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【专家视角】中国环境监测总站金小伟、中国环科院吴丰昌院士等ES&T：弥合差距——将生态风险评估从实验室预测推进到真实生态系统

来源：花匠小妙招时间：2024-11-08 06:42

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第一作者：金小伟（中国环境监测总站）；侯琳（中科院生态环境研究中心）

通讯作者：吴丰昌（中国环境科学研究院）

论文DOI：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c10058

图片摘要

近日，中国环境监测总站金小伟正高级工程师、中国环境科学研究院吴丰昌院士等在Environmental Sciences & Technology上发表了题为“Bridging the Gap: Advancing Ecological Risk Assessment fromLaboratory Predictions to Ecosystem Reality”的观点论文, 对如何理解和评估污染物生态风险提供了新的视角。文章提出了一种新的基于性状的群落水平风险评估方法，强调了物种间相互作用和多重压力因素的影响，以及多学科和前沿技术整合的必要性，该方法弥合了实验室预测数据与真实生态系统之间的差距，有助于提高生态风险评估的准确性。

观点概要

在过去30年里，污染物生态风险评估（ERA）经历了不断的演变和发展。从最初聚焦于亚致死水平的终点指标，到如今景观尺度的分析；从单一物质评估，到认识到混合污染物暴露的现实；从简单的风险商法，到更为复杂的概率方法。这一演变过程反映了我们对生态系统复杂性认知的不断深化。

然而，传统ERA方法仍然存在局限性。它们主要依赖于实验室条件下有限物种的暴露和毒性数据，而忽视了自然生态系统中错综复杂的相互作用。这些相互作用包括物种间、物种与多重压力源之间的动态关系，种群水平的过程（如密度依赖性和恢复），以及生态系统层面的反馈机制。传统方法无法全面捕捉生态系统层面的风险和威胁，可能会影响生态安全和功能的连续性。同时，由于未考虑动物行为或补偿机制，这些方法也可能高估风险。

基于性状的方法为群落水平的效应和风险评估开辟了新的方向。将群落生态学中的生态性状理论引入基于毒性数据的生态风险评价，可以更准确地预测污染物对生态系统及其功能的影响。这种方法通过考虑从个体到更广泛群落动态的影响，增强了我们对ERA的机理理解和诊断能力。未来的发展可能包括将敏感类群的功能性状与实际环境压力因素相结合，建立基于性状的特定污染物响应指标。这将有助于构建更接近真实环境的群落水平安全阈值。尽管这一领域已取得一些进展，但仍面临诸多挑战，特别是在建立欧美以外地区的全面分类性状数据库，以及厘清性状与压力源之间的机制关系方面。

实现更符合真实生态系统的ERA需要多学科和前沿技术的整合。分析化学和分子生物学的进步提供了以前所未有的精度评估生态风险的新工具。基于高通量测序的eDNA技术在快速高效的生物多样性监测中显示出巨大的潜力。基于性状的方法增强了我们对物种对环境压力的响应的理解，当与性状数据库相结合时，它们为敏感的分类群和相关性状提供了有价值的见解。eDNA方法提供了有效的工具来评估化学污染物对野生动物的出现、种群、群落和野外生态系统功能的影响。eDNA技术的应用可以提高实验室毒理学评价的相关性和即时性，为生态系统管理和保护提供有力的科学支持。

非靶标分析技术可以检测更广泛的污染物，但其定性或半定量的性质限制了定量ERA的直接应用。将非靶标筛选与多种化学物质的靶向定量分析相结合，可以更全面地了解混合污染物及其潜在影响。除了应用毒性数据来评估污染物的环境影响外，还可以考虑其他生物或非生物应激源的综合效应，在污染物浓度与生物体性状之间建立非线性关系。定量化学分析和eDNA数据的整合可能会加速预测风险评估和生物监测的融合，更准确地评估污染物对生物多样性、群落结构和生态系统功能的影响。然而，建立污染物浓度与物种多样性变化之间的定量关系仍然具有挑战性，需要持续努力的研究工作。先进的数学建模和机器学习技术为利用现有的基础数据（如个体水平和分子水平信息）预测更高层次的生态效应提供了有希望的途径。结合分析化学和生态学的先进技术，辅以机器学习方法，有望推动综合生态系统评估和管理可靠性的范式转变。

小结

“基于性状的群落生态风险评估”代表了ERA未来的发展方向。这种方法整合了敏感类群的性状特征，并考虑多种生物和非生物因素，增强了我们对ERA的机制理解和诊断能力。尽管在建立全面的性状数据库和厘清性状与压力源之间的机制关系方面仍存在挑战，但持续的研究有望建立能更准确反映真实环境条件的群落生态风险阈值。这种整体方法为水生生态系统保护和环境管理提供了更坚实的基础，有效地弥合了实验室预测与生态系统现实之间的鸿沟。

本研究得到了国家自然科学优秀青年基金和国家重点研发计划项目的资助。

全文链接：

Xiaowei Jin, Lin Hou,Na Liu, Jian Xu, Xiaowei Zhang, Henner Hollert, Andrew C. Johnson, John.P.Giesy，Fengchang Wu. 2024. Bridging the Gap: Advancing Ecological Risk Assessment from Laboratory Predictions to Ecosystem Reality. Environmental Science & Technology.

DOI: 10.1021/acs.est.4c10058

金小伟：中国环境监测总站教授级高工，博士生导师。主要从事流域水生态系统完整性评估与诊断，污染物区域生态风险评价理论与方法研究。

吴丰昌：中国工程院院士，中国环境科学研究院研究员，博士生导师，环境基准与风险评估国家重点实验室主任。先后获全国五一劳动奖章、第二届全国创新争先奖，何梁何利科学与技术进步奖、国际环境毒理与环境化学学会政府服务奖等国际科技奖励。担任“十三五”国家水体污染控制与治理科技重大专项技术总师，科技部重点领域创新团队和国家自然基金委创新研究群体学术带头人。已在国际期刊上发表论文300余篇，并担任Carbon Research和环境科学研究期刊主编，Environmental Science and Ecotechnology和Engineering期刊副主编。

(生态修复网)

（转自：生态修复网）

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