ALT模型在海洋污染事故漁業資源損失評估中的應用

蘇循華 張善偉

摘要：本文介紹了由急性毒性試驗數據推導慢性毒性的ALT方法，并利用ATL方法計算苯乙烯對中國對蝦和鹵蟲的LC50、NOEC和ACR值。與已報道的其他海洋動物相比，中國對蝦對苯乙烯更加敏感，結合中華人民共和國生活飲用水水質標準等對苯乙烯的規定，表明將苯乙烯對中國對蝦的365d LC01值0.093mg/L作為苯乙烯對海洋生物的NOEC參考值是合理的。本文首次將ALT方法應用于海洋污染事故漁業資源損失評估中，為無環境質量標準的化學品泄露事故漁業資源損失快速評估提供一種新的NOEC計算方法。

關鍵詞：漁業資源損失;苯乙烯;慢性毒性;ALT;NOEC;ACR

1 前言

隨著國際貿易的發展，海上化學品運輸中泄漏事故不斷增加。據US EPA統計近五年來美國海域發生的泄漏事故每年均超過四千次，我國海域也頻有發生。按照“誰污染誰治理誰損害誰賠償”的原則，應依法對污染事故所造成的海洋生態環境和經濟損失進行賠償，其中漁業資源損失賠償是重要組成部分。為此，我國頒布了《漁業污染事故經濟損失計算方法》（GB/T 21678-2008）。據此計算漁業資源損失量，關鍵在于確定污染面積、漁業資源密度和漁業資源損失率。污染面積是根據超過《漁業水質標準》（GB 11607-1989）或《海水水質標準》（GB 3097-19997）Ⅱ類水質標準確定的。大多數的污染泄漏化學品，尚沒有環境質量標準，需根據化學品的毒性試驗數據類推，即找到這種化學品的無可見效應濃度（NOEC）來代替環境質量標準。NOEC有幾種確定方法，直接根據慢性毒性試驗獲得或根據安全系數法（acute-to-chronic ratio，ACR）推導。直接根據慢性毒性試驗獲得NOEC是比較可靠的，但慢性毒性試驗需要時間較長，通常魚類需要3個月以上;ACR法根據化學品的半數致死濃度（LC50）或半數效應濃度（EC50）除以ACR值計算得到NOEC。但是由于化學品的理化性質和生物蓄積能力等存在差異，對同種生物具有相同LC50/EC50的兩種化學品往往會具有不同慢性毒性效應，可見利用ACR方法推導NOEC具有較大的不確定性。針對ACR的缺點，Sun等[]提出了由急性毒性試驗數據推導慢性毒性的加速壽命測試（Accelerate life testing，ALT）方法，并開發了應用程序軟件。ALT方法既能夠避免慢性毒性試驗周期長、花費大的限制，又能克服ACR方法準確性低的缺點。因此，本文以2001年我國長江口外“大望”輪與香港“大勇”輪相撞苯乙烯泄露事故為例，首次將ALT方法應用在海洋污染事故漁業資源損失評估中，這將為無環境質量標準的化學品泄露事故漁業資源損失快速評估提供一種新的NOEC計算方法。

2 材料與方法

2.1 苯乙烯急性毒性試驗及數據

為估算苯乙烯對海洋生物的NOEC，收集了苯乙烯對鹵蟲的急性毒性數據[]，并以中國對蝦為試驗對象，進行了苯乙烯對中國對蝦的96h急性毒性試驗，實驗材料與方法采用靜水式試驗方法。試驗苯乙烯暴露濃度為1mg/L、1.8mg/L、3.2mg/L、5.6mg/L、10mg/L、17.5mg/L，每個40L玻璃水族箱投中國對蝦仔蝦50尾，暴露24h、48h、96h后統計仔蝦死亡數。

2.2? ALT模型和LC50、NOEC、ACR等指標計算方法

根據ALT參數估計結果，計算不同暴露時間和風險水平的LCp值，通常將p為1%的長期暴露LC01值作為NOEC估算值。

3 結果與分析

3.1 苯乙烯對中國對蝦和鹵蟲的急性毒性效應

苯乙烯對中國對蝦和鹵蟲的急性毒性試驗

3.2 苯乙烯對中國對蝦和鹵蟲的LC50、ACR值

根據急性毒性試驗結果表1，利用ALT模型計算苯乙烯對中國對蝦和鹵蟲LC50，96hLC50分別為6.23mg/L和20.23mg/L。可見苯乙烯對中國對蝦的急性毒性比鹵蟲更強。

3.4 苯乙烯對中國對蝦和鹵蟲的NOEC值

根據急性毒性試驗結果表1，利用ALT模型計算得到在1%的風險水平上LC01（表3），苯乙烯對中國對蝦和鹵蟲365d LC01分別為0.093mg/L（0.022～0.19mg/L）和0.65mg/L（0.20～1.78mg/L）。

4 討論與結論

4.1 估算苯乙烯NOEC的幾種方法比較分析

根據急性毒性試驗結果，利用ALT模型計算得到苯乙烯對中國對蝦和鹵蟲96hLC50分別為6.23mg/L和20.23mg/L，與苯乙烯對其他海洋生物急性毒性（表4）相比，苯乙烯對中國對蝦的LC50值明顯低于Americamysis bahia、中華絨毛蟹、雜色鳉、牙鲆、鹵蟲。苯乙烯對中國對蝦7d LC01=0.51值低于紫貽貝以及嬌扁隆頭魚7d SC=2。以上結果表明中國對蝦比已報道的其他海洋動物對苯乙烯更為敏感。因此從保護大部分海洋生物和敏感物種的角度考慮，苯乙烯對中國對蝦NOEC值可作為制定苯乙烯安全濃度的參考依據。由于中國對蝦的平均生殖周期為1年，綜合考慮苯乙烯的急慢性毒性效應及理化性質，我們認為苯乙烯對中國對蝦365d LC01值0.093mg/L（0.022～0.19mg/L）作為NOEC值較為合適。

Cushman[]等報道苯乙烯對淡水綠藻月牙藻的96h EC50為0.72 mg/L，是目前為止已報道的對苯乙烯最敏感的海洋生物，因此，加拿大環保局將0.72 mg/L定為苯乙烯的臨界毒性閾值，除以因子10得出無影響閾值的估計值0.072 mg/L，并將該ENEV指定為臨時的加拿大水質水生生物保護閾值，其與本次以中國對蝦估算的NOEC值較接近。此外，苯乙烯對中國對蝦的LC01估算值0.093 mg/L，嚴于國際衛生組織飲用水水質基準值和中華人民共和國生活飲用水水質標準GB5479-2006苯乙烯標準值0.02 mg/L，而與US EPA飲用水標準值0.1mg/L非常相近。因此，從環境管理的角度看，將0.093mg/L作為苯乙烯對海洋生物的NOEC參考值是合理的。

4.2 應用與展望

2001年事故發生于長江口漁場的“大望”輪與香港“大勇”輪相撞，泄露苯乙烯638噸污染擴散半徑達20海里左右。為正確評估此次污染泄露事故造成的漁業資源損失，需根據GB 11607-1989或GB 3097-1997Ⅱ類水質標準確定苯乙烯污染的海域面積，但GB 11607-1989和GB 3097-1997尚沒有苯乙烯標準。故找到苯乙烯的NOEC值來代替環境質量標準至關重要。本文首次利用ALT方法，確定了苯乙烯對中國對蝦365d LC01值0.093mg/L（0.022～0.19mg/L）作為NOEC值較為合適，這為無環境質量標準的化學品泄露事故漁業資源損失快速評估提供一種新的NOEC計算方法，而且這種方法簡單快速、可靠。一般來說，用慢性毒性試驗方法確定NOEC比較準確，但是周期較長花費較高，不利于污染事故損失的及時評估，同時很多生物不適宜于長期培養而影響試驗結果的可靠性。因此，很多文獻以ACR方法估算NOEC，即將該毒物對生物的48h或96h LC50值除以ACR作為NOEC的預測值。但該方法忽視了毒物對生物毒性的時間效應關系，Raimondo等[]計算了456組ACR值，發現ACR最大值和最小值之間相差數十倍，故具有較大的不確定性。與傳統方法相比，ALT方法只利用急性毒性試驗數據，不僅節約了時間和成本，而且能較好地擬合毒物的劑量效應關系與時間效應關系，因而具有更高的數據可靠性。Sun等[1] 將26個急性毒性試驗的LC01估算值與基于慢性毒性試驗獲得的MATC進行比較，發現兩者95%的置信區間重合概率為85%;Barron等[]根據USEPA的156組急性毒性試驗數據估算的LC01值，與慢性毒性試驗獲得的NOEC進行比較，發現其準確度為69%。因此，我們認為ALT方法將在海洋污染事故漁業資源損失評估中具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1] Sun K等.Predicting chronic lethality of chemicals to fishes from acute toxicity data：Theory of accelerated life testing.Environ.Toxicol.Chem.1995，14：1745-1752.

[2] 劉科偉.船載散裝化學品泄漏對海洋環境與生態損害評估研究[C].大連：大連海事大學，2009.

[3] Cushman J R等.Ecotoxicity Hazard Assessment of Styrene.Ecotoxicol.Environ.Saf.，1997，37：173-180

[4] Raimondo S等.Determinants of variability in acute to chronic toxicity ratios for aquatic invertebrates and fishes.Environ.Toxicol.Chem.，2007，26：2019-2023.

[5] Barron MG，Raimondo S.et al.Accuracy of chronic aquatic toxicity estimates determined from acute toxicity date and two time-response models.Environ.Toxicol.Chem.，2008，27：2196-2205.

（作者單位：1.日照職業技術學院;2.日照市虎山鎮虎山中學）