中国生态环境部：淡水水生生物水质基准技术报告——镉（2020年版）

514累积频率计算 将物种SMAVⅤ/ SMCVH或其对数值分别从小到大进行排序,确定其毒性秩次R(最小 毒性值的秩次为1,次之秩次为2,依次排列,如果有两个或两个以上物种的毒性值相同, 则将其任意排成连续秩次,每个秩次下物种数为1),依据公式7分别计算物种的累积频率 F ×100% (7) 式中:Fg一累积频率,% 戶频数,指毒性值秩次R对应的物种数,个 51.5模型拟合与评价 SMAVH;/ SMCVHI分别取以10为底的对数,将lg( SMAVH)/lg( SMCVH)作为模型拟合 时的自变量,以lg( SMAVH)/lg( SMCVH)对应的FR为因变量,进行SSD模型拟合(包括 正态分布模型、对数正态分布模型、逻辑斯谛分布模型、对数逻辑斯谛分布模型),依据模 型拟合的决定系数(r2)、均方根(RMSE)、残差平方和(SSE)以及K-S检验结果,确定最 优拟合模型。对数正态分布模型和对数逻辑斯谛分布模型要求自变量为正数 5.1.6基准的确定 51.6.1物种危害浓度HC3 根据“51.5模型拟合与评价”确定的最优拟合模型拟合的SSD曲线,确定累积频率5% 10%、25%、50%、75%、90%95%所对应的lg( SMAVH)/lg( SMCVH)值,取反对数后获得 的 SMAVH;/ SMCVH,即为急性/慢性5%、10%、25%50%、75%、90%、95%物种危害浓 5.1.62基准值 HCs除以评估因子2(根据HJ831-2017,∫大于15且涵盖足够营养级,评估因子取值 为2)后,即为淡水水生生物SWQC和LWQC。 516.3SSD模型拟合软件 本次基准推导采用的SSD模型拟合软件为 MATLAB R2016b( Math Works)。 51.7结果表达 数据修约按照《数值修约规则与极限数值的表示和判定》(GBT8170-2008)进行,SW 和LWQC值均保留2位有效数字。 52推导结果 521短期水质基准 19

— 19 — 5.1.4 累积频率计算 将物种 SMAVH,i / SMCVH,i 或其对数值分别从小到大进行排序，确定其毒性秩次 R（最小 毒性值的秩次为 1，次之秩次为 2，依次排列，如果有两个或两个以上物种的毒性值相同， 则将其任意排成连续秩次，每个秩次下物种数为 1），依据公式 7 分别计算物种的累积频率 FR。 （7） 式中：FR—累积频率，%； f—频数，指毒性值秩次 R 对应的物种数，个。 5.1.5 模型拟合与评价 SMAVH,i / SMCVH,i 分别取以 10 为底的对数，将 lg(SMAVH,i) / lg(SMCVH,i)作为模型拟合 时的自变量，以 lg(SMAVH,i) / lg(SMCVH,i)对应的 FR为因变量，进行 SSD 模型拟合（包括： 正态分布模型、对数正态分布模型、逻辑斯谛分布模型、对数逻辑斯谛分布模型），依据模 型拟合的决定系数（r 2 ）、均方根（RMSE）、残差平方和（SSE）以及 K-S 检验结果，确定最 优拟合模型。对数正态分布模型和对数逻辑斯谛分布模型要求自变量为正数。 5.1.6 基准的确定 5.1.6.1 物种危害浓度 HCx 根据“5.1.5 模型拟合与评价”确定的最优拟合模型拟合的 SSD 曲线，确定累积频率 5%、 10%、25%、50%、75%、90%、95%所对应的 lg(SMAVH,i) / lg(SMCVH,i)值，取反对数后获得 的 SMAVH,i / SMCVH,i，即为急性/慢性 5%、10%、25%、50%、75%、90%、95%物种危害浓 度 HC5、HC10、HC25、HC50、HC75、HC90、HC95。 5.1.6.2 基准值 HC5 除以评估因子 2（根据 HJ 831—2017，f 大于 15 且涵盖足够营养级，评估因子取值 为 2）后，即为淡水水生生物 SWQC 和 LWQC。 5.1.6.3 SSD 模型拟合软件 本次基准推导采用的 SSD 模型拟合软件为 MATLAB R2016b（MathWorks）。 5.1.7 结果表达 数据修约按照《数值修约规则与极限数值的表示和判定》（GB/T 8170—2008）进行，SWQC 和 LWQC 值均保留 2 位有效数字。 5.2 推导结果 5.2.1 短期水质基准

521.1水体硬度校正 对附录A中每条数据的ATV和对应水体硬度值分别取以10为底的对数,利用公式1进 行线性拟合,得到公式lg(ATV)=1.0457×lg(HA)+0.727,急性毒性一水体硬度斜率KA为1.0457, 决定系数2为0.1,线性显著相关(p<005),见图1 依据公式3,对每条毒性数据进行水体硬度校正,分别获得水体硬度H为50mgL,100 mgL,150mgL,200mg/L,250mg/L,300mg/L,350mg/L,450mg/L时的ATVB,见附 录A 10 lg(AT)=1.0457×lg(HA+0.727 8Fp<0.05 图1急性毒性一水体硬度关系 521.2毒性数据分布检验 根据附录A的ATVH,利用公式5得到每个物种的 SMAVHI。对 SMAVH;和lg( SMAVHR) 进行正态检验,结果见表14。 SMAVH不符合正态分布;lg( SMAVH)符合正态分布,满足SSD 模型拟合要求 521.3累积频率 利用公式7计算物种的lg( SMAVHi)及累积频率FR,结果见表15 52.14模型拟合与评价 模型拟合结果如表16所示。指定水体硬度条件下,通过r2、RMSE、SE、p值(K-S 检验)的比较,正态分布模型SSD曲线拟合最优,拟合结果见图2 52.1.5短期物种危害浓度 采用正态分布模型推导的HCs、HC10、HC25、HC50、HC7s、HC9、HC9s值结果见表17。 5216短期水质基准 表17中不同硬度水质条件下HC5除以评估因子2,即为不同硬度水质条件下SWQC(表 18),表示对95%的中国淡水水生生物及其生态功能不产生急性有害效应的水体中镉最大浓 度(以任何1小时的算术平均浓度计)

— 20 — 5.2.1.1 水体硬度校正 对附录 A 中每条数据的 ATV 和对应水体硬度值分别取以 10 为底的对数，利用公式 1 进 行线性拟合，得到公式 lg(ATV)=1.0457×lg(HA)+0.727，急性毒性—水体硬度斜率 KA为 1.0457， 决定系数 r 2为 0.1181，线性显著相关（p＜0.05），见图 1。 依据公式 3，对每条毒性数据进行水体硬度校正，分别获得水体硬度 H 为 50 mg/L，100 mg/L，150 mg/L，200 mg/L，250 mg/L，300 mg/L，350 mg/L，450 mg/L 时的 ATVH，见附 录 A。 图 1 急性毒性—水体硬度关系图 5.2.1.2 毒性数据分布检验 根据附录 A 的 ATVH，利用公式 5 得到每个物种的 SMAVH,i。对 SMAVH,i 和 lg(SMAVH,i) 进行正态检验，结果见表 14。SMAVH,i 不符合正态分布；lg(SMAVH,i)符合正态分布，满足 SSD 模型拟合要求。 5.2.1.3 累积频率 利用公式 7 计算物种的 lg(SMAVH,i)及累积频率 FR，结果见表 15。 5.2.1.4 模型拟合与评价 模型拟合结果如表 16 所示。指定水体硬度条件下，通过 r 2 、RMSE、SSE、p 值（K-S 检验）的比较，正态分布模型 SSD 曲线拟合最优，拟合结果见图 2。 5.2.1.5 短期物种危害浓度 采用正态分布模型推导的 HC5、HC10、HC25、HC50、HC75、HC90、HC95 值结果见表 17。 5.2.1.6 短期水质基准 表 17 中不同硬度水质条件下 HC5 除以评估因子 2，即为不同硬度水质条件下 SWQC（表 18），表示对 95%的中国淡水水生生物及其生态功能不产生急性有害效应的水体中镉最大浓 度（以任何 1 小时的算术平均浓度计）。 0 10 8 6 4 2 0 -2 0.5 1 1.5 2 2.5 3 lg(ATV)=1.0457×lg(HA)+0.727 p<0.05 lg(ATV, μg/L) lg(HA, mg/L)

子 ∞寸N 3+3图33卖, N5900- 959 N=n na 8∞Rm-2 mgs 寸 尔一 na9 ∞=9寸 9 ∞= 9 ∽寸 二 n=8

— 21 — 表 14 急性毒性数据正态性检验结果 百分位数 H （以 CaCO3 计，mg/L） P5 P10 P25 P50 P75 P90 P95 算术 平均值 标准差 峰度 偏度 p 值 （K-S检验） 50 2.447 7.200 41.61 755.5 5463 10071 18700 6678 25752 48.01 6.748 100 5.052 14.86 85.90 1560 11278 20791 38604 13785 53161 48.01 6.748 150 7.720 22.71 131.3 2383 17233 31770 58988 21064 81232 48.01 6.748 200 10.43 30.68 177.3 3220 23281 42921 79692 28457 109743 48.01 6.748 250 13.17 38.75 223.9 4066 29400 54201 100636 35936 138585 48.01 6.748 300 15.94 46.89 271.0 4920 35575 65585 121773 43484 167694 48.01 6.748 350 18.72 55.09 318.4 5780 41798 77057 143073 51090 197026 48.01 6.748 SMAVH,i (μg/L) 450 24.35 71.64 414.1 7518 54361 100217 186076 66446 256245 48.01 6.748 <0.05 50 0.3845 0.8494 1.619 2.878 3.737 4.002 4.236 2.615 1.225 -0.7920 -0.1770 100 0.6992 1.164 1.934 3.193 4.052 4.317 4.551 2.930 1.225 -0.7920 -0.1770 150 0.8834 1.348 2.118 3.377 4.236 4.501 4.735 3.114 1.225 -0.7920 -0.1770 200 1.014 1.479 2.249 3.508 4.367 4.632 4.865 3.245 1.225 -0.7920 -0.1770 250 1.115 1.580 2.350 3.609 4.468 4.733 4.967 3.346 1.225 -0.7920 -0.1770 300 1.198 1.663 2.433 3.692 4.551 4.816 5.050 3.429 1.225 -0.7920 -0.1770 350 1.268 1.733 2.503 3.762 4.621 4.886 5.120 3.499 1.225 -0.7920 -0.1770 lg(SMAVH,i, μg/L) 450 1.382 1.847 2.617 3.876 4.735 5.000 5.234 3.613 1.225 -0.7920 -0.1770 >0.05

E|| A;|8|需 寸 ∽∞N Nm 实 E 凶世∽ 到 " NN Ni Ni o 8 图 目

— 22 — 表 15 种平均急性值及累积频率 lg(SMAV H,i, μg/L) 物种 i H=50 H=100 H=150 H=200 H=250 H=300 H=350 H=450 R f （个） FR （%） 条纹狼鲈 0.1642 0.4790 0.6631 0.7938 0.8951 0.9779 1.048 1.162 1 1 1.724 虹鳟 0.1902 0.5050 0.6891 0.8198 0.9211 1.004 1.074 1.188 2 1 3.448 美洲红点鲑 0.4060 0.7208 0.9050 1.036 1.137 1.220 1.290 1.404 3 1 5.172 亚东鳟 0.5587 0.8735 1.058 1.188 1.290 1.372 1.442 1.557 4 1 6.897 大鳞大马哈鱼 0.6744 0.9892 1.173 1.304 1.405 1.488 1.558 1.672 5 1 8.621 银鲑 0.8931 1.208 1.392 1.523 1.624 1.707 1.777 1.891 6 1 10.34 蚤状钩虾 1.161 1.476 1.660 1.791 1.892 1.975 2.045 2.159 7 1 12.07 大型溞 1.266 1.580 1.765 1.895 1.997 2.079 2.149 2.264 8 1 13.79 绿水螅 1.288 1.602 1.787 1.917 2.019 2.101 2.171 2.285 9 1 15.52 澳洲淡水龙虾 1.329 1.644 1.828 1.958 2.060 2.142 2.212 2.327 10 1 17.24 模糊网纹溞 1.586 1.901 2.085 2.216 2.317 2.400 2.470 2.584 11 1 18.97 棘爪网纹溞 1.597 1.912 2.096 2.226 2.328 2.411 2.481 2.595 12 1 20.69 端足类钩虾 1.600 1.915 2.099 2.230 2.331 2.414 2.484 2.598 13 1 22.41 多刺裸腹溞 1.615 1.930 2.114 2.245 2.346 2.429 2.499 2.613 14 1 24.14 老年低额溞 1.623 1.938 2.122 2.253 2.354 2.437 2.507 2.621 15 1 25.86 蚤状溞 1.701 2.016 2.200 2.331 2.432 2.515 2.585 2.699 16 1 27.59 锯顶低额溞 1.729 2.043 2.227 2.358 2.459 2.542 2.612 2.726 17 1 29.31 浮萍 1.845 2.160 2.344 2.475 2.576 2.659 2.729 2.843 18 1 31.03 褐水螅 1.853 2.168 2.352 2.483 2.584 2.667 2.737 2.851 19 1 32.76 普通水螅 1.909 2.223 2.408 2.538 2.640 2.722 2.792 2.906 20 1 34.48 无褶螺 2.020 2.335 2.519 2.650 2.751 2.834 2.904 3.018 21 1 36.21