一种环境污染物生态毒性效应半效浓度测算方法
专利汇可以提供一种环境污染物生态毒性效应半效浓度测算方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种环境污染物生态毒性效应半效浓度测算方法，基于单物种的毒性效应实验结果，利用种群间的生态关系构建群落模型，将处于不同营养级的、种群 水 平上的、多个反应终点结合起来，以一定污染物浓度下简化浮游群落稳态 生物 量数组(P*,Q*,R*)偏离原稳态生物量数组(P0,Q0,R0)的程度作为判据，计算污染物生态毒性效应半效浓度。本发明考虑了污染物毒性效应的生态相关性，从而提高了测算的准确性、科学性；本发明还能够充分利用现有的大量单物种毒性效应实验数据，节约 费用 。，下面是一种环境污染物生态毒性效应半效浓度测算方法专利的具体信息内容。
1.一种环境污染物生态毒性效应半效浓度测算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1），进行单藻培养体系毒性效应实验，计算不同污染物浓度下微藻种群的内禀增长率、环境容纳量；
步骤2），进行浮游动物种群毒性效应实验，计算不同污染物浓度下浮游动物的存活率、繁殖速率、内禀增长率、世代时间、以及不同污染物浓度下浮游动物种群的雌体抱卵率和种群增殖率，并以此为反应终点分析污染物对浮游生物种群的毒性效应；
步骤3），基于浮游生物种群毒性效应实验结果，计算各反应终点下的EC10、EC50、EC90 及其95%置信区间，分析不同反应终点下生态毒性效应的敏感性、可靠性和稳定性，确定测算生态毒性效应半效浓度即EC50的反应终点，构建种群毒性效应模型；
步骤4），进行双藻竞争实验，计算微藻的竞争抑制参数；
步骤5），进行浮游动物摄食实验，计算浮游动物对于微藻的滤水率和摄食率；
步骤6），进行浮游动物选食行为实验，计算浮游动物对于微藻的摄食选择性系数；
步骤7），构建具有竞争-摄食效应的简化浮游群落模型；
步骤8），进行浮游生物群落—毒性效应耦合模型的构建，计算稳态生物量数组(P*,Q*,R*)，并以此为反应终点进行半效浓度的测算。
2.根据权利要求1所述的环境污染物生态毒性效应半效浓度测算方法，其特征在于，所述步骤1）的具体步骤如下：
步骤1.1），以实验室繁育的微藻为对象，过滤海水添加适量营养盐作为培养液，置于培养瓶中，按照预设的培养温度、盐度、光照强度、微造初始密度、光周期在光照培养箱中培养；
步骤1.2），根据预设的污染物浓度间隔，每组设置3 个平行样；每天在显微镜下进行种类鉴定和计数，并在实验对象种群出现衰亡时结束实验；
步骤1.3），利用Logistic 生长模型拟合获得微藻内禀增长率和环境容纳量，分析污染物对微藻种群的毒性效应。
3.根据权利要求1所述的环境污染物生态毒性效应半效浓度测算方法，其特征在于，所述步骤2）的具体步骤如下：
步骤2.1），进行浮游动物单体培养：
步骤2.1.1），选择健康活泼的浮游动物成熟雌体，每个盛有培养液的产卵瓶放1 只；
步骤2.1.2），根据预设的污染物的浓度间隔，每组设置10个平行样，根据预设的培养温度在恒温下培养；每天检查计数产卵个数、孵化出的幼体数和母体存活情况，并移去幼体，同时按约1/2 的比例换培养液水，并添加饵料藻；实验到雌体死亡为止；
步骤2.1.3），计算浮游动物存活率、繁殖速率、内禀增长率、世代时间，分析污染物对浮游动物种群的毒性效应；
步骤2.2），进行浮游动物群体累计培养：
步骤2.2.1），定量移取活泼健壮、相同条件下预培养的浮游动物若干只置于盛有培养液的烧杯中；
步骤2.2.2），根据预设的污染物的浓度间隔，每组设3 个平行样，在恒温下培养，培养时间到种群增长达到高峰并开始下降为止；在实验期间每隔24h 投喂饵料一次；每天计数浮游动物总个体数、抱卵个体数、脱落的夏卵数量；
步骤2.2.3），计算浮游动物雌体抱卵率和种群增殖率，分析污染物对浮游动物种群的毒性效应。
4.根据权利要求1所述的环境污染物生态毒性效应半效浓度测算方法，其特征在于，所述步骤4）的具体步骤如下：
步骤4.1），将实验微藻两两混合，根据培养液中藻细胞密度和单个藻细胞生物体积的大小设定微藻的初始接种生物量，使共培养微藻生物量比为1:1；
步骤4.2），利用Lotka-Volterra 竞争模型拟合获得竞争抑制参数。
5.根据权利要求1所述的环境污染物生态毒性效应半效浓度测算方法，其特征在于，所述步骤5）的具体步骤如下：
步骤5.1），将预培养的浮游动物分别在相应要摄食的微藻中驯化培养3-5d，再饥饿
24h；
步骤5.2），在烧杯中进行实验，微藻密度为预设的最适投喂密度阈值，每个烧杯加入若干浮游动物，每实验组设3 个平行样，另设不加浮游动物的对照组；用黑布将实验烧杯罩住在黑暗条件下培养24h；
步骤5.3），采用饵料浓度差法，24h 后计数，鲁哥氏液固定藻液，在显微镜下血球计数板计数并计算藻细胞密度；
步骤5.4），计算浮游动物对于微藻的滤水率和摄食率。
6.根据权利要求1所述的环境污染物生态毒性效应半效浓度测算方法，其特征在于，所述步骤6）的具体步骤如下：
步骤6.1）将微藻两两混合，投喂选取的浮游动物，根据单个藻细胞生物体积的大小确定混合比例，使两种微藻生物量比为1:1，每个烧杯加入若干浮游动物，每实验组设3 个平行样，另设不加浮游动物的对照组；用黑布将实验烧杯罩住在黑暗条件下培养24h；
步骤6.2），采用饵料浓度差法，计算浮游动物对于微藻的摄食率；
步骤6.3），根据浮游动物对不同微藻的摄食程度确定其摄食选择性系数。
7.根据权利要求1所述的环境污染物生态毒性效应半效浓度测算方法，其特征在于，所述步骤8）的具体步骤如下：
步骤8.1），基于反应终点的分析结果，以生态学意义显著的种群毒性效应反应终点及毒性效应半效浓度为模型参数，将种群毒性效应模型嵌入到浮游生物群落模型当中，构建浮游生物群落—毒性效应耦合模型，从而把处于不同营养级的、种群水平上的、多个反应终点结合起来计算生物群落毒性效应；
步骤8.2），运用耦合模型及Bootstrap 抽样数理统计方法，计算浮游生物群落稳态生物量数组(P*,Q*,R*)，并以稳态生物量数组(P*,Q*,R*)为反应终点测算污染物生态毒性效应半效浓度，并进行不确定性分析。
8.根据权利要求1至7任一所述的环境污染物生态毒性效应半效浓度测算方法，其特征在于，所述步骤8）污染物生态毒性效应半效浓度的计算以所述生物群落模型的稳态生物量数组偏移50%为判断依据；所述污染物生态毒性效应半效浓度为简化生物群落达到稳态条件下、任意种群生物量x(x=P, Q, R)偏离原稳态生物量数组(P0,Q0,R0)对应种群生物量的
50%时的最小污染物浓度。
一种环境污染物生态毒性效应半效浓度测算方法
技术领域
背景技术
发明内容
步骤1），进行单藻培养体系毒性效应实验，计算不同污染物浓度下微藻种群的内禀增长率、环境容纳量；
步骤2），进行浮游动物种群毒性效应实验，计算不同污染物浓度下浮游动物的存活率、繁殖速率、内禀增长率、世代时间、以及不同污染物浓度下浮游动物种群的雌体抱卵率和种群增殖率，并以此为反应终点分析污染物对浮游生物种群的毒性效应；
步骤3），基于浮游生物种群毒性效应实验结果，计算各反应终点下的EC10、EC50、EC90 及其95%置信区间，分析不同反应终点下生态毒性效应的敏感性、可靠性和稳定性，确定测算生态毒性效应半效浓度即EC50的反应终点，构建种群毒性效应模型；
步骤4），进行双藻竞争实验，计算微藻的竞争抑制参数；
步骤5），进行浮游动物摄食实验，计算浮游动物对于微藻的滤水率和摄食率；
步骤6），进行浮游动物选食行为实验，计算浮游动物对于微藻的摄食选择性系数；
步骤7），构建具有竞争-摄食效应的简化浮游群落模型；
步骤8），进行浮游生物群落—毒性效应耦合模型的构建，计算稳态生物量数组(P*,Q*,R*)，并以此为反应终点进行半效浓度的测算。
步骤1.2），根据预设的污染物浓度间隔，每组设置3 个平行样；每天在显微镜下进行种类鉴定和计数，并在实验对象种群出现衰亡时结束实验；
步骤1.3），利用Logistic 生长模型拟合获得微藻内禀增长率和环境容纳量，分析污染物对微藻种群的毒性效应。
步骤2.1.1），选择健康活泼的浮游动物成熟雌体，每个盛有培养液的产卵瓶放1 只；
步骤2.1.2），根据预设的污染物的浓度间隔，每组设置10个平行样，根据预设的培养温度在恒温下培养；每天检查计数产卵个数、孵化出的幼体数和母体存活情况，并移去幼体，同时按约1/2 的比例换培养液水，并添加饵料藻；实验到雌体死亡为止；
步骤2.1.3），计算浮游动物存活率、繁殖速率、内禀增长率、世代时间，分析污染物对浮游动物种群的毒性效应；
步骤2.2），进行浮游动物群体累计培养：
步骤2.2.1），定量移取活泼健壮、相同条件下预培养的浮游动物若干只置于盛有培养液的烧杯中；
步骤2.2.2），根据预设的污染物的浓度间隔，每组设3 个平行样，在恒温下培养，培养时间到种群增长达到高峰并开始下降为止；在实验期间每隔24h 投喂饵料一次；每天计数浮游动物总个体数、抱卵个体数、脱落的夏卵数量；
步骤2.2.3），计算浮游动物雌体抱卵率和种群增殖率，分析污染物对浮游动物种群的毒性效应。
步骤4.2），利用Lotka-Volterra 竞争模型拟合获得竞争抑制参数。
24h；
步骤5.2），在烧杯中进行实验，微藻密度为预设的最适投喂密度阈值，每个烧杯加入若干浮游动物，每实验组设3 个平行样，另设不加浮游动物的对照组；用黑布将实验烧杯罩住在黑暗条件下培养24h；
步骤5.3），采用饵料浓度差法，24h 后计数，鲁哥氏液固定藻液，在显微镜下血球计数板计数并计算藻细胞密度；
步骤5.4），计算浮游动物对于微藻的滤水率和摄食率。
步骤6.2），采用饵料浓度差法，计算浮游动物对于微藻的摄食率；
步骤6.3），根据浮游动物对不同微藻的摄食程度确定其摄食选择性系数。
步骤8.2），运用耦合模型及Bootstrap 抽样数理统计方法，计算浮游生物群落稳态生物量数组(P*,Q*,R*)，并以稳态生物量数组(P*,Q*,R*)为反应终点测算污染物生态毒性效应半效浓度，并进行不确定性分析。
附图说明
具体实施方式
在附图中，为了清楚起见放大了组件。
采用实验室繁育获得青岛大扁藻(Platymonas helgolandica)和球等鞭金藻
(Isochrysis galbana)，过滤海水添加适量营养盐作为培养液，置于1000mL锥形瓶中，在光照培养箱中培养。培养温度15℃（或23℃，分别与后面实验中两种浮游动物的适宜培养温度相配合），盐度32，pH 8.0，光照强度60μmol m-2s-1，初始密度均为1×104cells mL-1，光周期
12L:12D。重金属铜污染物设6个浓度梯度，包括对照样。每组设置3个平行样。每隔24h取5mL培养液，加入固定液，在显微镜下进行种类鉴定和计数。实验对象种群出现衰亡时结束实验。根据实验结果利用Logistic生长模型拟合获得微藻内禀增长率、环境容纳量等参数。
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