生态系统尺度下典型PPCPs生态风险评价与关键浓度阈值研究

Currently, the ecological risk assessment for pharmaceutical and personal care products (PPCPs) is the research hotspot at home and abroad. The basic scientific problem is the ecological risk and safety concentration threshold for PPCPs on ecosystem level. Traditionally, the ecological risk assessment for pollutant was based on single species toxic testing, without considering the indirect ecological effects which caused by the population interaction pass through the foodweb. Considering the indirect effects, the study will combine ecosystem model with exposure-response monitoring, and select the Baiyangdian Lake as the research object, to study the ecological risk and concentration threshold for typical PPCPs in lake ecosystem. The main research contents includes: (1) the complete investigation of aquatic organisms and PPCPs in Baiyangdian Lake, then select the dominant species and identify the typical PPCPs; (2) construct the pelagic-benthic coupling foodweb; (3) field measure of parameters in ecosystem model; (4) establish the AQUATOX model based on pelagic-benthic coupling foodweb; (5) assess and decide the ecological risk and concentration threshold for PPCPs in Baiyangdian lake. The aim of the study is to reveal the influence of indirect effects on ecological risk assessment, in order to provide the model and method support for ecological risk assessment and ecological threshold research; at the meantime, it is can provide the method for the ecosystem management in others lake.

湖泊中药物和个人护理品（PPCPs）的生态风险评价是当前国内外的研究热点，生态系统尺度下PPCPs的生态风险与安全浓度阈值是其中亟需回答的基础科学问题。传统以单物种毒性测试为基础的生态风险评价，未考虑污染物通过食物网中种群相互作用而产生的间接生态效应。本项目将间接效应纳入生态风险评价，拟基于生态模型并辅以暴露-效应监测，以白洋淀为研究对象，研究典型PPCPs在湖泊中的生态风险与浓度阈值。主要研究内容为：①白洋淀水生生物与PPCPs全面调查，筛选优势种群，辨识典型PPCPs；②白洋淀底栖-浮游耦合食物网构建；③AQUATOX模型参数的野外监测与测定；④基于耦合食物网的AQUATOX模型构建；⑤白洋淀典型PPCPs生态风险与浓度阈值的评价与判定。项目旨在揭示生态系统尺度下间接效应对PPCPs生态系统风险的影响，为风险评价与阈值研究提供方法和模型借鉴，也为我国其它湖泊生态系统管理提供支撑。

湖泊中药物和个人护理品(PPCPs)的生态风险评价是当前国内外的研究热点，生态系统尺度下PPCPs的生态风险与安全浓度阈值是其中亟需回答的基础科学问题。传统以单物种毒性测试为基础的生态风险评价，未考虑污染物通过食物网中种群相互作用而产生的间接生态效应。本项目将间接效应纳入生态风险评价，基于生态系统模型并辅以暴露-效应监测，以白洋淀为研究对象，研究典型PPCPs——喹诺酮类抗生素（QNs）在湖泊中的生态风险与安全浓度阈值。研究结果表明：1）白洋淀氧氟沙星（Ofloxacin，OFL）和氟甲喹（Flumequine，FLU）的检出频率最高（Freq=100%）；2）白洋淀水体和沉积物中QNs抗生素浓度范围分别为153.39-1550.07 ng/L和10.22-381.85 ng/g；3）相关性分析结果表明生活污水和养殖废水对QNs贡献较大；4）对白洋淀底栖食物网中典型QNs生物累积和营养传递行为进行研究，结果表明恩诺沙星（ENR）和诺氟沙星（NOR）呈生物放大效应，而FLU和OFL则呈营养稀释效应；5）QNs生物富集系数在包含大型沉水植物的底栖食物网中（TMF的值为0.840-1.10）要显著高于不包含大型沉水植物的（TMF的值为0.700-1.01），因此选择的生物种群不同将对QNs生物富集系数产生显著影响；6）生态风险评价结果表明白洋淀除ENR处于中高风险水平，其余QNs处于中低风险水平；就空间分布而言，除南刘庄和采蒲台为高风险区，其余各点为中低风险区；7）分别运用效应系数法（AF），物种敏感性曲线法（SSD）和AQUATOX模型方法评估白洋淀典型QNs的最大无影响效应浓度（PNEC）及其生态风险，结果表明FLU的PNECAFs、PNECSSDs和PNECAQUATOXs分别为18.7 μg/L、196 μg/L和128 μg/L；OFL的PNECAFs、PNECSSDs和PNECAQUATOXs分别为0.021 μg/L、4.40 μg/L和3.00 μg/L。因此，间接生态效应在QNs的PNECs推导中起着重要作用，若忽略自然生态系统中的间接生态效应，将会导致化合物的PNECs（RQs）被保护或过度保护本项目研究成果将为典型PPCPs的食物网传递过程、生态风险评价与安全浓度阈值研究提供方法和模型借鉴，也为我国其它湖泊生态系统管理提供支撑。