T/CSES 203-2025 流域水环境溶解氧参考值推导技术指南

　　ICS 13. 020. 40 CCS Z 00

　　团 体 标 准

　　T/CSES 203—2025

　　流域水环境溶解氧参考值推导技术指南

　　Technical guidelines for deriving reference values of dissolved oxygen for

　　watershed aquatic environments

　　2025‑06‑27 发布 2025‑06‑27 实施

　　中国环境科学学会 发 布

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　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国环境科学研究院提出 。

　　本文件由中国环境科学学会归口 。

　　本文件起草单位：中国环境科学研究院 、北京师范大学 、中国环境监测总站 、浙江工商大学 、大连理工大学 、北京科技大学 。

　　本文件主要起草人 ：霍守亮 、张亚捷 、翁南燕 、张靖天 、李文攀 、张含笑 、马春子 、冯华军 、刘志红 、刘沙沙 。

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　　流域水环境溶解氧参考值推导技术指南

　　1 范围

　　本文件规定了流域水环境溶解氧参考值的推导程序和技术要求 ，包括参考值推导技术流程 、数据收集与要求 、参考值推导方法 、参考值确定与表征 。

　　本文件适用于流域水环境溶解氧参考值的推导 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 ，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 13266 水质 物质对蚤类(大型蚤)急性毒性测定方法

　　GB/T 13267 水质 物质对淡水鱼(斑马鱼)急性毒性测定方法

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　流域 watershed

　　地表水分水线所包括的集水区或汇水区范围 。

　　[来源：HJ 945. 3—2020，3. 2]

　　3. 2

　　溶解氧 dissolved oxygen

　　DO

　　溶解在水中的分子态氧 。

　　[来源：HJ 506—2009，3，有修改]

　　3. 3

　　溶解氧参考值 reference value of dissolved oxygen

　　对水生生物及其生态功能不产生有害效应的溶解氧最低浓度或饱和度 。

　　3. 4

　　x%致死浓度 x% lethal concentration

　　LCx

　　引起一组受试生物中 x%的个体死亡的某种指标浓度 。

　　[来源：HJ 831—2022，3. 8，有修改]

　　3. 5

　　溶解氧最高观察效应浓度 highest observed effect concentration for dissolved oxygen

　　HOECDO

　　与对照相比，对受试生物产生某种显著效应(如生长率 、孵化率抑制等)的最高溶解氧浓度 。

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　　3. 6

　　溶解氧最低无观察效应浓度 no observed effect concentration for dissolved oxygen

　　NOECDO

　　与对照相比，对受试生物未产生某种显著效应(如生长率 、孵化率抑制等)的最低溶解氧浓度 。

　　3. 7

　　急性毒性值 acute toxicity value

　　ATV

　　短期暴露条件下某种指标对某一生长阶段的受试生物产生某种效应(如死亡率等)的毒性值 。

　　[来源：HJ 831—2022，3. 13，有修改]

　　3. 8

　　慢性毒性值 chronic toxicity value

　　CTV

　　长期暴露条件下某种指标对某一生长阶段的受试生物产生某种效应(如生长率等)的毒性值 。

　　[来源：HJ 831—2022，3. 14，有修改]

　　3. 9

　　饱和溶解氧浓度 saturated concentration of dissolved oxygen

　　水体与大气氧交换处于平衡状态时的溶解氧浓度 。

　　[来源：HJ 596. 3—2010，2. 95，有修改]

　　3. 10

　　溶解氧饱和度 dissolved oxygen saturation

　　实际水体中溶解氧浓度与饱和溶解氧浓度比值的百分率 。

　　4 参考值推导技术流程

　　根据生物毒性数据利用毒性百分数排序法(toxicity percentile rank)推导流域水环境溶解氧参考值 ，技术流程见图 1。

　　图 1 流域水环境溶解氧参考值推导技术流程

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　　5 数据收集与要求

　　5. 1 数据来源

　　数据来源主要包括：

　　a) 毒性数据库或经同行评议公开发表的文献或报告的毒性数据;

　　b) 在参考值推导过程中用标准测试方法补充测试得出的毒性数据 。

　　5. 2 受试物种与毒性数据筛选

　　受试物种与毒性数据筛选如下 。

　　a) 受试物种筛选：

　　1) 能反映研究流域的水生生物区系组成特征 ，代表不同生态营养级别 ，应至少包括 8 个物种且涵盖以下 3 个生物类群：1 种硬骨鱼纲鲤科鱼 、1 种硬骨鱼纲非鲤科鱼，以及 1 种底栖或浮游甲壳类动物;

　　2) 对溶解氧反应较为敏感，且具有标准或成熟的测试方法;

　　3) 对于我国珍稀濒危物种或特有物种，应根据国家野生动物保护的相关法律法规选择性使用 。

　　b) 毒性数据筛选 。包括急性和慢性毒性数据 2 类：

　　1) 急性毒性数据一般为存活类(存活率 、死亡率)，效应指标包括 5% 致死浓度(LC5)和半数致死浓度(LC50)等;

　　2) 慢性毒性数据一般分为生长(体重、体长、生长率等)和繁殖(孵化率、孵化时间、性别比等)2 类，效应指标包括 NOECDO 和 HOECDO 等 ，通常需要至少 8 组(包括急性和慢性)毒性数据开展参考值推导 。

　　5. 3 数据质量要求

　　数据质量要求如下 。

　　a) 实验设计要求：

　　1) 实验设计应依据国家或国际标准毒性测试方法 ，或参考其他标准组织或国家的相关文献 ，否则应对实验设计进行详细说明;

　　2) 实验应设置空白对照组;

　　3) 急 、慢性毒性实验应设置一定数量的平行 ，平行数量一般按照受试生物毒性测试标准方法(GB/T 13266、GB/T 13267 等)的相关规定执行;

　　4) 相关实验过程和实验结果应有详细记录 。

　　b) 受试生物要求：

　　1) 应说明受试生物信息，包括中文学名 、常用名 、拉丁名 、分类地位 、生活习性 、地理分布区域 、栖息地特征 、来源(实验室 、养殖基地 、野外)，以及生命阶段;

　　2) 实验开始前 ，应在实验条件下对受试生物进行驯养 ，标准受试生物在驯养期间的死亡率应符合测试方法要求，非标准受试生物的驯养死亡率应≤10% 。

　　c) 暴露条件要求：

　　1) 实验系统的水质条件应根据受试生物的生存要求稳定在一定范围内;

　　2) 急性毒性实验可采用流水式 、半静态或静态暴露方式 ，慢性毒性实验一般采用流水式或半静态暴露方式;

　　3) 不同物种生命周期不同 。通常情况下，对于急性毒性数据，受试生物暴露时间为 24 h~96 h;对于慢性毒性数据，受试生物暴露时间为 14 d~21 d 或覆盖某一敏感生命阶段(胚胎 、幼体等)。

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　　d) 数据分析要求：

　　1) 对照组的死亡率等变化范围应符合标准毒性测试方法的规定 ，对照组的存活率通常应≥ 90% ;

　　2) 当同一物种的同一毒性终点(生物存活 、生长 、繁殖等)试验数据之间相差较大时，基于专业判断或使用统计方法剔除离群值 。

　　e) 数据优先性要求：

　　1) 生命阶段：相对敏感生命阶段毒性数据>相对不敏感生命阶段毒性数据;

　　2) 暴露方式：流水式暴露毒性数据>半静态暴露毒性数据>静态暴露毒性数据 ，一般按照生命阶段 、暴露方式的顺序综合确定数据优先性，应用优先性较高的数据进行参考值推导 。

　　6 参考值推导方法

　　6. 1 毒性数据预处理

　　毒性数据预处理如下 。

　　a) 急性毒性值计算 。 区分生命阶段 、效应类别和低氧暴露持续性(短期或长期暴露 、连续或间歇暴露)，将 LC50 作 为 存 活 类 ATV，代 入 公 式(1)计 算 各 物 种 的 种 平 均 急 性 值( species mean acute value，SMAV)，代入公式(2)计算属平均急性值(genus mean acute value，GMAV)：

　　式中：

　　SMAV ——种平均急性值，mg/L;

　　ATV ——急性毒性值，mg/L;

　　i ——某一物种，无量纲;

　　k ——急性毒性效应类别，无量纲;

　　m ——物种 i 的 ATV 个数，个;

　　GMAV——属平均急性值，mg/L;

　　j ——某一属，无量纲;

　　a ——属j 的 SMAV 个数，个;

　　b) 慢性毒性值计算 。将由同一毒性暴露试验中获得的某物种某一慢性毒性效应(生长或繁殖)的NOECDO 和 HOECDO 代入公式(3)计算获得该物种该效应的 CTV;每类慢性效应作为一类同效应指标用于 CTV 计算：

　　CTVi ,≈ = HOECDO ,i ,≈ × NOEC i ,≈ ……………………………( 3 )

　　式中：

　　CTV ——慢性毒性值，mg/L;

　　i ——某一物种，无量纲;

　　≈ ——某一毒性效应，无量纲;

　　HOECDO ——溶解氧最高观察效应浓度，mg/L;

　　NOECDO ——溶解氧最低无观察效应浓度，mg/L 。

　　区分生命阶段 、效应类别和低氧暴露持续性，应用慢性毒性数据计算 CTV，代入公式(4)计算各物种的 种 平 均 慢 性 值(species mean chronic value，SMCV)，代 入 公 式(5)计 算 属 平 均 慢 性 值(genus mean chronic value，GMCV)：

　　SMCVi ,k = nCTVi ,k , 1 × CTVi ,k ,2 × … … × CTVi ,k ,n ……………………( 4 )

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　　式中：

　　SMCV ——种平均慢性值，mg/L;

　　CTV ——慢性毒性值，mg/L;

　　i ——某一物种，无量纲;

　　k ——慢性毒性效应类别，生长类或繁殖类，无量纲;

　　n ——物种 i 的 CTV 个数，个;

　　GMCV——属平均慢性值，mg/L;

　　j ——某一属，无量纲;

　　b ——属j 的 SMCV 个数，个 。

　　6. 2 最终毒性值计算

　　最终毒性值计算如下 。

　　a) 累积频率计算 。 区分生命阶段 、效应类别和低氧暴露持续性 ，将不同属的 GMAV(或 GMCV)

　　按毒性从高到低(溶解氧浓度从低到高)进行排序 ，确定其秩次 R(毒性值最高的秩次为 1，次之秩次为 2，依次排列 ;如果有两个及以上属的毒性值相同 ，则任意排列为连续秩次)，根据公式(6)分别计算属急性(或慢性)累积频率 PR：

　　PR ……………………………( 6 )

　　式中：

　　PR ——属急性(或慢性)累积频率，% ;

　　R ——根据属平均毒性值排序后的秩次;

　　f ——频数，毒性值秩次 R 对应属的个数，个 。

　　b) 最敏感生物属筛选 。参考毒性百分数排序法 ，根据急性(或慢性)累积频率数据 ，选择最靠近累积频率 95% 处的 4 个属作为急性(或慢性)最敏感生物属，其毒性值和累积频率用于后续计算 。

　　c) 最终急性值计算 。参考公式(7)~公式(9)：

　　式中：

　　S、L ——计算过程中采用的符号，无特殊含义;

　　GMAV——属平均急性值，mg/L;

　　PR ——属急性累积频率，% ;

　　FAV ——最终急性值(final acute value，FAV)，mg/L;

　　e ——自然底数 。

　　d) 最终慢性值计算 。参考公式(10)~公式(12)：

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　　L = 式中：

　　S、L ——计算过程中采用的符号，无特殊含义;

　　GMCV——属平均慢性值，mg/L;

　　PR ——属慢性累积频率，% ;

　　FCV ——最终慢性值(final chronic value，FCV)，mg/L;

　　e ——自然底数 。

　　6. 3 参考浓度、饱和度计算

　　参考浓度 、饱和度计算如下 。

　　a) 参考浓度推导 。

　　1) 基于 LC50 等数据算出的 FAV 值代表对 50% 物种产生危害的浓度，需乘以全部物种的 LC5 / LC50 均值进行修正 ，得到保护 95% 物种的浓度作为急性溶解氧参考浓度 ;计算出的 FCV则无需修正，视作慢性溶解氧参考浓度 。

　　2) 针对存在珍稀濒危物种的流域 ，若珍稀濒危物种的 SMAV(SMCV)高于 FAV(FCV)，则需针对珍稀濒危物种计算单独的 FAV(FCV)，参照上述步骤计算得出珍稀濒危物种的急 、慢性溶解氧参考浓度 。

　　b) 参考饱和度推导 。基于饱和溶解氧浓度计算参考饱和度 。一般河流 、湖库采用公式(13)计算饱和溶解氧浓度 ，盐度较高的湖库采用公式(14)计算饱和溶解氧浓度 。分别计算急 、慢性溶解氧参考浓度与饱和溶解氧浓度的比值百分数，得到急 、慢性溶解氧参考饱和度 。

　　DOsat = 468 ×(1 - h 51 453 . 64 ) /( 31 . 6 + T ) ……………………( 13 )

　　DOsat = ( 491 - 2 . 65S )× (1 - h 51 453 . 64 ) 6. 171 112/ ( 33 . 5 + T ) ……………( 14 )

　　式中：

　　DOsat——饱和溶解氧浓度，mg/L;

　　h ——流域海拔，m;

　　T ——流域多年平均水温，℃ ;

　　S ——盐度，无量纲 。

　　7 参考值确定与表征

　　参考值确定与表征如下：

　　a) 按照本文件推导出的溶解氧参考值包括急性溶解氧参考值和慢性溶解氧参考值 ，一般取急 、慢性溶解氧参考浓度作为参考值;

　　b) 对空间跨度或季节差异较大的流域开展相关研究时 ，推荐使用参考饱和度作为参考值 ，以消除水温 、海拔 、盐度等自然因素造成的溶解氧背景浓度差异;

　　c) 对于存在珍稀濒危物种的流域，需确保急 、慢性溶解氧参考值满足珍稀濒危物种的保护要求 。

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 34666. 2—2017 水质基准数据整编技术规范 第 2 部分：水生生物毒性

　　[2] HJ 596. 3—2010 水质 词汇 第三部分

　　[3] HJ 506—2009 水质 溶解氧的测定 电化学探头法

　　[4] HJ 831—2022 淡水生物水质基准推导技术指南

　　[5] HJ 1260—2022 海洋生物水质基准推导技术指南(试行)

　　[6] HJ 2. 3—2018 环境影响评价技术导则 地表水环境

　　[7] HJ 945. 3—2020 流域水污染物排放标准制订技术导则

　　[8] Australian and New Zealand Environment and Conservation Council and Agriculture and Re_ source Management Council of Australia and New Zealand. Australian and New Zealand guidelines for fresh and marine water quality[R]. Canberra：ANZECC and ARMCANZ，2000.

　　[9] Canadian Council of Ministers of the Environment. Canadian environmental quality guidelines [R]. Winnipeg：CCME，2010.

　　[10] U . S. Environmental Protection Agency . Ambient aquatic life water quality criteria for dissolved oxygen(saltwater)：Cape Cod to Cape Hatteras[R]. Washington DC：Office of Water，2000.

　　[11] U . S. Environmental Protection Agency . Ambient water quality criteria for dissolved oxygen [R]. Washington DC：Office of Water，1986.

　　[12] U . S. Environmental Protection Agency . Ambient water quality criteria for dissolved oxygen， water clarity and chlorophyll a for the Chesapeake Bay and its tidal tributaries[R]. Washington DC：Office of Water，2003.

　　[13] U . S. Environmental Protection Agency . Guidelines for deriving numerical national water quality criteria for the protection of aquatic organisms and their uses[R]. Washington DC：Office of Water，1985.

　　[14] U . S. Environmental Protection Agency . Quality criteria for water[R]. Washington DC：Office of Water，1986.