基于生物毒性效应的再生水补给河道生态风险评价研究

来源 :清华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lionschen2009
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在我国水资源短缺的形势下,再生水已被日益广泛地用作补给河湖的替代水源。然而,再生水中的大量有毒有害物质可能会对其补给的河湖生态系统产生长期性、累积性的不利影响。由于再生水污染物成分复杂、不完全可知且可能存在相互作用,如何评价再生水补给河湖的生态风险,既是一个科学问题,也是再生水安全利用和风险管理中亟需解决的一个现实难题。本研究针对再生水补给河道的生态风险综合评价问题,应用现代水质生物检测技术,构建基于成组毒性效应的再生水补给河道生态风险评价方法。研究筛选了能够最大程度表征再生水中有毒有害物质的三类水质毒性效应指标,即雌激素效应、神经毒性和遗传毒性。利用三类毒性效应当量物质对不同物种的毒性数据构建物种敏感度分布(Species Senvitivity Distribution,SSD)模型,开展效应评价。通过地表水体水质监测,构建暴露评价模型,模拟三类毒性效应当量物质在水体中的变化规律。再生水补给河道的生态风险表征为一定暴露下水生生态系统中受影响物种的比例。本研究以北京市清河再生水厂补给清河肖家河段为例,构建基于北京市约430个本地物种的SSD模型,评价再生水补给河流的生态风险,并研究上游来水水量、水质以及再生水处理工艺对生态风险的影响,据此分析生态风险管理的对策建议。考虑SSD模型的不确定性,在再生水补给河道的入口断面处,雌激素效应物质、神经毒性物质和遗传毒性物质引起的生态风险为0~0.064、0.403~0.693和0.259~0.304,三类毒性效应物质引起的联合生态风险为0.598~0.780。与无再生水补给的情景相比,再生水补给未显著增加生态风险,并且在上游来水水质较差时能降低生态风险。以保护95%物种为目标,Burr III分布模型的模拟结果表明,在现状水质条件下,上游来水水量越大,再生水补给断面下游不能达标的河段越长;上游来水水质改善可以显著降低生态风险;超滤和臭氧工艺出水能够降低生态风险,而氯消毒工艺出水可能增加生态风险。可行的生态风险管理措施包括设定考虑上游来水量季节变化的混合区,识别引起各种毒性效应的污染物来源并做好污染源头控制,改进消毒工艺或增加其他深度处理工艺等。
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