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水质基准是制定水体环境质量标准的基础,是预测、评价、控制和治理水体污染的重要科学依据。水质基准反映的是污染物在水体中最大可接受浓度的科学信息,并没有纳入社会、经济和技术等方面的因素。因此,开展我国水质基准的研究和特定典型水体污染物水质基准值的研制,对于保护我国水体生物多样性、整个水生生态系统结构与功能和改善水体环境质量方面具有重大意义。BTEX污染物(苯、甲苯、乙苯和二甲苯的三种同分异构体的统称)是重要的化工溶剂和大量化工产品的原料,具有广泛的工业及商业用途。但是,在石油工业生产过程中的溢出和泄漏,造成了严重的BTEX污染。BTEX污染物具有较高毒性,进入水体后对生态系统、水生生物和人类健康造成极大的威胁。
本文在比较研究了各发达国家和国际组织建立水质基准的科学理论和技术方法上基础上,选择USEPA“推导保护水生生物及其用途的数值型国家水质基准的技术指南”为主要指导方法,收集了大量水生生物的急慢性毒性数据,开展了大量水生动物的单一急性和联合毒性研究,推导出了BTEX污染物的基准最大浓度(CMC)、基准连续浓度(CCC)和基准联合浓度(CJC),并最终建立了基于水生动物的我国BTEX水质基准。在推导BTEX基准最大浓度时,收集了已有的BTEX关于水生动物的急性毒性数据,并开展了甲苯、乙苯和二甲苯对斑马鱼(Brachydanio rerio)、细足米虾(Caridina nilotica gracilipes)、羽摇蚊幼虫(Chironomus plumosus larvae)和萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus Pallas)的急性毒性实验。运用毒性百分数排序法、物种敏感度分布曲线法和评价因子法,计算了基准最大浓度。在比较各方法的优缺点之后,本文确定基于物种敏感度分布曲线法所推导出的BTEX基准最大浓度,分别为1.49、2.1、0.72和0.95 mg/L。在推导BTEX基准连续浓度时,忽略了BTEX污染物的生物富集效应和植物毒性效应。BTEX慢性毒性数据均来自USEPA ECOTOX毒性数据库,基于急性慢性比,得出了BTEX基准连续浓度分别为0.81、0.45、0.22和0.13 mg/L。在推导BTEX基准联合浓度时,利用浓度相加模型,基于等效线图法、等毒性溶液法、毒性单位法、相加指数法和混合毒性指数法,开展了BTEX所组成的二元和三元混合物对两种水生动物细足米虾(Neocaridina denticulatasinensis)和羽摇蚊幼虫(Chironomus plumosus larvae)的联合毒性试验。结果表明,BTEX污染物的联合作用主要表现为相加作用,并基于评价因子法,得出了BTEX基准联合浓度为4.53mg/L。