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我国流域铜的长期水质基准预测模型研究——MLR vs. BLM

邵美晨 杨晓玲 王梦晓 穆云松 白英臣 吴丰昌

邵美晨, 杨晓玲, 王梦晓, 穆云松, 白英臣, 吴丰昌. 我国流域铜的长期水质基准预测模型研究——MLR vs. BLM[J]. 环境科学研究.
引用本文: 邵美晨, 杨晓玲, 王梦晓, 穆云松, 白英臣, 吴丰昌. 我国流域铜的长期水质基准预测模型研究——MLR vs. BLM[J]. 环境科学研究.
Prediction Model for Setting Long-term Water Quality Criteria of Copper in Chinese River Basins: MLR vs. BLM[J]. Research of Environmental Sciences.
Citation: Prediction Model for Setting Long-term Water Quality Criteria of Copper in Chinese River Basins: MLR vs. BLM[J]. Research of Environmental Sciences.

我国流域铜的长期水质基准预测模型研究——MLR vs. BLM

基金项目: 国家自然科学基金面上项目

Prediction Model for Setting Long-term Water Quality Criteria of Copper in Chinese River Basins: MLR vs. BLM

Funds: National Natural Science Foundation of China
  • 摘要: 实际水环境中金属的毒性效应受多种环境要素的复合影响,利用模型定量表征金属形态和生物有效性是制定“原位”水质基准和风险评估的前提和基础。国际上推荐使用的生物配位体模型(Biotic Ligand Model,BLM)因物种局限性和建模过程不透明性,限制了在水质管理中的推广应用。本研究拟在已有生物配位体理论基础上,基于我国本土物种的慢性毒理学数据,通过水环境参数的精简优化,建立与BLM模型功能相当、且预测准确度更高的水质基准校验方法。以BLM模型最早开展研究的铜为例,选择溶解性有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)、硬度(Hardness,H)和pH三个环境参数,采用含有交互项的多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)方法,发现我国4门22种水生生物的慢性毒性终点与H、pH和DOC的对数呈显著正相关(r2=0.5531,F=61.23,p<0.0001AIC=0.9457,BIC=23.43)。与BLM模型相比,基于MLR获得的校验模型预测准确率(RFx,2.0)提升了20%,残差分析的等级评分为0.739(MLR)和0.466(BLM)。通过对环境参数进行梯度化赋值,计算22种水生生物的毒性预测值,发现Sigmoidal-Weibull函数对物种敏感度分布(Species Sensitivity Distributions,SSDs)曲线的拟合效果最佳,并在此基础上获得三参数耦合的铜长期基准校验方程(R2 = 0.9902,RMSE = 0.04106,F = 7238,p < 0.001)。研究成果不仅为“因地制宜”制定流域铜的保护水生生物基准提供可能,而且为其他金属的水生态风险防控提供科学依据和技术支撑,助力流域水质管理的差异化和精准化。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-26
  • 录用日期:  2023-01-12
  • 修回日期:  2022-12-30
  • 网络出版日期:  2023-02-16

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