淡水水生生物水质基准技术报告—氨氮

1 概述

氨氮对水生生物毒性效应明显，是我国地表水环境质量标准（GB 3838—2002）的基本项目之一，也是我国水环境主要污染物排放总量控制的约束性指标之一[1]。《淡水水生生物水质基准—氨氮》（2020 年版）是在我国氨氮水质基准前期研究的基础上[2-8]，依据《淡水水生生物水质基准制定技术指南》（HJ 831-2017）制定，反映现阶段水环境中氨氮对 95%的中国淡水水生生物及其生态功能不产生有害效应的大浓度，可为制修订相关水生态环境质量标准、预防和控制氨氮对水生生物及生态系统的危害提供科学依据。

基准推导过程中，共纳入3694篇中英文文献、4330条毒性数据库数据和5条实验室自测毒性数据，经质量评价后303条数据为无限制可靠数据和限制性可靠数据，可用于基准推导， 涉及61种淡水水生生物，基本涵盖了青鱼、草鱼、鲢鱼和鳙鱼等我国淡水水生生物优势种。本基准推导依据我国地表水质状况等将水体温度分为6个等级，将水体pH值分为12个等级， 组成72组水质条件。在对急性毒性值（ATV）、慢性毒性值（CTV）进行水体温度和水体pH值校正后，基于物种敏感度分布法分别推导得到72组水质条件下的短期水质基准（SWQC） 和长期水质基准（LWQC），用总氨氮浓度表示，单位为mg/L，保留两位有效数字。

2 研究进展

环境水质基准研究中氨的表征形式有非离子氨、总氨和（总）氨氮等，三者可以相互转换。氨的环境水质基准研究进展对比见表1。美国是较早开始水质基准研究的国家， 1976年，基于评价因子法，美国首次发布了总氨的国家环境水质基准（由非离子氨基准换算而得），继而根据新科学进展分别于1985年、1999年和2013年基于毒性百分数排序法进行了修订，氨的环境水质基准形式也由非离子氨和/或总氨逐渐转变为氨氮。继美国之后，加拿大、澳大利亚和新西兰也都分别基于物种敏感度分布法制定颁布了本国氨的环境水质基准（多以总氨或氨氮表示）。

由于水质基准推导方法、物种使用和表征形式的差异，不同国家甚至同一国家在不同时期制定的氨的水质基准也存在较大差异（表2）。以美国为例：

1976年，美国发现非离子氨对不同鱼类的致死浓度在0.2～2.0 mg/L范围内，其中虹鳟敏感，利用评价因子法（取评价因子为10）推导得到保护水生生物的非离子氨水质基准为0.02 mg/L，继而根据非离子氨在氨的水溶液中的百分比推导出不同水体温度和pH值条件下的总氨基准。

1986年，美国在修订氨的环境水质基准时，进一步丰富了氨的毒性数据，短期基准推导纳入了48个物种的急性毒性数据，长期基准推导纳入了11个物种的慢性毒性数据，采用毒性百分数排序法推导了总氨环境水质基准。

1999年，美国修订氨的环境水质基准时，开始以氨氮的形式表示氨的基准，慢性毒性数据增至14个物种，并基于当时的科学认知，考虑了水体pH值对氨氮短期基准的影响，长期水质基准则同时考虑了水体温度和水体pH值的影响。

鉴于后续研究发现贝类对氨氮具有高敏感性，美国于2013年修订氨氮环境水质基准时， 短期基准推导纳入了100个物种的急性毒性数据，长期基准推导纳入了21个物种的慢性毒性数据，氨氮基准值也发生了相应改变。

除美国外，未见各国制定氨的短期水质基准。

表 1 氨的环境水质基准研究进展

3 氨氮化合物的环境问题

3.1 理化性质

自然界中氨的来源包括有机废料的分解、大气气体交换、森林火灾、动物粪便、生物群落释放以及生物固氮过程。工业生产中，氨可在高温高压下由甲烷与氮气反应生成。氨可以通过人为活动以及固氮和动物排泄等自然来源进入水环境。

氨氮是指水中以非离子氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮。氨氮主要的化合物形式有氯化铵、硫酸铵、磷酸铵、碳酸氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、硝酸铵、碳酸铵和氢氧化铵等，本报告中氨氮化合物的可靠数据绝大部分来自氯化铵，个别数据来自硫酸铵、碳酸氢铵和磷酸氢二铵，这4种化合物的理化性质见表3。