铜在实际水环境中的毒性效应受多种环境理化要素影响,识别典型环境因子进而建立生物有效性模型是获得“原位”水质基准的基础.国际上广泛应用的生物配位体模型(biotic ligand model,BLM)在实际使用过程中有局限性.本研究旨在BLM模型的...铜在实际水环境中的毒性效应受多种环境理化要素影响,识别典型环境因子进而建立生物有效性模型是获得“原位”水质基准的基础.国际上广泛应用的生物配位体模型(biotic ligand model,BLM)在实际使用过程中有局限性.本研究旨在BLM模型的基础上,探究更适用于铜的“原位”毒性校正方法,以更少的环境因子降低环境监管过程的经济和技术成本,为“因地制宜”确定金属水质基准提供理论依据和技术支撑.同时基于4门22种水生生物的慢性毒性数据,以影响铜生物有效性的关键水化学参数为自变量,即硬度(hardness,H)、pH和溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC),采用带有交互项的3种逐步多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)方法建模,从9个模型中筛选出最佳预测模型〔R^(2)=0.5531,F=61.23,P<0.0001,AIC(赤池信息准则,Akaike information criterion)=0.9457,BIC(贝叶斯信息准则,Bayesian information criterion)=23.43〕.并参考我国典型流域水环境特征,正交设计216组水环境条件,对所有物种的慢性毒性值(chronic toxicity value,CTV)进行模型校正.结果表明:①以预测准确率(RFx,2.0)为评价指标,MLR模型较BLM模型提升了20%,MLR模型残差分析的等级评分也优于BLM模型.②确定最佳模型为Sigmoidal-Weibull函数(R^(2)=0.9861,F=1609,P<0.001),构建的三环境因子耦合的基准预测模型准确度高(R^(2)=0.9902,RMSE=0.04106,F=7238,P<0.001).③主要环境因子(H、pH和DOC)只使得SSD曲线水平移动〔与中心(Xc)有关〕,曲线形状无影响〔振幅(A)、指数(d)和协同系数(k)恒定〕.④在模型的适用范围内,我国流域水体中铜的长期水质基准为4.619~53.75μg/L.研究显示,基于BLM模型框架的新MLR模型,具有高稳健性和准确性,有助于体现流域水生态管理的区域性差异.展开更多
文摘铜在实际水环境中的毒性效应受多种环境理化要素影响,识别典型环境因子进而建立生物有效性模型是获得“原位”水质基准的基础.国际上广泛应用的生物配位体模型(biotic ligand model,BLM)在实际使用过程中有局限性.本研究旨在BLM模型的基础上,探究更适用于铜的“原位”毒性校正方法,以更少的环境因子降低环境监管过程的经济和技术成本,为“因地制宜”确定金属水质基准提供理论依据和技术支撑.同时基于4门22种水生生物的慢性毒性数据,以影响铜生物有效性的关键水化学参数为自变量,即硬度(hardness,H)、pH和溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC),采用带有交互项的3种逐步多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)方法建模,从9个模型中筛选出最佳预测模型〔R^(2)=0.5531,F=61.23,P<0.0001,AIC(赤池信息准则,Akaike information criterion)=0.9457,BIC(贝叶斯信息准则,Bayesian information criterion)=23.43〕.并参考我国典型流域水环境特征,正交设计216组水环境条件,对所有物种的慢性毒性值(chronic toxicity value,CTV)进行模型校正.结果表明:①以预测准确率(RFx,2.0)为评价指标,MLR模型较BLM模型提升了20%,MLR模型残差分析的等级评分也优于BLM模型.②确定最佳模型为Sigmoidal-Weibull函数(R^(2)=0.9861,F=1609,P<0.001),构建的三环境因子耦合的基准预测模型准确度高(R^(2)=0.9902,RMSE=0.04106,F=7238,P<0.001).③主要环境因子(H、pH和DOC)只使得SSD曲线水平移动〔与中心(Xc)有关〕,曲线形状无影响〔振幅(A)、指数(d)和协同系数(k)恒定〕.④在模型的适用范围内,我国流域水体中铜的长期水质基准为4.619~53.75μg/L.研究显示,基于BLM模型框架的新MLR模型,具有高稳健性和准确性,有助于体现流域水生态管理的区域性差异.
