[发明专利]一种基于生物组的水体富营养化修复材料的生态毒理评价方法

说明书

本发明公开了属于水环境生态领域的一种基于生物组的水体富营养化修复材料的生态毒理评价方法。本发明将水生食物链中不同营养等级的生物作为一个成组生物毒性测试系统，将水体修复材料的生物降解性同水生生物对该材料的毒理响应相结合，考察该材料对水生生物的综合毒性效应。本发明相对于单一物种毒性测试更加全面，将各种不同生物毒性测试终点所获得数据通过模型公式转化成一个可以量化的数值，便于比较不同材料对水生食物链的毒性。

技术领域

本发明涉及一种水环境生态风险的评估方法，具体涉及一种基于生物组的水体富营养化修复材料的生态毒理评价方法。

背景技术

近年来，湖泊及河流中富营养化及有害藻华的爆发已经成为我国水环境所面临的重要问题。根据《2017年中国环境状况公报》显示目前我国重点监测的60个大型湖泊水库中有17个处于富营养化状态。水体中过量的氮磷和底泥内源释放的营养盐刺激藻类的大量繁殖，使水体原有生态系统失去平衡，水质严重恶化，水体中藻毒素含量急剧增加，对饮用水的安全构成严重威胁。2015年4月国务院出台《水污染防治行动计划》，提出到2020年我国重点淡水湖泊太湖、巢湖、滇池富营养化水平有所好转。消除水体富营养化的关键在于消除水体中过量的氮磷，抑制湖泊底泥中营养盐的释放。湖泊地质工程技术(Lake geo-engineering)在水体富营养化及污染底泥的修复上得到了广泛应用。该技术采用改性粘土矿物(土壤、沙子、沸石或膨润土等)材料、工业副产品、金属盐类(铝盐和铁盐)等作为絮凝剂，将水体中大量繁殖的藻类和氮磷污染物等通过絮凝沉降作用沉降到底泥表面，提高水体透明度，再通过原位覆盖技术(土壤、锁磷剂、细沙、活性炭或沸石等)对沉积物进行覆盖，抑制藻类絮体和底泥中氮磷营养盐的释放，改善沉积物表层的氧化还原环境，促进水生植物的恢复，改善水体富营养化状态。但是，絮凝剂和覆盖材料作为一种外源性物质进入水体，其对水生生态系统的安全性影响受到越来越多的关注。很多国内外的研究表明，化学物质的添加，会对某些生物物种会产生一定的毒理效应，造成不良影响。因此对水体富营养化修复中使用的各种矿物或者天然材料进行生态毒理学评价，选择性能优良且毒性较低的材料就变得十分必要。

传统的水生生物毒理评价方法往往是将单一受试生物置于不同浓度的受试物中测定其毒理学数据(急性毒性、慢性毒性等)。例如，用青鳉鱼对水质毒性进行测试(CN201110022430)；利用浮萍对水中重金属进行生物毒性评价(CN201110349187)；利用摇蚊幼虫(CN201310294055)和河蚬(CN201310409686)对沉积物的生态毒性进行评价。但是这些测试方法得到的毒性数据不能反映该物质对水环境生态系统的毒性影响，因为单一物种无法代表水生生态系统，对实际湖泊的水生生态系统保护提供的信息不够全面。近年来，科研人员采用成组生物检测系统(Bioassay battery system)对水体中污染物进行综合评价，虽然该方法相比于单物种的毒性测试能够提供更多受试物的生态毒理信息，但是由于每种生物的测试终点不同，得到的数据难以进行综合归一化处理。水生食物链是水生生态系统的重要组成部分，处于不同营养级的生物的繁殖能力和对污染物质的抵抗能力各不相同。处于食物链低端的初级生产者(浮游植物)或者初级消费者(浮游动物)如果遭到严重损害，则可能对整个食物链产生坍陷式影响。目前，对水生食物链进行整体安全性评价的方法很少，特别是进行水体富营养化修复时，构建一个综合的生态安全评价方法对水体富营养化修复材料进行生态风险评估就变得尤为重要。

发明内容

本发明提出了一种利用不同营养级的水生生物组成的食物链作为生物检测系统对湖泊修复材料进行综合生态毒理评估的方法，将食物链中不同营养级的生物对受试物的毒理响应情况(急性毒性或者慢性毒性)进行综合，通过公式计算得到该材料对食物链的综合毒性指标。

一种基于生物组的水体富营养化修复材料的生态毒理评价方法，按照如下步骤进行：