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,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第七章 海洋污染与生态环境影响评价,第三节 环境污染物的毒理学评价,第四节 生态监测与海洋生态环境影响评价,海洋污染等对生态系统的不利影响如何评价？,第三节 环境污染物的毒理学评价,一、环境污染物的毒性,二、环境污染物毒性的评价方法,三、环境污染物的毒理学安全评价程序,一、环境污染物的毒性,1. 环境污染物的毒作用,毒物进入机体，通常不是作用于进入部位，而是通过血流运送到,靶器官,。,例如，甲基汞的靶器官是脑，镉的靶器官是肾和肺。,一、环境污染物的毒性,2. 环境污染物的毒性,毒性是一种污染物质对生物体造成损害的能力。,中毒是各种毒性的综合体现。中毒可能是急性的，也可能是慢性的，介于两者之间称为亚急性或亚慢性中毒。,一、环境污染物的毒性,3. 毒物的剂量,被机体吸收的数量和在关键器官或体液中的浓度进行测定较为复杂,。,一般是指给予生物体的数量或与生物体接触的数量，并以相当于单位体重的数量表示（,mg/kg,或,cm,3,/kg）。,一、环境污染物的毒性,3. 毒物的剂量,（1）致死剂量（,lethal dose，LD）,或致死浓度（,lethal concentration，LC）,引起机体死亡的剂量（浓度）。,绝对致死剂量（,LD,100,）,或绝对致死浓度（,LC,100,），,指能引起一群动物,全部死亡,的最低剂量（浓度）。,半数致死剂量（,LD,50,）,或半数致死浓度（,LC,50,），,指能引起一群动物,50死亡,的最低剂量（浓度）。,一、环境污染物的毒性,3. 毒物的剂量,（2）最大无作用剂量（,maximal no effect level）,或最大无作用浓度,在,一定时间,内，按,一定方式或途径,与生物体接触，根据,目前的认识水平,，按照,最敏感,的观察指标或一定的检测方法，未能观察到,任何损害,作用的,最高,剂量。,“无作用剂量”一词不确切，因为只是没有观察到损害作用，并非绝对无作用，所以应称为“,未观察到作用的剂量,”，即,NOELno observed effect level。,一、环境污染物的毒性,3. 毒物的剂量,（2）最大无作用剂量（,maximal no effect level）,或最大无作用浓度,评定外来化合物毒性作用的主要依据，并可以其为基础，制订,人体每日容许摄入量,（,acceptabel daily intake，ADI）,和,最高容许浓度,（,maximum allowable concentration，MAC）。,安全浓度,（,safe concentration，SC）,指在进行全生活周期或持续几代的慢性试验时，对试验动物无影响的毒物浓度。,一、环境污染物的毒性,3.毒物的剂量,（3）最小有作用剂量或最小有作用浓度（,minimal effect level）,指能使生物体某项观察指标发生异常变化所需的最小剂量（浓度），亦即能使生物体开始出现毒性反应的最低剂量（浓度）。,最小有作用剂量略高于最大无作用剂量，也可称为,中毒阈剂量,（,threshold level）。,一、环境污染物的毒性,3. 毒物的剂量,（4）,效应剂量,（,effect dose，ED）,或效应浓度,（,effect concentration，EC）,在,某一期限,内导致,某一特殊反应,的毒物剂量或浓度。,例如平衡的丧失、生长抑制和发育异常或畸形等。表示方式为,ED,50,或,EC,50,。,二、环境污染物毒性的评价方法,一般毒性评价：,特殊毒性评价：,急性,亚急性（亚慢性）,慢性,长期,终生毒性试验,通常采用致突变试验来检测化学致突变性。,体内试验方法，根据试验生物染毒时间的长短或次数,二、环境污染物毒性的评价方法,1. 急性毒性评价,急性毒性,（,acute toxicity）,指外来化学物质,大剂量一次,或,24,h,内多次,接触于机体后，在,短时间内,对机体引起的毒性作用。,二、环境污染物毒性的评价方法,1. 急性毒性评价,急性毒性试验（,acute toxicity test）,研究受试物大剂量给予受试动物后，在短时间内所引起毒作用的这一过程，称为急性毒性试验（,acute toxicity test）。,根据急性毒性试验，可确定毒作用,剂量反应（效应）关系,。,二、环境污染物毒性的评价方法,1. 急性毒性评价,（1）急性致死毒性试验,评价急性致死毒性的指标就是,死亡,。,急性致死毒性是比较衡量毒性大小的公认和基本方法。,二、环境污染物毒性的评价方法,1. 急性毒性评价,（1）急性致死毒性试验,在急性毒性中，一般常采用,半数致死剂量,或,半数致死浓度,来表示受试物的急性毒性大小。,LC,50,是根据试验的观察结果，经统计学处理后求得的计算值，,它不受试验中存在的敏感性特别高或耐受性特别大的动物影响，剂量反应关系比较灵敏，而且重现性较好，误差也较小。,二、环境污染物毒性的评价方法,1. 急性毒性评价,（1）急性致死毒性试验,半数致死浓度用,LC,50,表示，并在其前标明,生物暴露在毒物环境中的时间,，,如24,h LC,50,、48h LC,50,和96,h LC,50,等。计算,LC,50,可用直线,内插法,或,回归法,计算。,二、环境污染物毒性的评价方法,1. 急性毒性评价,（2）水生生物急性毒性试验,评价环境污染物毒性,的重要手段，对于控制工业废水排放已成为一种常规的监测方法。,鱼类和大型无脊椎动物,常用来进行,96,hLC,50,的急性毒性试验，而某些无脊椎动物的半数效应反应，即,EC,50,试验更为普遍。,二、环境污染物毒性的评价方法,2. 蓄积毒性评价,（1）蓄积作用,（,cumulation）,外来化学物质,进入,机体的速度或数量,超过,机体,消除,的速度或数量，造成外来化学物质在体内的不断积累作用。,二、环境污染物毒性的评价方法,2. 蓄积毒性评价,（2）蓄积毒性,具有蓄积作用的外来化学物质，如果,较小剂量,与机体接触，并不引起急性中毒，但是如果机体与此种小剂量的化学物质,反复多次接触,，,一定时间后,可出现,明显中毒,现象。,蓄积毒性是评价某些外来化学物质,亚急性和慢性中毒,的主要指标。,二、环境污染物毒性的评价方法,2. 蓄积毒性评价,（3）评价方法,采用蓄积系数测定法，,蓄积系数,（,cumulation coefficient，Kcum）,表示化学物质的功能蓄积程度，常用多次染毒所引起某种效应的总量,ED50（n）,与一次作用时所得相同效应的剂量,ED50（1）,之比来表示。,试验一般用小鼠或大鼠。观察指标常用的有,死亡,和受试毒物对机体的,特异性损害,等。,二、环境污染物毒性的评价方法,2. 蓄积毒性评价,（3）评价方法,蓄积毒性测定，首先按常规方法进行受试动物的,LD50,和,ED50,试验，求出,LD50（1）,和,ED50（1）。,然后按固定剂量连续染毒或剂量定期递增染毒，测定,LD50（n）,和,ED50（n）。,二、环境污染物毒性的评价方法,3. 亚慢性毒性和慢性毒性评价,（1）亚慢性毒性作用,（,subacute toxicity）,是指机体在相当于,1/10左右生命期间,，,少量、反复接触,某种外来化学物质所引起的损害作用，也称为亚急性毒性作用。,二、环境污染物毒性的评价方法,3. 亚慢性毒性和慢性毒性评价,（2）亚急性毒性试验或亚慢性毒性试验,研究受试动物在其1/10左右生命时间内，少量反复接触受试物后所致损害作用的观测过程，称为,亚急性毒性试验或亚慢性毒性试验,，也称为,短期毒性试验,，是慢性毒性的预试步骤。,二、环境污染物毒性的评价方法,3. 亚慢性毒性和慢性毒性评价,（3）慢性毒性作用,（,chronic toxicity）,指外来化学物质在动物,生命周期的大部分时间内,或,整个生命周期内,持续作用于机体所引起的损害。,特点是剂量较低和时间较长，而且引起的损害出现缓慢、细微、容易呈现耐受性，并有可能通过遗传过程贻害后代。,二、环境污染物毒性的评价方法,3. 亚慢性毒性和慢性毒性评价,（4）慢性毒性试验,也称为,长期毒性试验,，是指在试验动物的生命的大部分时间或终生时间内，连续长期接触低剂量的受试物的毒性试验。,二、环境污染物毒性的评价方法,4. 特殊毒性评价,采用,致突变试验,来检测,化学致突变性,。,致突变试验能检测环境污染物产生,细胞遗传物质损伤,，导致,可遗传性改变,的程度，预测环境污染物对生物体细胞致突变性和致癌性。,致突变试验方法很多，采用的生物系统也很多，真菌、细菌、细胞株和哺乳动物等。,二、环境污染物毒性的评价方法,4. 特殊毒性评价,根据所检出的突变类型,根据采用的试验材料,基因突变试验,染色体畸变试验,微生物试验法,（包括细菌、真菌、酵母等）,昆虫试验法,（果蝇）,哺乳动物细胞株试验法,哺乳动物试验法,二、环境污染物毒性的评价方法,4. 特殊毒性评价,根据试验时间的长短,根据发生突变的细胞,根据试验的方式,短期致突变试验,长期致突变试验,体细胞突变试验,生殖细胞突变试验,体内试验（,in vivo）,体外试验（,in vitro）,三、环境污染物的毒理学安全评价程序,一种受试物的毒性试验资料获得,试验前的准备工作,按毒性试验程序进行一系列的试验观察工作,三、环境污染物的毒理学安全评价程序,1. 试验前的准备工作,（1）收集受试物有关的基本资料,包括受试物的化学结构、物理化学性质和纯度和受试物的应用情况及用量等。,（2）受试物样品及试验动物,三、环境污染物的毒理学安全评价程序,2. 安全性毒理学毒性试验程序,（1）食品安全性毒理学评价程序,根据中华人民共和国国家标准,食品安全性毒理学评价程序,（,GBI5193.1,94,）。,（2）环境安全性毒理学评价程序,根据1986年我国卫生部颁布制定的农药毒性试验方法暂行规定。,小结,一、环境污染物的毒性,二、环境污染物毒性的评价方法,三、环境污染物的毒理学安全评价程序,一、,生态监测,二、,海洋生态环境影响评价的程序和步骤,三、海洋生态环境现状评价方法,四、生态风险评价原理,第四节 生态监测与海洋生态环境影响评价,一、生态监测,1. 生态监测的概念,目前，关于生态监测的定义大体上有以下几种看法：,生态监测是生态系统层次的生物监测(,biological monitoring)（,刘培哲，1989）。,生态监测是比生物监测更复杂、更综合的一种监测技术（王焕校等，1986）。,生物监测包括着生态监测（沈韫芬等，1990）。,生物监测又称生态监测，是以活的生物作为指示器检测水质状况，评价其对生物生存的优劣程度（黄玉瑶，2001）。,一、生态监测,1. 生态监测的概念,凡是,利用生命系统（无论哪一层次）为主,进行,环境监测,的方法和手段都可称为生态监测。,一、生态监测,2. 海洋污染的生态监测,海洋污染的生态监测是利用海洋生物,个体、种群或群落,对海洋环境污染或变化所产生的反应，阐明环境污染状况，从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。,一、生态监测,2. 海洋污染的生态监测,（1）利用指示生物进行监测,利用大型底栖无脊椎动物作为,污染指示生物,一般地，随海区污染程度的加剧，底栖动物中的,甲壳类和贝类,逐渐减少，而,多毛类,却增加，成为污染区的优势种。,多毛类中以小头虫（,Capitella capitata,）,耐污染性最强，此外，柱头虫（,Balanoglossus,sp,.,）,和沙蚕属（,Nereis,）,中的一些种类也是比较耐污的种类。,一、生态监测,2. 海洋污染的生态监测,（1）利用指示生物进行监测,根据某些海洋生物,对特定污染物的敏感性或高度富集能力,判断水质污染的程度。,如,棘皮动物,通常对石油和重金属污染最敏感，实践中常利用,海胆的受精卵,判断海水中某些重金属污染的程度。,牡蛎能高度富集海水中的有机氯农药（如,DDT,），在污染减轻或解除时又能将它排出体外的特性监测海洋的有机氯农药污染。,牡蛎肉体颜色的改变可以反映海水中铜离子的污染。,一、生态监测,2. 海洋污染的生态监测,（2）利用生物群落结构的变化进行监测,当环境受污染时，生物群落的种类组成会发生变化，通常可利用物种多样性指数,等,进行量化评价。,一、生态监测,2. 海洋污染的生态监测,（2）利用生物群落结构的变化进行监测,如以底栖动物为例，从污染源往外可划出以下污染区域：,严重污染区：所有的底栖动物都不能生存，为无生物区；,污染区：底栖动物种类很少，但耐污染的种类增加；,轻度污染区：底栖动物群落发生变化，对污染敏感的种类开始消失；,非污染区：底栖动物群落组成正常，没有受到污染的影响。,薛雄志，杨喜爱，,2004.,近岸海域污染的生态效应评价,.,海洋科学，,28,（,10,）：,75-81.,二、海洋生态环境影响评价的程序和步骤,1.,生态影响评价,环境影响评价技术导则非污染生态影响,中对生态影响评价的定义：,通过定量揭示和预测人类活动对生态影响及对人类健康和经济发展的作用，分析确定一个地区的生态负荷或环境容量。,二、海洋生态环境影响评价的程序和步骤,2.,海洋生态环境影响评价的基本程序,生态环境影响识别,现状调查与评价,影响预测与评价,减缓措施和替代方案,二、海洋生态环境影响评价的程序和步骤,3.,海洋生态环境影响评价的基本步骤,生态环境影响初步分析,确定评价等级和范围,关键问题与筛选评价因子和再确定,调查评价,预测评价,损益分析,替代方案及环保措施,综合评价及结论,二、海洋生态环境影响评价的程序和步骤,3.,海洋生态环境影响评价的基本步骤,三、海洋生态环境现状评价方法,1. 生态图法,图形叠置法，在同一张图上表示,两个或更多的环境特征,重叠，构成一份复合图，在生态影响所及范围内，指明被影响的生态环境特征及影响的相对范围程度。,该方法使用简便，但不能作精确的定量评价。,编制生态图基本手段：指标法和迭图法。,三、海洋生态环境现状评价方法,1. 生态图法,生态图法主要应用,于,区域环境影响评价、具有区域性影响的特大型建设项目和开发利用规划等。,例如，水库建设、土地利用、滩涂开发和交通线路选择等。对于植被或动物分布与污染程度的关系，可以叠置成污染物对生物的影响分布图。,三、海洋生态环境现状评价方法,2. 列表清单法,将,影响因素和可能受影响的影响因子,，分别列在同一张表格的行与列内，并以正负号、其他符号、数字表示影响性质和程度，逐点分析建设项目生态环境影响,。,一种定性分析方法,。,三、海洋生态环境现状评价方法,2. 列表清单法,主要应用于：,影响识别和评价因子筛选；,海洋生态环境因子相关性分析；,进行开发建设活动对海洋生态环境因子的影响分析。,三、海洋生态环境现状评价方法,3. 生态机理分析法,按照生态学原理进行影响预测的步骤如下：,调查,环境背景现状,和搜集有关资料。,调查,海洋动植物分布、栖息地和迁徙路线,。,对海洋植物或动物按种群、群落和生态系统进行划分，描述其分布特点、结构特征和演化等级。,识别,有无珍稀濒危物种,及重要经济、历史、景观和科研价值的,物种,。,三、海洋生态环境现状评价方法,3. 生态机理分析法,预测或观测项目建成后该海域动物、植物生长环境的,变化,。,根据兴建项目后的环境（水、沉积物和生命组分）变化，对照无开发项目条件下海洋动物、植物或生态系统演替趋势，预测动物和植物个体、种群和群落的影响，并,预测,海洋生态系统,演替方向,。,三、海洋生态环境现状评价方法,4. 类比法,比较常用的定性和半定量评价方法,分为,整体类比和单项类比,，后者可能更实用,三、海洋生态环境现状评价方法,4. 类比法,整体类比是,根据已建成的项目,对植物、动物或生态系统产生的影响,来预测拟建项目的影响,。,该方法需要被选中的类比项目，在工程特性、地理地质环境、气候因素、动物和植物背景等方面都,与拟建项目相似,，并且项目建成已达到一定年限，其影响已基本趋于稳定。,三、海洋生态环境现状评价方法,4. 类比法,类比法的应用主要包括：,进行海洋生态环境,影响识别,和,评价因子筛选,；,将原始生态系统作类比对象，可,评价海洋生态环境的质量,；,进行海洋生态环境影响的,定性,分析与评价；,进行某一个或几个海洋生态环境因子的,影响评价,；,预测,海洋生态环境问题的发生与发展趋势及其危害；,确定,环保目标和寻求最有效的、可行的环境保护,措施,。,三、海洋生态环境现状评价方法,5. 质量指标法,质量指标法是环境质量评价中常用的综合指数法的拓展形式。,通过评价,环境因子性质及变化规律,的函数曲线，将环境因子的,现状值,（项目建设前）与,预测值,（项目建设后）转换为,统,一的无量纲的,环境质量指标,，由好至差用10表示，从而可计算出,项目建设前后各因子环境质量指标的变化值,。根据各因子的重要性赋予权重，得出项目对生态环境的综合影响。,三、海洋生态环境现状评价方法,5. 质量指标法,环境质量指标法的基本公式：,式中，,E,项目建设前、后环境质量指标的变化值（综合影响值）；,Ehi,项目建设后的环境质量指标；,Eqi,项目建设前的环境质量指标；,Wi,权值。,三、海洋生态环境现状评价方法,6. 系统分析法,系统分析法因其能解决一些多目标动态性问题，目前已广泛应用于各行各业，尤其在进行,区域规划或解决优化方案选择,问题时，系统分析法可显示出其他方法所不能达到的效果。,专家咨询法,层次分析法,模糊综合评判法,综合排序法,系统动力学,灰色关联,具体方法,三、海洋生态环境现状评价方法,7. 生产力评价法,绿色植物的生产力是生态系统物流和能流的基础，它是生物与环境之间相互联系最本质的标志。该方法的评价由下列分指数综合而成，包括：,生物生产力,指生物在单位时间内所产生的有机物质的重量，即生产的速度，以,t/（hm,2,a）,表示。,三、海洋生态环境现状评价方法,7. 生产力评价法,生物量,指一定空间内某个时期全部活有机体的数量，又称现有量，在生态环境影响评价中，一般选用标定相对生物量作表征指数（,P,b,）。,式中，,B,m,生物量,B,m0,标定生物量,P,b,标定相对生物量，,P,b,值越大，表示生态环境质量越好。,三、海洋生态环境现状评价方法,7. 生产力评价法,物种量,指单位空间（如单位面积）内的物种数量。生态环境影响评价中也用标定物种量的概念，并且将物种量与标定物种的比值，即标定相对物种量作为评价的指标（,Ps,）。,式中，,B,s,物种量，种数/,hm,2,B,s0,标定物种量,P,s,标定相对物种量，,P,s,值越大，表示生态环境质量越好。,三、海洋生态环境现状评价方法,8. 生物多样性定量评价,生物多样性一般由多样性指数、均匀度和优势度三个指标表征。,Shannon-Winer,多样性指数,式中，,P,i,的,i,种的个体数占个体数,N,的比例,本法也可用于群落多样性、生态系统多样性的表达。,三、海洋生态环境现状评价方法,8. 生物多样性定量评价,均匀度,优势度,式中，,D,优势度,S,群落中物种总数,优势度表明群落中占统治地位的物种及其分布。,三、海洋生态环境现状评价方法,9. 景观生态学方法,该方法通过空间结构分析、功能与稳定性分析，评价生态环境质量状况。,景观是由斑块、基质和廊道组成。,基质为区域景观的背景地块，是景观中一种可以控制环境质量的组分。,基质判定是空间结构分析的重点。基质判定依据三个标准：相对面积大、连通程度高和具有动态控制功能。,三、海洋生态环境现状评价方法,9. 景观生态学方法,采用传统生态学中计算植被重要值方法进行基质的判定。斑块的表征采用多样性指数和优势度，优势度指数由密度、频度和景观比例三个参数计算得出。,景观生态学方法体现了生态系统,结构与功能结合相一致,的基本原理，反映出生态环境的,整体性,。,四、生态风险评价原理,生态风险评价（,ecological risk assessment）,20世纪80年代发展起来的一种新的环境影响评价方法,评估污染物在一定范围和一定暴露量的情况下对人体或生态系统产生不利影响的,可能性,。,应用定量的方法评估、预测各种环境污染物对生物系统可能产生的风险及评估该风险可接受程度的模式或方法。,四、生态风险评价原理,风险评价,是保险业中使用的方法，如估计死亡和财产损失等风险发生的可能性和程度，其核心问题是,定量估计事故发生的概率。,环境风险评价,，即参考保险业中使用的一些评价方法，评价大气、土壤、水域环境变化或通过生物食物链对人体健康可能产生的影响。,生态风险评价,，即应用风险评价方法专门评估,自然环境可能发生的变化及变化的程度,。,生态风险评价包括预测性风险评价（,predictive risk assessment）,和回顾性风险评价（,retrospective risk assessment）。,生态风险评价的范围包括点位风险评价和区域风险评价。,四、生态风险评价原理,1. 生态风险评价的内容及程序,四、生态风险评价原理,1. 生态风险评价的内容及程序,生态风险评价工作，一般分为以下过程：,（,1,）制订计划，根据评价内容的性质、生态现状和环境要求,提出评价的目标和评价重点,；,（,2,）,风险的识别,，判断分析可能存在的危害及其范围；,（,3,）,暴露评价和生态影响表征，,分析影响因素的特征以及对生态环境中各要素的影响程度和范围；,（,4,）,风险评价结果表征，,对评价过程得出结论，作为环保部门或规划部门的参考，作为生态环境保护决策的依据。,四、生态风险评价原理,2. 生态风险评价的基本方法,主要应用,数值模型,作为评价工具。,（1）物理模型,实验室内各种毒性试验数据，如水蚤类、鱼类毒性试验的结果。这些试验生物代表某些生物或整个水生生物的反应情况。,污染源及其受纳水体的反应数据也可作为评价的依据。,渔业科学家提出的有些数据模型和计算机技术也可用于评价污染对鱼类资源可能产生影响的生态风险评价。,四、生态风险评价原理,2. 生态风险评价的基本方法,（2）统计学模型,应用回归方程、主成分分析和其他统计技术来归纳和表述所获得的观测数据之间的关系，做出定量估计。,如毒性试验中的剂量效应回归模型和毒性数据外推模型。,四、生态风险评价原理,2. 生态风险评价的基本方法,（3）数学模型,数学模型能综合不同时间和空间观测到的资料，可根据易于观察到的数据预测难以观察或不可能观察到的参数变化，能说明各种参数之间的关系，以提供有价值的信息。,归宿模型,模拟污染物在环境中的迁移、转化和归宿，包括生物与环境之间的交换、生物食物链（网）中迁移、积累等各种模型。,四、生态风险评价原理,2. 生态风险评价的基本方法,（3）数学模型,效应模型,模拟污染物质对生物的影响与胁迫作用，,个体效应模型：,种群效应模型：,群落与生态系统模型：,能流模型、物质循环模型、自然生态系统食物网集合模型等。,如毒物对种群增长、繁殖等影响模型及毒物与种群关系或浓度效应关系模型等，其中包括许多渔业资源管理中发展起来的模型；,如毒物动力学和生长模型等；,四、生态风险评价原理,2. 生态风险评价的基本方法,不确定性是生态风险评价的主要特点,。,引起不确定性的因素主要有三方面：,自然界固有的随机性、人们对事物认识的片面性、实验和评价处理过程中人为误差,，即自然差异、参数误差和模型误差。,定量描述这些不确定性是生态风险评价的核心。,一、生态监测,二、海洋生态环境影响评价的程序和步骤,三、海洋生态环境现状评价方法,四、生态风险评价原理,小结,推荐参考书,沈国英，施并章,.,海洋生态学,.,北京：科学出版社，,2002.,环境影响评价技术导则非污染生态影响,海洋工程环境影响评价技术导则（,GB/T19485-2004,）,本章思考题,1.如何理解污染物、海洋污染概念？,2.海洋污染的特点如何？,3.海洋污染物的迁移和转化如何？,4. 环境污染物一般毒性评价方法。,5. 海洋生态环境影响评价的程序与方法？,
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