淺析我國現(xiàn)行海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)存在的問題*

王菊英,穆景利,馬德毅

(1.國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023;2.國家海洋局近岸海域生態(tài)環(huán)境重點實驗室 大連 116023; 3.國家海洋局第一海洋研究所 青島 266061)

淺析我國現(xiàn)行海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)存在的問題*

王菊英1,2,穆景利1,2,馬德毅3

(1.國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023;2.國家海洋局近岸海域生態(tài)環(huán)境重點實驗室 大連 116023; 3.國家海洋局第一海洋研究所 青島 266061)

本研究在討論和定義海水水質(zhì)基準(zhǔn)和海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)概念的基礎(chǔ)上,簡要介紹了開展海水水質(zhì)基準(zhǔn)研究的科學(xué)意義;對比美國海水水質(zhì)基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)體系的特點,結(jié)合我國海洋環(huán)境監(jiān)測評價的技術(shù)需求和海洋環(huán)境保護(hù)的管理需求,剖析了我國現(xiàn)行海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)存在的問題及原因,并對我國今后的海水水質(zhì)基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的研究進(jìn)行了展望,給出了相應(yīng)的對策和建議。

海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);海水水質(zhì)基準(zhǔn);對策分析

1 海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和海水水質(zhì)基準(zhǔn)的概念

環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)(environmental quality criteria),是指環(huán)境中有害物質(zhì)和因素對特定對象(人或其他生物等)不產(chǎn)生不良或有害影響的最大劑量或濃度,與此相對應(yīng)的是環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)這一概念。環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是為保障人群健康、促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán),實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo),根據(jù)國家的環(huán)境政策和法規(guī),在綜合考慮本國自然環(huán)境特征、社會經(jīng)濟(jì)條件和科學(xué)技術(shù)水平的基礎(chǔ)上,對環(huán)境中有害物質(zhì)和因素所作的限制性規(guī)定。環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是在一定時期內(nèi)衡量環(huán)境優(yōu)劣程度的尺度,從某種意義上而言是環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)值。在保護(hù)環(huán)境層面上,環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是衡量環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的標(biāo)尺;在制訂環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的層面上,環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)是環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)和 “坐標(biāo)”,二者的本質(zhì)區(qū)別在于屬性的不同,環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)兼有社會和自然屬性,環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中則納入了環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的考量,反映了國家環(huán)境政策的意志;環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)只具自然屬性,它是有害物質(zhì)和因素在環(huán)境中可以“安全無害”存在的客觀度量,反映了污染物與目標(biāo)受體間的劑量 (濃度)——效應(yīng)關(guān)系[1-3]。

海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和海水水質(zhì)基準(zhǔn)的關(guān)系也是如此,根據(jù)海洋環(huán)境保護(hù)科學(xué)專家組(GESAMP)的定義,海水水質(zhì)基準(zhǔn)指的是根據(jù)海域用途、海洋生態(tài)系統(tǒng)、人類健康等要求,在一定時空范圍內(nèi),各種海洋環(huán)境介質(zhì)中客觀上可被允許的污染物濃度或含量的科學(xué)指標(biāo)體系;而海水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)則指在海水水質(zhì)基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,綜合考慮社會、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展水平、環(huán)境保護(hù)需求和國家環(huán)境政策等因素,在一定時空范圍內(nèi),海水中允許的污染物濃度或含量的法定指標(biāo)體系[1,4]。

海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是海水水質(zhì)基準(zhǔn)的科學(xué)性與海洋環(huán)境管理的功能性之間的紐帶,管理部門通過制訂海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),將海水水質(zhì)基準(zhǔn)實用化,與此同時將國家政策、經(jīng)濟(jì)技術(shù)等社會屬性引入海水水質(zhì)基準(zhǔn)。海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是社會經(jīng)濟(jì)與自然環(huán)境相互妥協(xié)的結(jié)果,這反映在海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的表述形式上:不同海洋功能區(qū),適用不同的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此,海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是一多值體系,同時海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也需隨著國家環(huán)境政策的變動和經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展而變化[1]。

2 美國的海水水質(zhì)基準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)體系

美國擁有世界上體系最完善、科學(xué)性最強(qiáng)的水質(zhì)基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)。早在1965年,美國就啟動了水質(zhì)基準(zhǔn)的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究,第一個水質(zhì)基準(zhǔn)由美國國家技術(shù)顧問委員會 (當(dāng)時美國環(huán)保署尚未成立)于1968年發(fā)布。1985年,美國環(huán)保署發(fā)布了 《推導(dǎo)保護(hù)水生生物及其用途的水質(zhì)基準(zhǔn)指南》,此后分別于1999年、2002年、2004年、2006年和2009年公布了不斷修訂的針對保護(hù)水生生物和人體健康的 《國家推薦水質(zhì)基準(zhǔn)》[2]。

美國沒有全國統(tǒng)一的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),由國家頒布水質(zhì)基準(zhǔn) (包括數(shù)據(jù)型基準(zhǔn)和定性描述基準(zhǔn)),各州根據(jù)實際情況制訂相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),包括指定水體的用途、確定不同用途水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值、防止水體功能退化及水質(zhì)綜合管理的措施等。美國國家的水質(zhì)基準(zhǔn)是一張水質(zhì)基準(zhǔn)表,各州的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) (法規(guī))一般有上百頁的詳細(xì)內(nèi)容。

美國目前最新的水質(zhì)基準(zhǔn)是2009年美國環(huán)保署發(fā)布的 《國家推薦的水質(zhì)基準(zhǔn)》[5]。推薦的保護(hù)水生生物的水質(zhì)基準(zhǔn)分為淡水和海水兩類,推薦的水質(zhì)基準(zhǔn)涉及120種優(yōu)先控制污染物, 47種非優(yōu)控污染物,還包括23種污染物感官效應(yīng)水質(zhì)基準(zhǔn)值。1998年,美國開始制訂區(qū)域性的營養(yǎng)物質(zhì)基準(zhǔn),于2000年開始發(fā)布了河流、湖庫的營養(yǎng)物質(zhì)基準(zhǔn)制訂導(dǎo)則,至今已頒布了14個生態(tài)區(qū)的河流和湖庫的營養(yǎng)物質(zhì)水質(zhì)基準(zhǔn)。

美國制訂水質(zhì)基準(zhǔn)所遵循的原則可總結(jié)為以下3個方面[6]。

(1)頒布水質(zhì)基準(zhǔn)的目標(biāo)在于防止污染物對重要的經(jīng)濟(jì)生物及其他重要物種,如河流湖泊中的魚類、底棲無脊椎動物和浮游生物造成不可接受的長期和短期的效應(yīng)。每個污染物的基準(zhǔn)包括兩個值:基準(zhǔn)連續(xù)濃度(CCC),為防止低濃度污染物長期作用對水生生物造成慢性毒性效應(yīng);基準(zhǔn)最大濃度(CMC),為防止高濃度的污染物短期作用對水生生物造成的急性毒性效應(yīng)。

(2)充分考慮了生物多樣性,用于推導(dǎo)CMC的急性毒性數(shù)據(jù)至少覆蓋三門八科的水生生物,具有較好的代表性,要求能為大多數(shù)生物(95%以上)提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù),以避免“欠保護(hù)”。另外對受試生物的分類單位進(jìn)行了合理的規(guī)定,以科為選擇受試物種的分類單位,而以屬為最終計算基準(zhǔn)值的分類單位,避免了過多采用同一屬 (或科)的試驗生物而影響數(shù)據(jù)的代表性。

(3)引入暴露頻次的概念,將水質(zhì)基準(zhǔn)最終表述為:“如果每三年某污染物的4 d平均濃度超過CCC的次數(shù)不多于1次,并且每三年某污染物的1 h平均濃度超過最大濃度基準(zhǔn)的次數(shù)不多于1次,那么淡水 (或海水)水生生物及水體用途將不會受到不可接受的影響”,這樣就充分考慮了水生態(tài)系統(tǒng)對偶然暴露的耐受能力和恢復(fù)能力,防止了 “過度保護(hù)”。

3 我國海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)存在的問題

3.1 海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)基礎(chǔ)薄弱

對于海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)而言,海水水質(zhì)基準(zhǔn)是制訂海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù),是海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不可或缺的 “坐標(biāo)”,決定了海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)本身的科學(xué)性和客觀性。遺憾的是,水質(zhì)基準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)研究,尤其是近海海水水質(zhì)基準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)研究在我國極為薄弱,嚴(yán)格地說,我國并沒有在真正意義上建立起相應(yīng)的水環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)體系[7]。

目前尚缺乏充分的科學(xué)數(shù)據(jù)說明我國現(xiàn)行的水質(zhì) (包括淡水和海水)標(biāo)準(zhǔn)可以為大多數(shù)水生生物提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。我國于1988年制訂的GB 3838“地面水環(huán)境質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)”和1997年修訂實施的GB 3097“海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”,其主要依據(jù)是日本、蘇聯(lián)及歐洲等國的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和美國的水生態(tài)基準(zhǔn)數(shù)據(jù),基本上沒有我國的水生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù),且側(cè)重于魚類毒性數(shù)據(jù)。

根據(jù)已有的調(diào)查資料,海洋生境和淡水生境中生物門類共有28個門,魚類僅為脊索動物門中的一個綱,其毒性數(shù)據(jù)不能充分地反映水生物種的毒理學(xué)敏感性。同一化學(xué)物質(zhì)對不同魚類的毒性閾值可以相差兩個數(shù)量級,不同門類間的差異就更大。從生態(tài)學(xué)的觀點來看,不同的生態(tài)區(qū)域有不同的生物區(qū)系,對某個生物區(qū)系無害的毒物濃度,也許會對其他區(qū)系的生物產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的毒性效應(yīng)。因此,美國環(huán)保署在其文件中規(guī)定,只能用在北美分布的野生生物作為試驗物種來推導(dǎo)保護(hù)美國淡水和海洋生態(tài)系統(tǒng)的水生態(tài)基準(zhǔn)值。由于不同科的魚在對生活環(huán)境的適應(yīng)性和要求及對毒物的耐受性上有很大的差異。歐共體在規(guī)定評價水生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境狀況的標(biāo)準(zhǔn)時,也嚴(yán)格地將不同魚類水系加以區(qū)分。因此,無論是從地理位置,還是從魚類水系來說,僅參考美國等國的水質(zhì)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定我國的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),只能是權(quán)宜之計,缺乏充分的科學(xué)依據(jù)。

我國海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值根據(jù)海域的使用功能和保護(hù)目標(biāo),將海水水質(zhì)分為四類,其限值除直接參考了發(fā)達(dá)國家的水質(zhì)基準(zhǔn)或水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值外,在分類定值方面也具較明顯的主觀判定傾向。表1列出了我國海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 3097-1997)與《國家推薦的水質(zhì)基準(zhǔn)》(2009版)[5]的對比。通過比較可以發(fā)現(xiàn):汞、鎘、六價鉻、砷、鋅、硒、鎳等金屬的我國一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值均低于美國的CCC;滴滴涕、六六六、馬拉硫磷等有機(jī)物一類標(biāo)準(zhǔn)限值均高于美國的CCC;四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值與美國CMC相比,二者之間的差異更大。通過上述比較,可初步判斷目前我國的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中的部分金屬要素可能存在著 “過保護(hù)”的問題,而對于有機(jī)污染物則可能存在 “欠保護(hù)”的問題。

表1 我國海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 3097-1997)與美國海水水質(zhì)基準(zhǔn)(US EPA-2009)的限值比較μg/L

3.2 海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)涵蓋要素少,難以滿足管理需求

從涵蓋的污染物范圍和數(shù)量來看,我國現(xiàn)行 《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》涉及39種指標(biāo)33種污染物,為我國海水水質(zhì)及海洋生物安全提供了有力保證,基本符合當(dāng)時我國國情。但是,蘇聯(lián)制訂的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),涵蓋了500多種化學(xué)物質(zhì)(有毒有機(jī)化學(xué)物質(zhì)占絕大多數(shù))和環(huán)境因子,美國的水質(zhì)基準(zhǔn)共包括167種污染物,均遠(yuǎn)多于我國海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的指標(biāo)?？梢?在污染要素的涵蓋范圍上,我國目前頒布實施的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容過于單薄,且主要考慮的是耗氧有機(jī)污染物、營養(yǎng)物質(zhì)和金屬污染物,對于已成為全球性環(huán)境問題、對水生態(tài)質(zhì)量造成嚴(yán)重破壞的有毒有機(jī)污染物關(guān)注較少。

近年來,隨著海洋經(jīng)濟(jì)與沿海經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及沿海地區(qū)城市化進(jìn)程的加快,我國近岸海域承受了前所未有的巨大環(huán)境壓力,尤其是陸源排污壓力明顯加大,致使近岸生態(tài)更加脆弱,重要的海洋功能區(qū)受損嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計,我國近岸海域的主要污染物80%以上來自陸源排污,每年上百億噸的工業(yè)和生活污水將大量的有毒有害物質(zhì)攜帶排放入海,嚴(yán)重影響了鄰近海洋功能區(qū)的功能,并造成近岸海域水質(zhì)惡化。2007年,國家海洋局組織對全國部分入海排污口排放的污染物進(jìn)行調(diào)查,結(jié)果顯示排海污水中典型持久性有機(jī)污染物、環(huán)境內(nèi)分泌干擾物及毒性金屬等被普遍檢出,生物毒性效應(yīng)實驗結(jié)果亦表明經(jīng)陸源排污口入海的有毒有害物質(zhì)已對我國近岸海洋環(huán)境質(zhì)量構(gòu)成潛在威脅。但是遺憾的是,對于大多數(shù)有毒有害物質(zhì),我國現(xiàn)行的 “污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)”和 “海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”均未將其包含在內(nèi),由此導(dǎo)致污染排放控制管理缺失明確的管理目標(biāo)和控制標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)無暴露時間和頻次要求,暴露評估難以統(tǒng)一

科學(xué)的水質(zhì)基準(zhǔn)須以在一定的暴露濃度中,確定的暴露時間內(nèi)和一定的暴露頻次下三者同時為約束條件才能達(dá)到保護(hù)水生生物的目的。在超標(biāo)頻次的確定上,應(yīng)考慮水生生態(tài)系統(tǒng)從暴露濃度中恢復(fù)的能力,不同生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)也有著很大差別,而且恢復(fù)能力還取決于污染物的類型、暴露濃度的高低和暴露時間的長短以及水生態(tài)系統(tǒng)的物理學(xué)和生物學(xué)特征。有研究表明,生態(tài)系統(tǒng)從很小的暴露壓力中恢復(fù)僅需6周,而從嚴(yán)重的壓力中恢復(fù)則需要10年或者更長的時間。一般認(rèn)為,約在3年內(nèi)大多數(shù)水生生態(tài)系統(tǒng)能夠從一般的暴露濃度 (不包括化學(xué)品泄漏以及重大溢油事故等引起的高濃度暴露)下恢復(fù)。據(jù)此,如果水體除所關(guān)注的目標(biāo)污染物外,無其他人為壓力的影響,并且暴露濃度高于2倍正常濃度的發(fā)生概率較低,那么有研究認(rèn)為每三年1次這樣的暴露對于大多數(shù)水體是能夠承受的[8]。因此,美國環(huán)保署將允許的超標(biāo)濃度發(fā)生的頻率規(guī)定為平均每三年1次[6]。

暴露濃度在時空上也非均勻分布。以營養(yǎng)鹽為例,其含量本身即存在一定的季節(jié)波動性,同時在不同的水深,營養(yǎng)要素的生物地球化學(xué)循環(huán)作用也存在較大的垂直分布差異。對于有毒有害物質(zhì),可能來源于陸源入海排污口,其濃度也會存在較大的時空差異。但是,我國現(xiàn)行的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)僅對暴露濃度進(jìn)行了規(guī)定,但對暴露時間和暴露頻次并未給出相應(yīng)的規(guī)定,這樣在開展暴露評估時因評價者認(rèn)識的不同,易產(chǎn)生一些偏頗。

3.4 海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)修訂不及時,不能反映海洋環(huán)境保護(hù)研究的最新成果

從標(biāo)準(zhǔn)修訂與更新看,我國海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1982年發(fā)布實施,經(jīng)過近15年后于1997年12月發(fā)布修訂版,并于1998年實施,到目前為止僅修訂一次。而美國的水質(zhì)基準(zhǔn),自從1985年發(fā)布保護(hù)水生生物水質(zhì)基準(zhǔn)的推導(dǎo)方法后,已完成了多次修訂。即便如此,推薦的167種污染物的水質(zhì)基準(zhǔn)中,仍有99種優(yōu)先控制污染物和21種非優(yōu)先控制污染物沒有給出保護(hù)海水水生生物水質(zhì)基準(zhǔn)值;21種優(yōu)先控制污染物和15種非優(yōu)先控制污染物沒有給出保護(hù)人體健康水質(zhì)基準(zhǔn)值。因此,美國的保護(hù)水生生物和人體健康的水質(zhì)基準(zhǔn)也存在大量亟待開展的工作。

4 對策分析

4.1 啟動海水水質(zhì)基準(zhǔn)的系統(tǒng)研究,發(fā)布國家級的海洋水質(zhì)基準(zhǔn)國家指南文件

海水水質(zhì)基準(zhǔn)反映的是海水的自然屬性,海水水質(zhì)基準(zhǔn)的定值關(guān)鍵在于確定海水介質(zhì)中各種污染物濃度、劑量、強(qiáng)度與海洋靶系統(tǒng) (海洋生物、人群和生態(tài)系統(tǒng))響應(yīng) (或反應(yīng))間的定量關(guān)系。盡管海水水質(zhì)基準(zhǔn)屬自然科學(xué)的研究范疇,可完全基于科學(xué)實驗和客觀記錄從而科學(xué)推導(dǎo)而獲得,不具有法律效力。但需要強(qiáng)調(diào)的是,海水水質(zhì)基準(zhǔn)不同于其他自然科學(xué)研究范疇的項目,因其具有可為海洋環(huán)境保護(hù)部門制定具有法律效力的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提供最有用科學(xué)依據(jù)的特殊使命,海水水質(zhì)基準(zhǔn)的研究具有很強(qiáng)的科學(xué)性、系統(tǒng)性和連續(xù)性。海水水質(zhì)基準(zhǔn)研究是一項系統(tǒng)工程,絕非一家單位或者一個實驗室可以完成,應(yīng)該是集中國家相關(guān)研究領(lǐng)域的優(yōu)勢力量共同開展的一項工作;同時也是一項難于一蹴而就尚須堅持不懈的業(yè)務(wù)化運(yùn)行來保障的基礎(chǔ)性工作。因此,需要研究構(gòu)建國家的海水水質(zhì)基準(zhǔn)體系,并發(fā)布規(guī)范性的國家級指南文件,以利于此項工作的全面展開。

自20世紀(jì)80年代初以來,美國、歐盟、荷蘭、澳大利亞、新西蘭和加拿大等國家和地區(qū)的環(huán)境管理部門根據(jù)其水環(huán)境污染狀況和環(huán)境政策,先后發(fā)布了各自的保護(hù)水生生物水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)文件或技術(shù)指南,建立了各自的水質(zhì)基準(zhǔn)研究體系。目前,我國的水質(zhì)基準(zhǔn)零星地散落在環(huán)保部環(huán)科院、中科院生態(tài)中心和國家海洋局的國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心等實驗室,基本處于各自獨(dú)立探索研發(fā)階段,現(xiàn)有的研究成果以論文發(fā)布為主,尚未上升到國家統(tǒng)一組織和規(guī)范實施階段。

總體來看,我國水質(zhì)基準(zhǔn)的研究成果相對較少,缺乏系統(tǒng)性研究,推導(dǎo)保護(hù)水生生物和人體健康基準(zhǔn)的方法學(xué)研究體系亟須完善:包括受試生物的選取、我國海區(qū)代表性生物的急慢性毒性實驗的開展、毒性數(shù)據(jù)的收集和篩選準(zhǔn)則、統(tǒng)計外推模型的確定、污染物的參考劑量、日安全攝入量的推導(dǎo)等。建立適合我國國情的水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)理論方法體系,頒布我國水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)方法指南是大勢所趨。

4.2 開展毒理學(xué)試驗工作,建立具有我國海洋生物區(qū)系特征的海洋生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù)庫

制約我國海洋環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系改進(jìn)和完善的主要原因之一,就是由于我國缺乏相應(yīng)的海洋生態(tài)毒理學(xué)資料,僅參考美國等國的水生態(tài)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定我國的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),而未能充分考慮我國水域生態(tài)區(qū)系的特點,只能是權(quán)宜之計,缺乏充分的科學(xué)依據(jù)。為了更好地保護(hù)我國的海洋生物,亟須進(jìn)一步開展可以體現(xiàn)我國海洋生物區(qū)系特征的毒理學(xué)研究,以具我國海洋生物區(qū)系特征的不同營養(yǎng)級的生物作為目標(biāo)靶體,全面系統(tǒng)地開展典型和特征污染物的生態(tài)毒理學(xué)試驗,以建立并完善我國的海洋生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù)庫。

4.3 開展基礎(chǔ)性研究,逐步提升我國海水水質(zhì)基準(zhǔn)研究的原創(chuàng)能力

水質(zhì)基準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)的原創(chuàng)性研究能力標(biāo)志著一個國家環(huán)境科研的實力,隨著保護(hù)海洋生物多樣性和海洋環(huán)境管理工作的進(jìn)一步強(qiáng)化和深化,迫切需要開展下述基礎(chǔ)性研究工作,以提升我國海水水質(zhì)基準(zhǔn)研究的原創(chuàng)能力。

(1)開展對種群、群落水平或生態(tài)系統(tǒng)的微宇宙(microcosm)和中宇宙(mesocosm)生態(tài)模擬系統(tǒng)的毒理學(xué)研究,以更好地表征應(yīng)激因子作用下物種間通過競爭和食物鏈相互作用而產(chǎn)生的間接效應(yīng)。以往的毒理學(xué)效應(yīng)研究主要針對單一物種的毒性測試,種群、群落水平或生態(tài)系統(tǒng)的研究結(jié)果可以作為水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)的毒理學(xué)數(shù)據(jù)的補(bǔ)充,亦可對水質(zhì)基準(zhǔn)的推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行驗證。開展種群或生態(tài)系統(tǒng)在目標(biāo)污染物作用下的恢復(fù)研究,對于確定海水水質(zhì)基準(zhǔn)體系中的超標(biāo)頻次和暴露周期也有重要的作用。

(2)現(xiàn)有的水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)大多未充分考慮污染物的毒理學(xué)作用機(jī)制(MOA),建議在今后的水質(zhì)基準(zhǔn)研究中加以考慮。除部分新型污染物外,大多數(shù)化合物的毒理學(xué)作用機(jī)制相對比較明確,因此,可通過文獻(xiàn)資料收集及實驗室研究考察目標(biāo)污染物的毒理學(xué)作用機(jī)制,從而在進(jìn)行水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)時,選取與毒理學(xué)作用機(jī)制密切相關(guān)的毒理學(xué)指標(biāo),以推導(dǎo)出更科學(xué)、可靠的水質(zhì)基準(zhǔn)值。除常規(guī)的毒理學(xué)研究方法外,開展分子水平上的生物標(biāo)記物研究,如DNA加合物、金屬硫蛋白(MT)、EROD酶活性等有助于揭示毒理學(xué)作用機(jī)制,以避免推導(dǎo)的基準(zhǔn)值出現(xiàn)對海洋環(huán)境保護(hù)的 “過保護(hù)”和“欠保護(hù)”等問題。

(3)當(dāng)前水質(zhì)基準(zhǔn)研究大多仍集中于淡水領(lǐng)域,盡管相應(yīng)的理論與方法也適用于海水環(huán)境,但鑒于基于海水物種毒性數(shù)據(jù)的有限性、淡水與海水物種的敏感性差異和海水環(huán)境的復(fù)雜性等因素,海水水質(zhì)基準(zhǔn)研究仍有諸多方面需要深入研究,以完善方法學(xué)體系,包括諸如鹽度、有機(jī)質(zhì)、溶解氧和p H等環(huán)境要素對毒性結(jié)果的影響等。尤其在氣候變化的作用下,鹽度、溫度和p H的變化,對污染物質(zhì)的毒性作用過程、機(jī)制、毒性效應(yīng)等產(chǎn)生的影響,將是海水水質(zhì)基準(zhǔn)面臨的新挑戰(zhàn)。

(4)使用單物種和單化合物的實驗室毒性試驗來推導(dǎo)水質(zhì)基準(zhǔn)常常飽受詬病,因為這樣的實驗無法詮釋現(xiàn)場多重壓力作用下的效應(yīng)。對17種主要人類活動 (包括化學(xué)污染)的強(qiáng)度和分布特征研究表明,世界大洋的任何一個地方都疊加有至少5種人類活動的影響[9]。美國河流調(diào)查的結(jié)果表明,半數(shù)以上的樣品中含有至少5種農(nóng)藥[10]。目前文獻(xiàn)報道中混合物的毒性研究報道很少,即使有也只能研究實際環(huán)境中的極少一部分的混合物。研究證明,由單個目標(biāo)污染物的暴露試驗所導(dǎo)出的水質(zhì)基準(zhǔn),可以保護(hù)生態(tài)系統(tǒng),但問題是如果目標(biāo)污染物A和B表現(xiàn)出加和 (或協(xié)同或拮抗)毒性作用,那如何在水質(zhì)基準(zhǔn)的推導(dǎo)中體現(xiàn)這種復(fù)合效應(yīng)呢?針對多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的研究顯示,具有芳烴受體(aryl hydrocarbon receptor,AHR)激動劑的PAHs與細(xì)胞色素P4501A(CYP1A)抑制劑聯(lián)合作用,可誘導(dǎo)魚體的發(fā)育畸形,導(dǎo)致胚胎和子魚出現(xiàn)藍(lán)囊綜合征(blue sac disease,BSD),呈現(xiàn)協(xié)同的毒性效應(yīng),指出現(xiàn)有基于相加效應(yīng)的毒性當(dāng)量(TEQ)PAHs風(fēng)險評價模型可能低估了其實際風(fēng)險[11]。目前在水質(zhì)基準(zhǔn)的推導(dǎo)中,所有的聯(lián)合作用研究均處于探討階段,理想的情況是逐一導(dǎo)出每一種混合物的基準(zhǔn)值,但這實際上是不可能做到的。如果混合物中各個化合物間的相互作用機(jī)制是未知的,可采用簡單的加和作用模型。但是,若知道其間的作用是拮抗或者協(xié)同,那問題就比較復(fù)雜了。因此,要降低導(dǎo)出的基準(zhǔn)值的不確定性,勢必要對污染物的聯(lián)合效應(yīng)及其作用機(jī)制加以研究。

4.4 以科學(xué)的、區(qū)域海水水質(zhì)基準(zhǔn)研究為基礎(chǔ)修訂我國海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

由于缺乏主要參考依據(jù)——完善的海水水質(zhì)基準(zhǔn)技術(shù)體系,大多依據(jù)世界發(fā)達(dá)國家的水質(zhì)基準(zhǔn)資料,使得我國制訂的現(xiàn)行海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)缺乏科學(xué)依據(jù)和區(qū)域針對性。直接采用國外數(shù)據(jù)不能客觀地反映我國海洋環(huán)境質(zhì)量的真實情況,進(jìn)而導(dǎo)致我國海洋環(huán)境管理不能達(dá)到預(yù)期的效果。因此,應(yīng)在開展海洋環(huán)境污染過程和生態(tài)毒理效應(yīng)研究的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)開展符合我國海洋生物區(qū)系特征的海水水質(zhì)基準(zhǔn)研究,根據(jù)我國現(xiàn)階段的環(huán)境保護(hù)目標(biāo)以及海洋環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀,進(jìn)行海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的修改研究工作,以達(dá)到為我國海洋環(huán)境管理和污染防治提供技術(shù)支撐,整體提升我國海洋環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究水平和國際地位的目標(biāo)。

[1] 馬德毅,王菊英,洪鳴,等.海洋環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)研究方法學(xué)淺析[M].北京:海洋出版社,2011:4-6.

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國家海洋局海洋公益性行業(yè)科研專項(200805090).