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以不变应万变:盐度波动河口水体重金属生态风险统一预测模型的研究新进展
发布时间:2020年11月06日 点击数:

近期,极速飞艇谭巧国副教授课题组建立一种新的动力学模型,能够用于预测盐度波动的河口水体中重金属镉的生态风险。这一成果于2020年10月15日以“Predicting Risks of Cadmium Toxicity in Salinity-Fluctuating Estuarine Waters Using the Toxicokinetic–Toxicodynamic Model”为题,在线发表于环境科学与工程领域的高水平期刊Environmental Science & Technology。

盐度是影响河口水体重金属生态风险的主要因素。河口水体中盐度快速而连续地波动,且不同河口不同区域呈现出各异的波动幅度和模式,这为评估特定时间和地点的河口水体重金属毒性风险,以及科学制定河口水体重金属水质基准带来困难。

谭巧国课题组的研究从一定程度上解决了这一难点,他们建立的模型能够预测任意盐度波动条件下重金属镉的毒性。研究中,以九龙江河口的优势底栖物种光滑河蓝蛤(Potamocorbula laevis)为测试生物。首先基于毒代-毒效动力学模型框架,在稳定盐度和波动盐度下测定镉生物积累和毒性。然后,对恒定盐度下获取的模型参数进行插值,确认插值法预测盐度波动条件下镉生物积累和毒性的可行性。最后,在模型框架中集成生物配体模型,使模型能够预测任意盐度任意镉浓度条件下镉的生物累积和毒性。

图1 镉生物累积预测建模过程。恒定和波动盐度条件下光滑河蓝蛤中重金属镉的生物积累

图2 镉毒性预测建模过程。恒定和波动盐度条件下光滑河蓝蛤中镉的生物毒性

图3 模型预测能力应用举例。三种盐度波动情景下镉对生物的无效应浓度(No-effect concentration)的预测,无效应浓度可用于水质基准制定

该模型能够用于预测波动盐度条件下镉的致毒浓度和无效应浓度。结合九龙江河口盐度监测数据,模型推导出该河口典型区域中镉对光滑河蓝蛤的无效应浓度为2.0–3.1μg/L。

论文所搭建的模型框架可推广至其他重金属及其他河口生物,模型预测值还可以为河口水体中重金属水质标准制定提供科学依据。

上述研究得到国家自然科学基金面上项目 (41977347, 21477099)及厦门大学校长基金(20720190099)的资助。

论文链接Guangbin Zhong, Shunhua Lu, Rong Chen, Nengwang Chen, and Qiao-Guo Tan*. Predicting Risks of Cadmium Toxicity in Salinity-Fluctuating Estuarine Waters Using the Toxicokinetic–Toxicodynamic Model. doi10.1021/acs.est.0c06644.

 

 

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