)與水環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)，E-mail: mayan880215@126.com；

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

10.7524/AJE.1673-5897.20140526002

2014-05-26 錄用日期：2014-08-07

1673-5897(2015)1-235-10

X171.5

A

白英臣(1978—)，男，環(huán)境地球化學(xué)專業(yè)博士，副研究員，主要從事湖泊污染控制與環(huán)境基準(zhǔn)研究工作。

譚偉強(qiáng)(1979—)，男，有機(jī)化學(xué)專業(yè)理學(xué)博士，副教授，主要從事有機(jī)合成與催化、金屬及有機(jī)材料組裝，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的研究工作。

*共同通訊作者(Co-corresponding author)，E-mail: tlong958@163.com

馬燕, 吳豐昌, 譚偉強(qiáng), 等. 影響銀淡水生物水質(zhì)基準(zhǔn)的環(huán)境因素分析[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報, 2015, 10(1): 235-244

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