1、生态风险与健康风险评价生态风险与健康风险评价生态风险评价生态风险评价一、基本概念一、基本概念 1、风险（、风险（Risk）：指不利事件发生的概率）：指不利事件发生的概率 2、生态风险：对生态系统而言的风险、生态风险：对生态系统而言的风险 a、人类将要进行的活动的风险（物理破坏）、人类将要进行的活动的风险（物理破坏） b、人类已进行活动的区域风险（物理、人类已进行活动的区域风险（物理+化学化学+生物）生物） c、人造化学品生态风险（化学破坏）、人造化学品生态风险（化学破坏） 3、生态风险评价、生态风险评价:为不确定条件下的决策制定提供技术支持，为不确定条件下的决策制定提供技术支持，是科学和法律之
2、间妥协的产物。是科学和法律之间妥协的产物。 a、狭义：化学品的评价、狭义：化学品的评价 b、广义：所有的生态影响、广义：所有的生态影响生态风险评价生态风险评价二、基本原则二、基本原则 1、保护自然资源和区域可持续性发展、保护自然资源和区域可持续性发展 2、遵循生态学和生态环境保护原理、遵循生态学和生态环境保护原理 3、符合环境条件、符合环境条件 4、综合考虑环境与社会经济的协调发展、综合考虑环境与社会经济的协调发展环境影响评价：依据国家颁布的环境质量标准环境影响评价：依据国家颁布的环境质量标准生态风险评价：依据对生物或生态系统的实际影响生态风险评价：依据对生物或生态系统的实际影响生态风险评价生
3、态风险评价三、评价类型三、评价类型 1、回顾性、回顾性 风险受体明确，需确定可能有风险的范围风险受体明确，需确定可能有风险的范围 2、多重压力的生态系统风险、多重压力的生态系统风险 已被确定的风险因素不止一个已被确定的风险因素不止一个 3、监视性风险：风险因素受体未明确，用监测方、监视性风险：风险因素受体未明确，用监测方法发现风险和评价风险。法发现风险和评价风险。 4、生物安全性风险：外来物种和转基因生物、生物安全性风险：外来物种和转基因生物 四、评价指标四、评价指标水平水平弱弱中中强强个体个体行为行为生长生长酶变化酶变化生理反应生理反应对病原易感对病原易感特殊蛋白活动特殊蛋白活动血液化学血液
4、化学组织生理组织生理 死亡死亡种群种群生物量下降生物量下降后备群下降后备群下降生长速度降低生长速度降低死亡率增加死亡率增加患病易感性增加患病易感性增加种群分布变化种群分布变化繁殖损伤繁殖损伤产量降低产量降低群落群落初级生产力下降初级生产力下降优势种优势种/衰退种衰退种次级生产力下降次级生产力下降水华增加水华增加物种、食物物种、食物网多样性网多样性生态生态系统系统群落多样性群落多样性代谢率降低代谢率降低(P/R)营养物质循环改变营养物质循环改变营养物质循营养物质循环改变环改变生态风险评价生态风险评价五、化学品生态风险评价五、化学品生态风险评价 1、评价基础与依据：生态毒理学、化学品或排放物、评价
5、基础与依据：生态毒理学、化学品或排放物的生态毒理数据的生态毒理数据 2、评价范围：食物链（网），直接接触、评价范围：食物链（网），直接接触+体内积累体内积累 3、评价原则：损益分析，风险是否可接受、评价原则：损益分析，风险是否可接受 生态风险评价生态风险评价4、评价模式、评价模式受体分析、危险性的界定受体分析、危险性的界定暴露分析暴露分析效应分析效应分析风险表征风险表征风险管理风险管理生态风险评价生态风险评价 5、评价程序、评价程序 a、危害识别、危害识别 b、暴露、暴露反应估算（效应评价）反应估算（效应评价） c、暴露评价、暴露评价 d、风险表征、风险表征 6、评价特点、评价特点 a、指标尽
6、量用、指标尽量用EC、LOEC、 MATC少用少用LC b、是对多个不同营养阶层物种的效应、是对多个不同营养阶层物种的效应 c、考虑化学品的生命周期、考虑化学品的生命周期 d、收集资料、建立模型（、收集资料、建立模型（QSAR）并进行计算）并进行计算生态风险评价生态风险评价六、实例研究六、实例研究 1单一化学品单一化学品TCA(三氯乙酸三氯乙酸)的生态风险评价的生态风险评价 1 污染物：纺织品助染剂，每年用量污染物：纺织品助染剂，每年用量110吨吨 2 环境迁移：溶解度：环境迁移：溶解度：930g/l log Kow =1.33 BAF 0.4-1.0, 生物降解性差生物降解性差10%以下以下
7、 3 暴露评价：暴露评价： 废水中含量废水中含量河流稀释河流稀释估计浓度估计浓度 7-27微克微克/升升 生态风险评价生态风险评价 4 效应评价：效应评价： 鱼毒性：鱼毒性：LC50 2000-9000 mg/l 无脊椎动物毒性：无脊椎动物毒性：EC50 2000-8000 mg/l 藻类毒性：藻类毒性：14d NOEC 0.01 mg/l 14d EC50 0.3-8.8 mg/l 微生物毒性：微生物毒性：EC50 5 mg/l 5 预测：预测：NOEC：藻类：藻类 0.01mg/l; PNEC： 0.01/10（安全系数）（安全系数）=1 微克微克/升升 6 风险表征：风险表征： 7-27
8、微克微克/升升 1 微克微克/升升 商值法商值法 PEC/PNEC=8-30 有风险有风险 实例研究实例研究 2：黄河三角洲湿地区域生态风险评价：黄河三角洲湿地区域生态风险评价 1. 研究区背景：研究区背景：6010 km2，自然湿地，自然湿地75.1%，人工，人工湿地湿地24.9%，植被情况，景观类型（，植被情况，景观类型（GIS技术）技术） 2. 受体分析：受体分析： 受体选取：受体选取：8类生态系统（碱蓬滩涂、芦苇沼泽、类生态系统（碱蓬滩涂、芦苇沼泽、河库沟渠、林草地、虾田盐田、水田、旱田、居民点）河库沟渠、林草地、虾田盐田、水田、旱田、居民点） 生态终点：珍稀物种、种群数量、植被退化、
9、湿地生态终点：珍稀物种、种群数量、植被退化、湿地退化、土壤盐渍化、生态功能、利用价值退化、土壤盐渍化、生态功能、利用价值实例研究实例研究 2：黄河三角洲湿地区域生态风险评价：黄河三角洲湿地区域生态风险评价 3. 风险源分析风险源分析a. 风险源识别：自然灾害（旱、涝、风暴潮）；风险源识别：自然灾害（旱、涝、风暴潮）； 人为活动（石油污染、黄河断流）人为活动（石油污染、黄河断流）b. 风险源描述：发生概率、强度（影响范围）风险源描述：发生概率、强度（影响范围） 实例研究实例研究 2：黄河三角洲湿地区域生态风险评价：黄河三角洲湿地区域生态风险评价4. 暴露和危害分析暴露和危害分析 1）受影响的受体
10、）受影响的受体 2）各受体的生态损失度量：）各受体的生态损失度量： a. 生态指数：物种保护指数、多样性指数、干扰生态指数：物种保护指数、多样性指数、干扰强度和自然度强度和自然度 b. 脆弱度指数：脆弱度排序脆弱度指数：脆弱度排序 c. 生态损失度指数：生态指数生态损失度指数：生态指数 脆弱度指数脆弱度指数 3）各风险源的危害作用：定性描述）各风险源的危害作用：定性描述 4）风险源的综合权重：根据风险概率确定）风险源的综合权重：根据风险概率确定 实例研究实例研究 2：黄河三角洲湿地区域生态风险评价：黄河三角洲湿地区域生态风险评价5. 综合评价（定量描述）综合评价（定量描述） 1）风险小区划分：
11、）风险小区划分：GIS叠加叠加 2）风险值的度量）风险值的度量a. 综合风险概率：综合风险概率： （概率（概率 * 权重）权重）b. 综合生态损失度：综合生态损失度： （面积（面积 *生态损失度指数）生态损失度指数）c. 综合生态风险值：（每个小区）综合生态风险值：（每个小区）a * b，分级，分级 实例研究实例研究 2：黄河三角洲湿地区域生态风险评价：黄河三角洲湿地区域生态风险评价6. 管理对策：按风险值分区管理，提出措施（注重可管理对策：按风险值分区管理，提出措施（注重可行性和轻重缓急）行性和轻重缓急）1）水利工程配套）水利工程配套2）生态工程建设）生态工程建设3）治理油田污染）治理油田污
12、染4）建设湿地自然保护区）建设湿地自然保护区5）建立风险监测和管理系统）建立风险监测和管理系统 生态风险评价的未来生态风险评价的未来v更完善的毒性原始数据库更完善的毒性原始数据库v新的模型和建模工具，以满足更宽泛的要求新的模型和建模工具，以满足更宽泛的要求v基于计算机系统的评价支持系统，半自动化基于计算机系统的评价支持系统，半自动化v更好地解决不确定性问题更好地解决不确定性问题v基于组学技术的毒理学革命基于组学技术的毒理学革命城市水环境铅汞污染的生态与健康风险研究 研究内容与技术路线研究内容与技术路线 城区水体现场调查城区水体现场调查健康健康风险评价风险评价生物急性生物急性毒性分析毒性分析单因
13、子污染指数单因子污染指数内梅罗综合指数内梅罗综合指数地积累指数地积累指数潜在风险指数潜在风险指数毒性作用机理毒性作用机理生物标记物生物标记物毒性分析毒性分析铅、汞污染状况评价铅、汞污染状况评价沈阳市铅、汞污染现状调查沈阳市铅、汞污染现状调查2土壤背景值土壤背景值: 22.15 mg/kg 大气大气: 0.454.61 g/m3土壤土壤: 222910.60 mg/kg 灰尘灰尘: 19.582809.90 mg/kg树叶树叶 : 0.68106.767 mg/kg 儿童血铅儿童血铅 : 10.98511.2g /L高污染中心高污染中心: 铁西、崇山、铁西、崇山、 大东、和平大东、和平 污染源污
14、染源: 冶炼厂、飞机制造厂冶炼厂、飞机制造厂 汽车尾气、工业排放汽车尾气、工业排放 采暖燃煤采暖燃煤3铅铅 汞汞土壤背景值土壤背景值: 0.05 mg/kg 空气空气: 0.0210.06g/m3(非采非采) 0.20.38 g/m3(采暖采暖)土壤土壤: 0.1441.600 mg/kg 儿童尿汞儿童尿汞: 00.021 mol/L 高污染中心高污染中心: 铁西工业区铁西工业区 城郊污灌区城郊污灌区污染源污染源: 冶炼厂冶炼厂 采暖燃煤，工业排放采暖燃煤，工业排放沈阳市铅、汞污染现状调查沈阳市铅、汞污染现状调查采样点设置采样点设置1234沈阳市景观水现场调查沈阳市景观水现场调查 除作为对照点
15、的东陵公园外，沈阳市主要城区景观水体除作为对照点的东陵公园外，沈阳市主要城区景观水体 普遍受到铅污染。其中青年公园水体铅污染严重，为劣普遍受到铅污染。其中青年公园水体铅污染严重，为劣 类水质。类水质。沈阳市城区主要景观水体水中汞含量符合国家沈阳市城区主要景观水体水中汞含量符合国家类地表类地表 水水质标准，底泥中汞含量普遍符合国家二级土壤质量水水质标准，底泥中汞含量普遍符合国家二级土壤质量 标准，只有青年公园水体底泥污染严重，超过国家三级标准，只有青年公园水体底泥污染严重，超过国家三级 土壤质量标准。土壤质量标准。沈阳市城区主要景观水体铅污染源自水体的水源和降雨沈阳市城区主要景观水体铅污染源自水
16、体的水源和降雨 地表径流，不同区域景观水铅污染情况差异较大；景观地表径流，不同区域景观水铅污染情况差异较大；景观 水体汞污染主要来自大气汞污染的沉降，各水体基本处水体汞污染主要来自大气汞污染的沉降，各水体基本处 于同一污染水平。于同一污染水平。除东陵外，沈阳市城区景观水体沉积物中铅、汞含量普除东陵外，沈阳市城区景观水体沉积物中铅、汞含量普 遍较高，具有成为二次污染源的潜在风险。遍较高，具有成为二次污染源的潜在风险。小小 结结HgCl2对发光细菌相对发光度对发光细菌相对发光度 15min EC50= 0.1091 mg/L。HgCl2对发光海藻相对发光度对发光海藻相对发光度 24h EC50 =
17、 0.0179 mg/L。发光海藻较发光细菌对发光海藻较发光细菌对HgCl2毒性毒性更为灵敏更为灵敏。Pb(NO3)2对栅藻细胞生长抑制对栅藻细胞生长抑制 96h EC50 = 0.6692 mg/L HgCl2对栅藻细胞生长抑制对栅藻细胞生长抑制96h EC50 = 0.1383 mg/L 等毒性比铅、汞联合作用对栅藻细胞生长抑制等毒性比铅、汞联合作用对栅藻细胞生长抑制 96h EC50=1.2093 TU 铅、汞对四尾栅藻生长抑制的联合作用属于铅、汞对四尾栅藻生长抑制的联合作用属于相加作用相加作用，或，或称为部分相加称为部分相加 水生生物急性毒性分析水生生物急性毒性分析小小 结结生物标记物
18、毒性分析生物标记物毒性分析GSH GST GPx小小 结结铅、汞单一及联合作用短时间内会引起四尾栅藻细胞内铅、汞单一及联合作用短时间内会引起四尾栅藻细胞内GSH含量的消耗性降低，但随着生物抗氧化防御系统的含量的消耗性降低，但随着生物抗氧化防御系统的运作，运作，GSH含量很快得到恢复，并出现一定程度上的增含量很快得到恢复，并出现一定程度上的增加。加。 铅、汞单一及联合作用对四尾栅藻细胞内铅、汞单一及联合作用对四尾栅藻细胞内GST活性的影活性的影响存在明显的时间效应和剂量效应。细胞内响存在明显的时间效应和剂量效应。细胞内GST活性随活性随暴露强度的增大而先激活，后抑制。暴露强度的增大而先激活，后抑
19、制。铅、汞单一及联合作用对四尾栅藻细胞内铅、汞单一及联合作用对四尾栅藻细胞内GPx活性的影活性的影响与细胞内响与细胞内GSH含量的变化有关。细胞内含量的变化有关。细胞内GPx活性随暴活性随暴露强度的增加而先抑制后激活露强度的增加而先抑制后激活铅、汞联合作用对四尾栅藻细胞内铅、汞联合作用对四尾栅藻细胞内GSH含量、含量、GST活性活性和和GPx活性的影响均表现为相加作用活性的影响均表现为相加作用 小小 结结铅、汞单一及联合作用均能对鱼脑内铅、汞单一及联合作用均能对鱼脑内AChE活性产生具有活性产生具有剂量效应和时间效应的影响，且暴露剂量和暴露时间之剂量效应和时间效应的影响，且暴露剂量和暴露时间之
20、间存在明显的交互作用（间存在明显的交互作用（p0.05）。）。低剂量的铅低剂量的铅 、汞、汞 染毒对鱼脑内染毒对鱼脑内AChE活性有明显的激活活性有明显的激活作用。随着暴露浓度的增加，鱼脑作用。随着暴露浓度的增加，鱼脑AChE活性先上升后下活性先上升后下降。在实验浓度范围内未出现明显的活性抑制。降。在实验浓度范围内未出现明显的活性抑制。随着铅随着铅 、汞、汞 暴露时间的延长，鱼脑暴露时间的延长，鱼脑AChE活性先下降后活性先下降后恢复性上升，体现了鱼对长时间铅、汞刺激的适应性。恢复性上升，体现了鱼对长时间铅、汞刺激的适应性。低浓度范围内，铅、汞联合作用对鱼脑低浓度范围内，铅、汞联合作用对鱼脑A
21、ChE激活效应在激活效应在时间上滞后于单一染毒。时间上滞后于单一染毒。生物标记物毒性分析生物标记物毒性分析乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶沈阳市城区景观水生态及健康沈阳市城区景观水生态及健康风险评价方法风险评价方法水质水质底泥底泥毒理学毒理学人体人体健康健康单因子污染指数法单因子污染指数法内梅罗综合指数法内梅罗综合指数法地积累指数法地积累指数法潜在生态风险指数法潜在生态风险指数法发光细菌发光抑制发光细菌发光抑制发光海藻发光抑制发光海藻发光抑制藻类生长抑制藻类生长抑制美国国家科学院美国国家科学院健康风险评价模式健康风险评价模式风险评价方法风险评价方法v 单因子污染指数表示单项污染物对水质污染单因子污染指
22、数表示单项污染物对水质污染影响的程度，是计算综合污染指数的基础。影响的程度，是计算综合污染指数的基础。单因子评价指数定义为水中污染物的实测值单因子评价指数定义为水中污染物的实测值与其评价标准值的比值，其计算公式：与其评价标准值的比值，其计算公式：iiiCPS风险评价方法风险评价方法v内梅罗指数法不仅考虑到各种污染物实测含量值与内梅罗指数法不仅考虑到各种污染物实测含量值与相应的污染物环境标准的比值，而且也考虑了污染相应的污染物环境标准的比值，而且也考虑了污染物中含量最大的污染物与环境标准的比，突出了污物中含量最大的污染物与环境标准的比，突出了污染指数最大的污染物对环境质量的影响和作用，克染指数最
23、大的污染物对环境质量的影响和作用，克服了平均值法各个污染物平均分担的缺陷。计算公服了平均值法各个污染物平均分担的缺陷。计算公式：式：v式中：式中：PjPj为监测点的综合污染指标；为监测点的综合污染指标；PjmaxPjmax为为j j监测监测点所有污染物单项污染指数中的最大值；点所有污染物单项污染指数中的最大值；PjavePjave为为j j监测点所有污染物单项污染指数的平均值。监测点所有污染物单项污染指数的平均值。 22maxave2ijijjPPP风险评价方法风险评价方法v地积累指数又称地积累指数又称Mull指数，是指数，是20世纪世纪60年代晚期在年代晚期在欧洲发展起来的广泛用于研究沉积物
24、及其它物质中欧洲发展起来的广泛用于研究沉积物及其它物质中重金属污染程度的定量指标。表达式：重金属污染程度的定量指标。表达式： v式中：式中：CnCn是元素是元素n n在沉积物中的含量；在沉积物中的含量；BnBn是沉积物中该元素是沉积物中该元素的地球化学背景值；的地球化学背景值；k k为考虑各地岩石差异可为考虑各地岩石差异可 能会引起背景能会引起背景值的变动而取的系数（一般取值为值的变动而取的系数（一般取值为1.51.5），用来表征沉积特），用来表征沉积特征、岩石地质及其它影响。评价重金属的污染，除必须考虑征、岩石地质及其它影响。评价重金属的污染，除必须考虑到人为污染因素、环境地球化学背景值外，
25、还应考虑到由于到人为污染因素、环境地球化学背景值外，还应考虑到由于自然成岩作用可能会引起背景值变动的因素。地累积指数法自然成岩作用可能会引起背景值变动的因素。地累积指数法注意到了此因素，弥补了其它评价方法的不足。注意到了此因素，弥补了其它评价方法的不足。 2lognnCkBgeoI风险评价方法风险评价方法v潜在生态风险指数法潜在生态风险指数法(the potential ecological risk (the potential ecological risk index)index)是瑞典科学家是瑞典科学家Hakanson Hakanson 于于19801980年根据重金属性质及年根据重金
26、属性质及环境行为特点，从沉积学角度提出来的一种对土壤或沉积物环境行为特点，从沉积学角度提出来的一种对土壤或沉积物中重金属污染进行评价的方法。该法不仅考虑土壤重金属含中重金属污染进行评价的方法。该法不仅考虑土壤重金属含量，而且将重金属的生态效应、环境效应与毒理学联系在一量，而且将重金属的生态效应、环境效应与毒理学联系在一起，采取具有可比性、等价属性指数分级法进行评价，指标起，采取具有可比性、等价属性指数分级法进行评价，指标涵盖了环境化学、生物毒理学和生态学内容，同时顾及了背涵盖了环境化学、生物毒理学和生态学内容，同时顾及了背景值的地域差异性，具有简便、快速且较为准确的特点。景值的地域差异性，具有
27、简便、快速且较为准确的特点。 v式中：式中： 为某单一金属的潜在生态风险系数；为某单一金属的潜在生态风险系数； 为各重金属的为各重金属的毒性响应系数，用来反映重金属的毒性水平及水体对重金属毒性响应系数，用来反映重金属的毒性水平及水体对重金属的敏感程度；的敏感程度； 为某单一金属的污染系数；为某单一金属的污染系数； 为表层底积物为表层底积物重金属浓度实测值；重金属浓度实测值； 为计算所需的参比值。为计算所需的参比值。111innniiiiirrfrniiiCRIETCTC表层irEirTifCiC表层inC风险评价方法风险评价方法非致癌物健康风险评价模式为：非致癌物健康风险评价模式为： 式中：式
28、中：Pi为化学非致癌物为化学非致癌物i经口入途径产生的健康风险的经口入途径产生的健康风险的个人终生风险；个人终生风险；di为化学非致癌物为化学非致癌物i经口入途径进入人经口入途径进入人体的单位体重日均暴露剂量，单位为体的单位体重日均暴露剂量，单位为mg/kgd；RfDi为为化学非致癌物化学非致癌物i经口入途径的参考剂量，单位为经口入途径的参考剂量，单位为mg/kgd。人人体健康危害最大可接受风险水平为体健康危害最大可接受风险水平为10-6/a 铅、汞用于健康风险评价的健康效应不同，评价过程中认铅、汞用于健康风险评价的健康效应不同，评价过程中认为其各自导致的健康风具有可加性，不考虑其健康危害为其
29、各自导致的健康风具有可加性，不考虑其健康危害的差别。在此假设的基础上，铅、汞复合污染的健康危的差别。在此假设的基础上，铅、汞复合污染的健康危害的风险为：害的风险为：PPP汞铅复合610iiipdRfD沈阳市城区景观水生态及健康沈阳市城区景观水生态及健康风险评价结果风险评价结果铅、汞单一污染评价结果铅、汞单一污染评价结果沈阳市城区景观水生态及健康沈阳市城区景观水生态及健康风险评价结果风险评价结果铅、汞复合污染评价结果铅、汞复合污染评价结果沈阳市城区景观水生态及健康沈阳市城区景观水生态及健康风险评价小结风险评价小结内梅罗综合指数法评价结果表明劳动公园与青年公园存内梅罗综合指数法评价结果表明劳动公园
30、与青年公园存在轻度的铅、汞污染，其中在轻度的铅、汞污染，其中主要的超标物主要的超标物为铅。为铅。地积累指数和潜在生态风险指数对景观水沉积物中的铅、地积累指数和潜在生态风险指数对景观水沉积物中的铅、汞污染的评价结果表明，即使在相对清洁的东陵公园，汞污染的评价结果表明，即使在相对清洁的东陵公园，景观水体沉积物中也存在铅、汞的景观水体沉积物中也存在铅、汞的复合污染复合污染。景观水内铅、汞现有浓度水平对水生生物和人体健康景观水内铅、汞现有浓度水平对水生生物和人体健康无无明显明显的不良影响。的不良影响。综合各种评价指标，对沈阳城区主要景观水体铅、汞单综合各种评价指标，对沈阳城区主要景观水体铅、汞单一及复合污染情况进行评价，结果表明沈阳市城区主要一及复合污染情况进行评价，结果表明沈阳市城区主要景观水体铅、汞含量尚符合水体功能的要求，但存在一景观水体铅、汞含量尚符合水体功能的要求，但存在一定的潜在生态风险风险，应给予足够的重视。定的潜在生态风险风险，应给予足够的重视。
