一种基于剂量-效应关系的水体污染物毒性表征方法技术

本发明专利技术提出一种基于剂量

【技术实现步骤摘要】
一种基于剂量
‑
效应关系的水体污染物毒性表征方法


[0001]本专利技术属于水质检测
，特别涉及一种基于剂量
‑
效应关系全曲线特征的水体污染物毒性表征方法

技术介绍

[0002]水是生命之源、生产之要、生态之基。随着我国社会经济及工农业的高速发展，来自于工业生产、农业生产及人们日常生活中的大量重金属污染物、有机污染物、农药及个人护理品、抗生素等新型污染物进入环境，导致我国水体污染问题日益严峻，各类水体水质不断恶化，突发性水污染事件频繁暴发。进入水体中的不同类污染物不但会改变水环境，同时对水生生物还具有毒性效应，会对水生生物的正常生长与繁殖及各项生理代谢过程产生重要影响，从而对整个水生态系统构成严重威胁。因此水体污染物毒性的快速、准确检测对保障水环境质量安全、评估水生态环境风险具有十分重要的现实意义。
[0003]近年来，根据毒性污染物对水生生物如鱼类运动性能与死亡率、蚤类繁殖速率与死亡率、发光细菌的发光特性、藻类的生长速率与光合活性等方面的影响以及相应水生生物各项生理指标对毒性污染物的响应特性，逐渐发展了以鱼类、蚤类、发光细菌类、藻类为受试生物的多种水体污染物毒性检测方法。但是，无论是以鱼类的运动性能或死亡率、蚤类的繁殖速率或死亡率、发光细菌的发光强度、藻类的生长速率或光合活性作为污染物的毒性响应指标，在水体污染物毒性的表征方面，通常是以毒性污染物胁迫下受试生物毒性响应指标抑制率与污染物浓度间的剂量
‑
效应关系曲线中某一点的效应浓度ECx(即引起毒性响应指标产生x％抑制效果时所对应的污染物的浓度值)对污染物的毒性大小进行判断，据此对不同污染物的毒性进行对比。然而，当所选择的毒性效应点不同时，毒性污染物间的对比结果可能会出现不一致的现象。例如对物质A与物质B的毒性进行比较，如选取EC
20
值作为毒性大小的判断依据，有可能物质A的毒性大于物质B的毒性(即物质A的EC
20
值小于物质B的EC
20
值)，而当选取EC
50
值作为毒性大小的判断依据时，则可能物质A的毒性等于物质B的毒性(即物质A的EC
50
值等于物质B的EC
50
值)，或者是物质A的毒性小于物质B的毒性(即物质A的EC
50
值大于物质B的EC
50
值)。因此当所选的效应点不同时，污染物毒性的表征结果可能会出现不相一致的情况。由此可见，以受试生物毒性响应指标抑制率与污染物浓度间的剂量
‑
效应关系曲线中的单点信息进行污染物的毒性表征具有一定的片面性，不能准确确定污染物的毒性大小，进而无法实现不同污染物间毒性强弱的准确对比与分析。
[0004]因此针对上述问题，建立一种水体污染物毒性准确的表征方法以准确判断污染物的毒性大小，对于水环境质量检测与评价及水生态环境风险评估具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于剂量
‑
效应关系的水体污染物毒性表征方法，该方法以受试生物毒性响应指标抑制率与污染物浓度间的剂量
‑
效应关系曲线的全曲线特征(包括最低效应浓度、最低效应浓度所对应的毒性响应指标抑
制率、最高效应浓度、最高效应浓度所对应的毒性响应指标抑制率、最低效应浓度与最高效应浓度间的全曲线斜率)为变量共同构建毒性表征参数，以此确定污染物毒性的大小，解决仅依靠剂量
‑
效应关系曲线中单点效应浓度信息对污染物毒性进行判断较为片面，无法准确评估污染毒性大小的问题。
[0006]本专利技术的技术方案为：一种基于剂量
‑
效应关系的水体污染物毒性表征方法，具体包括以下步骤：
[0007]步骤1：开展不同浓度C1、C2、C3、......、C
n
污染物对受试生物的暴露实验，n为浓度的种类，暴露于每一浓度污染物的受试生物样品及非暴露下空白对照样的平行样均设置为m个；在暴露时间t时，准确测量不同浓度C1、C2、C3、......、C
n
污染物胁迫下受试生物m个平行样的毒性响应指标[(P1‑1、P1‑2、......、P1‑
m
)、(P2‑1、P2‑2、......、P2‑
m
)、(P3‑1、P3‑2、......、P3‑
m
)、......、(P
n
‑1、P
n
‑2、......、P
n
‑
m
)]及非暴露下空白对照样m个平行样的毒性响应指标P0‑1、P0‑2、......、P0‑
m
；利用求平均值法分别计算每一浓度C1、C2、C3、......、C
n
污染物胁迫下受试生物的毒性响应指标的平均值和非胁迫下空白对照样的毒性响应指标的平均值
[0008]步骤2：根据获得的值和值，分别计算不同浓度C1、C2、C3、......、C
n
污染物胁迫下受试生物毒性响应指标的抑制率IR1、IR2、IR3、......、IR
n
；
[0009]步骤3：建立该污染物在暴露时间t时污染物浓度C1、C2、C3、......、C
n
与受试生物毒性响应指标抑制率IR1、IR2、IR3......IR
n
间的剂量
‑
效应定量关系曲线；
[0010]步骤4：采用单因素方差分析和Dunnett事后多重检测方法获取污染物的最低效应浓度EC
min
及其所对应的毒性响应指标的抑制率IR
min
；
[0011]步骤5：采用单因素方差分析和Dunnett事后多重检测方法获取污染物的最高效应浓度EC
max
及其所对应的毒性响应指标的抑制率IR
max
；
[0012]步骤6：获取剂量
‑
效应定量关系曲线中最低效应浓度EC
min
与最高效应浓度EC
max
之间曲线的全曲线斜率K，其表示毒性响应指标P的抑制情况随污染物浓度增加而变化的快慢程度；
[0013]步骤7：以污染物浓度C1、C2、C3、......、C
n
与毒性响应指标抑制率IR1、IR2、IR3......IR
n
间的剂量
‑
效应定量关系曲线的全曲线斜率K、最低效应浓度EC
min
及其所对应的抑制率IR
min
、最高效应浓度EC
max
及其所对应的抑制率IR
max
为变量，根据公式1所建立水体污染物毒性的表征参数模型计算污染物毒性的表征参数TI：
[0014][0015]其中，TI表示污染物的毒性强度。
[0016]有益效果：
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于剂量
‑
效应关系的水体污染物毒性表征方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：开展不同浓度C1、C2、C3、......、C
n
污染物对受试生物的暴露实验，n为浓度的种类，暴露于每一浓度污染物的受试生物样品及非暴露下空白对照样的平行样均设置为m个；在暴露时间t时，准确测量不同浓度C1、C2、C3、......、C
n
污染物胁迫下受试生物m个平行样的毒性响应指标[(P1‑1、P1‑2、......、P1‑
m
)、(P2‑1、P2‑2、......、P2‑
m
)、(P3‑1、P3‑2、......、P3‑
m
)、......、(P
n
‑1、P
n
‑2、......、P
n
‑
m
)]及非暴露下空白对照样m个平行样的毒性响应指标P0‑1、P0‑2、......、P0‑
m
；利用求平均值法分别计算每一浓度C1、C2、C3、......、C
n
污染物胁迫下受试生物的毒性响应指标的平均值和非胁迫下空白对照样的毒性响应指标的平均值步骤2：根据获得的值和值，分别计算不同浓度C1、C2、C3、......、C
n
污染物胁迫下受试生物毒性响应指标的抑制率IR1、IR2、IR3、......、IR
n
；步骤3：建立该污染物在暴露时间t时污染物浓度C1、C2、C3、......、C
n
与受试生物毒性响应指标抑制率IR1、IR2、IR3......IR
n
间的剂量
‑
效应定量关系曲线；步骤4：采用单因素方差分析和Dunnett事后多重检测方法获取污染物的最低效应浓度EC
min
及其所对应的毒性响应指标的抑制率IR
min
；步骤5：采用单因素方差分析和Dunnett事后多重检测方法获取污染物的最高效应浓度EC
max
及其所对应的毒性响应指标的抑制率IR
max
；步骤6：获取剂量
‑
效应定量关系曲线中最低效应浓度EC
min
与最高效应浓度EC
max
之间曲线的全曲线斜率K，其表示毒性响应指标P的抑制情况随污染物浓度增加而变化的快慢程度；步骤7：以污染物浓度C1、C2、C3、......、C
n
与毒性响应指标抑制率IR1、IR2、IR3......IR
n
间的剂量
‑
效应定量关系曲线的全曲线斜率K、最低效应浓度EC
min
及其所对应的抑制率IR
min
、最高效应浓度EC
max
及其所对应的抑制率IR
max
为变量，根据公式1所建立水体污染物毒性的表征参数模型计算污染物毒性的表征参数TI：其中，TI表示污染物的毒性强度。2.根据权利要求1所述的一种基于剂量
‑
效应关系的水体污染物毒性表征方法，其特征在于，所述步骤1中，开展不同浓度污染物的暴露实验，具体为：将受试生物均分为m组，每组n+1份，其中每组中的1份受试生物用于配制空白对照样，另每组中的n份受试生物分别暴露于具有不同浓度C1、C2、C3......C
n
的同一污染物中，从而使得暴露于每一浓度污染物的受试生物样品的平行样数目为m，非暴露下空白对照样的平行样数目也为m；对于每一浓度污染物胁迫下的受试生物样品及空白对照样品，样品的最终体积相同，样品中受试生物的数量也相同。3.根据权利要求1所述的一种基于剂量
‑
效应关系的水体污染物毒性表征方法，其特征在于，步骤1中，每一浓度C1、C2、C3、......、C
n
污染物胁迫下受试生物的毒性响应指标的平
均值根据如下公式2计算获得，非胁迫下空白对照样的毒性响应指标平均值根据如下公式3计算获得：根据如下公式3计算获得：式中，为浓度为C
n
的污染物胁迫下受试生物的毒性响应指标的平均值。4.根据权利要求1所述的一种基于剂量
‑
效应关系的水体污染物毒性表征方法，其特征在于，所述步骤2中，不同浓度C1、C2、C3、......、C
n
污染物胁迫下受试生物毒性响应指标的抑制率IR1、IR2、IR3、......、I...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘婷婷，赵南京，殷高方，谭小璇，汪颖，盛若愚，叶紫琪，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：