水环境质量基准方法与应用

出版时间：2012-1  出版社：科学出版社  作者：刘征涛　主编  页数：377  

内容概要

　　本书从环境污染物的暴露与水环境质量的生态安全与相关人体健康保护的角度，系统介绍水环境质量基准的框架体系与基础性方法技术。重点阐述近年来我国流域水环境基准方法体系框架的构建及典型流域特征污染物基准阈值的应用研究。主要包括水环境质量基准方法概述、国内外水环境基准研究进展、水环境特征污染物筛选、水生生物基准、水生态完整性质量基准、沉积物质量基准、营养物基准、水生态风险评估方法、混合物联合毒性方法等我国流域水环境质量基准的方法学体系框架，及其在代表性区域如太湖流域、辽河流域的应用性研究进展。
　　本书可为水环境保护的基准和标准研究与制定领域的教学、科研及相关管理决策者提供基础资料和工作参考。

书籍目录

前言
第1章 绪论
1.1 基本概述
1.2 需求与意义
1.2.1 水环境基准是实施水环境管理的基本需求
1.2.2 水环境标准需要持续改进和升级
1.2.3 新型污染物需要水质基准理论方法创新发展
1.2.4 复合污染亟须联合作用效应的环境基准研究
1.2.5 水环境基准是生物多样性和水生态安全的必要需求
1.2.6 水环境基准研究是提升国家环境科技水平的重要需求
1.3 主要问题与发展趋势
参考文献
第2章 水环境质量基准方法概述
2.1 基本理念
2.2 保护水生态系统的基准方法
2.2.1 水生生物基准
2.2.2 生态学基准
2.2.3 营养物基准
2.2.4 沉积物基准
2.3 保护人体健康的基准方法
2.3.1 人体健康基准
2.3.2 微生物基准
2.3.3 休闲娱乐用水基准
2.4 存在问题与进展
2.4.1 水生生物基准研究
2.4.2 生态学基准研究
2.4.3 营养物基准研究
2.4.4 沉积物基准研究
2.4.5 人体健康基准研究
参考文献
第3章 国外水环境质量基准研究
3.1 各国水质基准研究概述
3.2 欧盟及日本水质基准研究
3.3 美国水质基准研究
3.3.1 水生生物基准
3.3.2 人体健康水质基准
3.3.3 营养物基准
3.3.4 沉积物质量基准
3.3.5 细菌学基准
3.3.6 生物学基准
3.3.7 野生生物基准
3.3.8 物理基准
3.4 美国各州与区域特异性水质基准
参考文献
第4章 我国水环境质量基准与标准研究
4.1 我国水质标准发展
4.1.1 地表水环境质量标准的形成和发展
4.1.2 海水水质标准
4.1.3 地下水质量标准
4.1.4 农田灌溉水质标准
4.1.5 渔业水质标准
4.1.6 水质标准之间的关系
4.2 我国水质基准研究状况
4.2.1 我国水质基准研究进展
4.2.2 我国水质基准研究成果
4.3 我国水质基准与标准方法体系现状与问题
……
第5章 流域水环境特征污染物筛选与应用
第6章 水生生物基准方法与应用
第7章 水生态完整性质量基准方法与应用
第8章 沉积物质量基准方法与应用
第9章 营养物基准与标准研究进展
第10章 水生态风险评价应用
第11章 混合物联合毒性方法与水质基准应用
第12章 水生生物基准案例——流域硝基苯水质基准阈值
第13章 水生生物基准案例——流域镉水质基准阈值
第14章 水环境基准体系与标准化构建探讨

章节摘录

第1章 绪论1.1 基本概述伴随着工农业经济的持续快速发展，近20多年来我国的地表水环境污染逐渐呈现出复合型、结构型、累积型的特点，这可能成为制约经济和社会发展的瓶颈，亟须加强水污染防治与整治工作。从“十一五”时期开始，我国的水环境管理战略从污染物的目标总量控制向容量总量控制转变，从点源污染控制向面源污染控制转变，从单纯的水质污染控制向全面的水生态系统安全保护的方向转变，这就迫切要求进一步发展和完善现有的水环境质量标准体系。环境基准是制定环境标准的科学依据；环境标准是有效实施环境管理的行政基础，也是识别环境问题、判断污染风险、评估环境影响、制定监测预警方案、确定污染修复对策及采用污染治理技术等的法规执行依据。由于不同的环境基准可产生不同的环境标准，而管理上实施不同的环境标准值，可能导致环境保护管理行为、目标和结果的很大差异［1～3］；所以科学地研究确定适用于实际环境状况的环境基准，进而制定正确合理的环境标准，在很大程度上将决定环境风险管理决策是否正确。有关水环境基准的研究始于19世纪末，1898年俄国卫生学家Α.Ф.尼基京斯基在《医生》杂志发表了《石油制品对河流水质和鱼类的影响》一文，阐述了原油、重油和其他石油制品对鱼类的毒害，提出了环境质量基准的概念。大约从1905年开始，美国及一些欧洲发达国家的科研人员不断发表有关环境水质基准方面的毒理学研究结果。如1907～1937年，美国约发表了114种物质的水生物毒性值，规范采用金鱼、大型�等水生物作为标准试验物种，1952年美国加利福尼亚州首先从政府层面发布“水质基准”文件，1965年美国在“公法600”中通过了国家开发水质基准的计划。从1968年开始每隔5～10年，美国政府从国家层面相继颁布了有关水环境保护的《绿皮书》、《蓝皮书》、《红皮书》、《金皮书》、《白皮书》等水质基准技术文件的持续修订升级版本；欧盟等发达国家也相互参考，相继建立了相关的水质基准文件［4～17］。1980年美国环境保护局（USEPA）制定的《环境水质基准》文件中规定一个物质的完整水质基准应包括急性最大浓度（CMC）和慢性连续浓度（CCC）两个值［12，14］，要求通过水生生物急性毒性试验来得出最大值，推导平均值时要考虑水生动物的慢性毒性、水生植物毒性和生物积累毒性。1985年在其《环境水质基准》修订版中将平均值的时间范围由24h改为30天，更加突出了平均值与防止慢性毒性效应的关系，同时对环境浓度偏离平均值的累积时间规定为96h，以防止较长时间的环境高浓度对水生生物造成的急性毒性影响。1985年USEPA提出《推导保护水生生物及其用途的国家水生态基准技术指南》，强调制定水质基准目的在于防止污染物对重要水生生物以及其他的重要物种造成不可接受的长期和短期危害效应；应充分考虑生物多样性，用于推导基准的毒性数据至少涉及3个门、8个科的水生动物，使其能有较好的生态学代表性，能为大多数生物（95%以上）提供适当的保护，避免“欠保护”；相对欧洲一些国家的方法，USEPA提出的基准方法引入了频率和急性最大浓度基准值的概念，充分考虑水生态系统对偶然暴露的耐受能力和恢复能力，防止“过保护”。从1990年开始，USEPA又对水质基准体系增加了营养物基准等水生态学范畴的基准内容［15～19］；环境基准经约100余年的发展，国际上相对发展较为成熟的美国国家水质基准体系主要建立在“科学确定水质基准方法”的基础上，目前已构建了较为完善的基准推导方法学，形成了较为完整的环境基准体系，并且制定的环境标准得到了广泛的运用［20～29］。美国确立的水环境质量基准体系主要针对环境化学物质，以保护水生态系统的完整性及水生生物安全的水质基准和保护人体饮水与用水安全的人体健康水质基准为核心，还包括防止水体富营养化的营养物基准、保护底栖生物的沉积物基准、与人体健康保护相关的人体感观基准及病原微生物基准等。水环境基准是世界各国可互相借鉴的科学资料，由于各国在研究基准时根据当地实际情况，采用的实验方法或观测项目可能有所不同，因此同一污染物的基准阈值可以有所不同。随着水环境基准体系的日益成熟，大量研究表明，水生态系统的地理区域性或流域特征不是由单一的地表要素决定的，而是多种环境要素共同作用的结果，并且这些要素在各个区域所发挥的作用也不尽相同。USEPA于1987年提出了美国水生态区划方案，提出根据不同空间尺度的地貌、气候、土壤、生物、水生态系统结构与功能的完整性等特征要素，进行国家水生态分区的方法体系。该水生态分区方案，得到了管理部门的普遍认可并很快应用于水生态系统的管理之中，特别是用于区域或流域监管点位的选择和进一步研究建立区域范围内受损水生态系统的恢复标准，以达到基于水生态风险控制的目的来选择制定环境管理的有效措施［27～31］。自美国提出了水生态分区的概念和方法后，得到世界许多国家的关注，如英国、奥地利、加拿大等国开始将其应用于本国的水环境标准研究中［32］。1998年美国根据不同水生态区域的水化学和水生物区系特点开始制定区域性水环境的营养物基准，并于2000年发布了河流、湖库的营养物基准制定导则；美国政府至今已逐步更新、充实并颁布了主要基于生态学和毒理学原理的14个生态区域的河流、湖库、河口、湿地等四种水生态类型的水环境基准。当前，我国较全面系统地水环境基准与标准的理论方法与应用技术研究刚起步，相关区域性水环境标准的研究与制定还不完善，还没有从全国流域尺度上系统地评价水环境质量的风险特征，还无法准确判断不同流域特征的水环境承载力，尚未确立全国的保护水环境安全的水质量基准，也未明确国家流域或区域社会经济发展等人类活动对自然水生态系统影响的输入响应关系。因此，我国现阶段制定的水环境标准体系还不能较真实地体现我国流域或区域的水生态特征，还不能较科学地实现流域污染物的容量与总量控制；在污染源控制与水环境管理方面，一定程度上存在“一刀切”的盲目性，难以高效实现水环境管理目标。国务院在《关于落实科学发展观加强环境保护的决定》中，明确提出了“科学确定环境标准”的要求，将其作为建立和完善环境保护长效机制的重要内容。因此，建立适合我国国情特点的水环境质量基准与标准体系，对于保护我国水环境安全与实现环境风险管理的战略目标具有重要价值。1.2 需求与意义1.2.1 水环境基准是实施水环境管理的基本需求环境水质量基准（waterqualitycriteria，WQC）主要指水环境中污染物对水生生物和人及水生态系统的完整性不产生有害影响的最大剂量或浓度，它是基于科学实验的客观记录或科学推论。环境水质量标准（waterqualitystandards，WQS）是以水环境质量基准为依据，在综合考虑国家或地区的自然和社会、经济、技术等因素的基础上研究制定，由政府主管部门颁布的具有法律效力的水环境污染物控制限值。基准与标准是两个不同的概念，环境基准是制定环境标准的理论基础，决定着环境标准的科学性。环境规划、环境评价、环境监测、环境突发事件应对及污染控制技术应用等环境技术管理的各个重要环节都要依据环境质量标准。科技部在“十五”期间已提出实施“人才、专利、技术标准”三大战略，首次从战略高度把技术标准落实到具体的科技工作中，目前标准专项已取得较大进展，初步形成了各部门、各地方联合推动技术标准工作的格局。随着环境管理的深化，我国水污染控制在经历了对污染物浓度控制和目标总量控制后，目前正在从化学污染控制向水生态风险管理方向转变；要对全国水环境实行生态特征分区、生态功能分类、生态属性分级以及生态目标分时实现的科学管理模式。在这一过程中，水质基准与标准本身的科学性、合理性、适用性和可操作性成为关系到水环境污染物的容量总量控制能否全面实施的关键要素之一。现今一些发达国家和地区的水环境基准制定工作已相当成熟，但由于地域和国情的差异，如果照搬国外基准，必然难以制定出符合我国水体特征的水环境标准。当前我国的水环境基准研究基础尚薄弱，缺少科学系统的水环境标准研究，近年来在应对一些重大环境污染事件时，已暴露出我国在水环境基准研究方面薄弱的现状，亟须从国家层面上长期、系统地开展水环境基准与标准的研究，为我国环境战略目标的实现提供基础支持。1.2.2 水环境标准需要持续改进和升级改革开放以来，我国经济发展和社会进步方面取得了举世瞩目的成就，同时，伴随的环境污染以及由此导致的生态破坏和人体健康风险也引起社会普遍的关注。高强度的工业生产和频繁的人类活动可能直接导致大量的有毒有害化学品进入到水生态系统中，成为危害水环境和人体健康的潜在威胁。如依据当前水环境质量标准评价，近几年我国松花江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、珠江等七大主要河流中约1/4的监测断面水质属于或低于Ⅴ类水质，一些重要湖泊中约1/3的水质属于或低于Ⅴ类水质；多个城市饮用水水源地水质较差，水质性缺水情势较严峻，饮用水安全受到威胁。水环境污染给工农业生产和人们生活带来一定危害，可能成为制约我国社会经济可持续发展的因素，亟须从国家层面上系统地开展相关的水环境基准与标准研究。虽然我国水环境技术管理体系在改革开放以来取得了长足的进步，建立了一系列相关的管理法规和水环境标准，然而相对于有效监控水体污染的实际需求，在技术方法与管理体制上都还需较大改进。由于没有开展过国家层面上系统的水环境基准体系研究，目前我国的水环境标准主要参照国外发达国家及国际组织相关的环境基准与标准值，或者再根据我国水体的主要使用功能及专家经验为依据制定的［1，3，6］。由于我国实际流域水环境的理化性质、生物种类、生态学特征等要素与一些发达国家的情况可能存在较大差异，因此，无论是照搬国外标准或根据国内专家经验讨论的粗放式水环境标准的制定，都不能很好地符合我国实际的水环境污染现状特征；已经制定的水环境标准可能导致我国的环境保护工作存在着“欠保护”和“过保护”的问题。我国的地表水环境质量标准自1983年颁布实施以来，修订过3次，已经成为我国水环境监督管理的核心。但目前我国的水质标准与国外发达国家相比，在基准与标准体系的科学性建设方面存在较大差距，难以满足我国要面向水生态安全保护的污染物容量控制与总量控制相结合的战略目标实施的要求。因此，首先要在建立科学的水环境基准方法学体系的基础上，进一步构建和完善适合我国社会管理、经济发展和技术水平的国家水环境标准体系。1.2.3 新型污染物需要水质基准理论方法创新发展在传统的环境污染物管理控制中，针对有毒有害污染物的管理与研究主要集中在工业化学物质和农药上。但随着科学研究的不断深入，近20多年来在环境中发现了一些性质相似或是同一类化学物质，但称谓多样，包括POPs（持久性有机污染物）、PTS（持久性有毒物质）、PBT（持久生物累积毒性物）、SVHC（高关注物）、环境激素或称内分泌干扰物（EDS），如多溴联苯醚（PBDEs）等溴化阻燃剂、全氟化合物［包括全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）、全氟辛酸铵及盐类（PFOA）］、增塑剂或稳定剂双酚类（BPA）、邻苯甲酸脂类（PAEs）及药物和个人防护品污染物（pharmaceuticalandpersonalcareproducts，PPCPs）与一些纳米材料（NM）等。在这些物质中，药物和个人防护品是一类与人类生活密切相关的化学物质，它们主要包括人类用药和兽药及其他化学消费品如化妆品、防护用品、麝香类物质，还包括在PPCPs生产和加工过程中使用的添加剂和惰性成分等，以及多种处方药和非处方药（如抗生素、类固醇、消炎药、镇静剂、抗癫痫药、显影剂、止痛药、降压药、避孕药、催眠药、减肥药等）、香料、化妆品、遮光剂、染发剂、发胶、香皂和洗发水等。由于PPCPs种类繁多，生产和使用数量庞大，并通过多种渠道直接或间接地进入地表水中，且大多数PPCPs具有一定的水溶性，有的PPCPs还带有酸性或者碱性的官能团，其在水环境中的浓度可能比PBDEs和其他持久性有机污染物浓度高。虽然PPCPs的半衰期一般不长，但是由于个人和畜牧业长期频繁使用，导致PPCPs在环境中长期存在，有“假持续性”现象。此外，PPCPs常以多种化合物的形式同时存在于水体中，它们共同存在可能会形成多种形式的联合作用或与多种环境因子共存的复合作用，并可产生相应的联合毒性或复合效应；同时，化学物质的长期低剂量暴露还可能对水生生物与人体产生不可预见的安全风险，因此，迫切需要了解其对环境造成的危害。迄今美国的地表水和地下水中已检测出70多种不同的PPCPs，其浓度范围为0.01～1μg/L（ppb）。当前我国是PPCPs类化学品的生产和使用大国，如每年生产约28000t的青霉素（占世界生产总量约60%）、10000t土霉素（占世界生产总量约65%）。在不同地区或不同国家中，由于用药习惯、消费水平的不同，PPCPs的存在状况有很大差异。由于国际上对一些新型PTS、NM、PPCPs类化学物的环境污染风险开始大规模地研究才十余年［32～41］，许多物质环境暴露的研究理论方法学尚无突破，其生态复合作用的毒理学机制还不明确，即使相对简单的一种化学物质作用于一种生物体，由于其化学物质的作用浓度不同，也会产生不同的毒理学效应机制。而且，绝大部分药品及化妆品的生理或药理作用正是在其一定浓度水平条件时，对生物体的各类显性或隐性的“内分泌调节”或干扰作用；并且就现代科学仪器的分析检测能力而言，只要有原料用于各类生产的化学物质并且没有绝对实现生产过程的零排放，理论上在环境介质中总可以被检出。同时在研究报道中，有时也因研究者的设计方法不够科学，如仅通过数理假设模型计算，仅进行生物体外试验，生物种外推无意义，试验生物无生物学或生态学代表性，仅在实验室进行简单模拟无实际复合作用等，或数据来源不可靠，如数据无法重复或实际验证，仅一次检测的偶然性而无系统测试的可比性，数据量少而无统计学意义等，研究也会产生过分放大或缩小一些环境污染物质在实际环境中的危害性的“假客观”现象。就已有的一些实验室研究来看，当考虑这些污染物急性、慢性环境暴露效应时，一些实验模拟往往会产生过分放大此类物质在实际环境中低浓度水平［一般为ppb（10-9）或以下水平］的危害作用，而可能引起误导。尤其对一些混合污染物的联合毒性或复合作用的研究结果，其学术争论较大，科学上尚未有明确的结论，导致在实际管理中无法制定相关明确的实施对策方案；发达国家制定的化学物质的水环境基准，基本是基于单一化学物对代表性生物物种个体、种群或生态群落等较为明确可靠（公认度高）的风险效应研究所获得的结果。目前国际上还没有国家管理层面的相关PPCPs的成熟环境标准出台，USEPA尚未要求对PPCPs进行常规监测，饮用水优控污染物名单也不包括PPCPs。但一些发达国家已开始研究一些PPCPs类化学品如环境高剂量单一化学物暴露条件的水环境安全阈值；同时，科学模拟实际自然环境中多种污染物低剂量暴露或混合物的联合作用效应及污染物与其他环境控制因子的复合作用效应的特征研究，一直是理论方法学需要突破的难点和重点。

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《水环境质量基准方法与应用》是由科学出版社出版的。

用户评论 (总计1条)

•   当当的书一直都很好，物美价廉，喜欢啊！