沉积物质量综合评价及应用证据权重法的案例分析

蒋宇霞，刘有胜，应光国,*

1. 中国科学院广州地球化学研究所 有机地球化学国家重点实验室，广州 510640 2. 中国科学院大学，北京100049



沉积物质量综合评价及应用证据权重法的案例分析

蒋宇霞1,2，刘有胜1，应光国1,*

1. 中国科学院广州地球化学研究所 有机地球化学国家重点实验室，广州 510640 2. 中国科学院大学，北京100049

水体沉积物是水生生态系统重要的组成部分，沉积物污染将影响整个水生生态系统，因此有必要构建科学全面的水体沉积物质量评价方法，为环境污染修复与监管提供科学依据。已有文献报道了多种沉积物质量评价方法。其中，证据权重法通过对不同的证据进行测定与整合，弥补了传统评价方法的不足，可以对沉积物质量进行科学全面的评价。本文对证据权重法中化学分析、生物毒性和底栖生物群落结构3种证据的测量方法、赋权方法、证据整合与信息解译方法进行了系统评述，并以淡水河为例介绍了用多目标决策理想点法(TOPSIS)整合数据进行沉积物质量综合评价的方法。

沉积物质量评价；沉积物质量三元法；信息整合方法；证据权重法；多目标决策理想点法

水体沉积物是水生生态系统的重要组成部分，为底栖和浮游生物提供了生活场所和食物来源。各种致污物在表层沉积物中富集，在适当的条件下又能释放到上覆水中，形成二次污染，影响水生生物的生长和繁殖等，同时也会通过食物链的传递影响整个生态系统的结构稳定和健康，因此受污染的沉积物已经变成环境监管和治理的重点。但是沉积物处于水体底部，导致对沉积物污染的观察、测量、评价、修复(疏浚或覆盖等)以及后续监测等既困难又昂贵[1-2]。因此对沉积物污染情况进行准确地测定与科学地评价，筛查真正受到污染并亟需进行控制和修复的沉积物具有重大的环境和经济学意义。

虽然研究者提出了多种水体沉积物评价方法，但由于研究区域差异，迄今为止仍然没有通用的评价决策方法[3]。沉积物质量评价方法一般可分为：化学方法、生物方法和生物化学方法三大类[4]。化学方法应用方便、直观、成本较低，但也存在多个方面的不足：难以测定沉积物中所有致污物的浓度和所有条件的适宜性；沉积物中致污物的总浓度与其毒性效应水平不一定呈比例关系[5]；作为评价基础的沉积物质量参考值(sediment quality guidelines, SQGs)通常会有25%甚至更大的误差[6]。生物方法包括实验室生物毒性实验和底栖生物群落结构调查。生物方法能直接表明沉积物受污染的程度，但一般不能确证生物负效应的引发因子。实验室生物毒性实验排除了自然环境中干扰因子的影响，使致污物与毒性之间的关系更加明确，但不能完全代表实际环境的情况，也没有充分考虑致污物的刺激作用，因此可能会过高或过低地评估毒性[7]。而底栖生物群落结构调查无法排除由化学胁迫以外的其他因子造成的影响。综上可以看出，化学和生物评价方法都存在各种优缺点。由于水体沉积物具有复杂的物理、化学和生物特性，其质量评价应综合考虑化学与生物评价的结果。因此有必要建立一套统一的沉积物化学分析、毒性实验和底栖生物群落结构调查方法以及信息处理与解译方法，以提高评价方法的准确度和可靠性。证据权重法(weight of evidence, WOE)能有效地整合各种数据而得出一个科学全面的评价结论，是沉积物综合评价的最佳选择[8]。

1 证据权重法介绍(Introduction of Weight ofEvidence Approach)

在风险评价中，WOE是考虑不同性质信息的优势和劣势从而对选择方案的风险大小做出评定的过程[8]。50多年以来，证据权重这个词频频出现在各个领域关于风险评价的各种出版物中。美国、加拿大、荷兰和英国等国家已经把证据权重法应用到官方的沉积物风险评价指南中[9]。国内，吴斌等[10]对WOE在沉积物评价中的涵义和发展历程有详细的论述。WOE通过测定不同学科的证据线索(lines of evidences, LOEs)，并对其信息进行综合，以全面评价沉积物质量。沉积物质量证据权重评价的一般流程如图1，本文将按此流程进行讨论。

1.1 证据线索的获取

首先是证据的选择。在沉积物评价领域，证据权重法的雏形是沉积物质量三元法(sediment quality triad, SQT)。三元法由沉积物化学分析，生物毒性和底栖生物群落结构这3个互补基元构成，已经被广泛应用于沉积物的质量评价中[11]。但SQT并未局限于3个特定的LOEs，Chapman等[11]也鼓励在三元法原有的多维框架上进行发展。目前已有多种替代的或额外的LOEs被提出并应用于SQT上：生物放大、上覆水质量、毒性鉴别评价法(TIE)、效应导向分析法(EDA)、生物标记物、底栖鱼类组织病理学、细菌群落结构等[11-12]。使用一个新增的LOE时需要解释清楚原因和使用方法。证据的选择与沉积物的类型及评价目的都有密切的关系，如对于疏浚沉积物可以仅使用化学分析；要鉴别致毒原因可加上TIE；要评价沉积物对整个水体的影响要测定上覆水质量等。下面分别介绍3种常用证据。

1.1.1 化学分析

化学分析方法就是测定水体沉积物中致污物的浓度并与已有的SQGs进行比较，以浓度超过SQGs的物质的数量与超标程度评价沉积物质量。样品的采集与致污物的测定都有国际标准可供参考[13]，我们需要确定的是参与计算的化学物质种类与数量、SQGs的选定以及数据的分析方法。研究表明，参与计算的化学物质并不是越多越好，而应选择具有代表性的物质[14]。应用时可先选择有相应SQGs的化学物质，然后用统计方法如主成分分析法选择浓度差异较大的物质参与计算。Fairey等[14]]推荐使用一种标准的物质组合(如SQGQ1)以便比较不同的调查，并指出实际计算方法应根据研究区域污染的特异性作相应调整。

图1 沉积物质量证据权重评价的一般流程Fig. 1 The flow chart of sediment quality assessment using weight of evidence approach

SQGs的选定：SQGs是为保护底栖生物和上覆水质量而设定的化学物质在沉积物中的浓度阈值。SQGs的建立方法有十多种，大致上可以划分为两类：经验型，包括筛选水平浓度法(SLCA)、表观效应阈值法(AETA)、效应范围法(ERA)、效应水平法(ELA)和逻辑回归模型法(LRMA)等；理论型，如相平衡分配法(EqPA)。这些方法都有自己的优缺点。目前采用较多的是双阈值的经验型方法[15]，因其确定了2个阈值和3个范围，当污染物浓度低于双值中的低值时，认为产生危害的可能性很小，几乎可以忽略；当污染物浓度高于双值中的高值时，则认为危害发生的可能性很高；如果污染物浓度在二者之间，则为灰色区域，表示会产生和不会产生不良生物效应的概率接近[16]。目前，研究人员应用这些方法建立了十多种SQGs[17-18]，然而每一种基准都有其优缺点，在具体应用时要从诸多的SQGs中选取最合适的基准用于质量评价是一个艰巨的任务，这在一定程度上限制了各个基准的应用。由于推导方法不同，同一物质的不同SQGs可能会相差几个数量级[19]，因此不同SQGs区分有毒与无毒的能力差异很大[20]。相同SQGs应用的区域差异性也很大，迄今还不能通过现有的任何一种方法建立适用于全国或更大区域的SQGs[18]。直接采用一些根据特定区域建立的SQGs而不考虑环境的不同可能导致SQGs的不适用。

因此，超过了某种SQGs并不能说明样品一定有毒，更不能指示毒性的来源，应该联合使用多种SQGs从而为沉积物的毒性效应提供一个全面的指示[20]。目前应用较多的汇编了多种SQGs的两种方法分别为平均沉积物质量标准商数法(mSQGQs)和一致性沉积物质量基准(CBSQGs)。mSQGQs为每种物质从已建立的各种SQGs中选择一个预测能力最强的SQG来计算平均沉积物质量标准商数，不同物质的SQGs来源可以不同，从而使每种物质的效应都能得到最好的预测[20]。研究表明使用多种SQGs的预测效果要好于使用单一SQGs[20]。但对于不同研究区域，污染物的最适SQGs不同，实际应用比较困难。一致性沉积物质量基准通过求几何平均值来整合现有的功能相近的SQGs来说明沉积物中致污物的效应。Swartz[21]首先算出多环芳烃(PAHs)的一致性基准；MacDonald等[19]算出了多氯联苯(PCBs)等28种致污物的一致性基准；Vidal和Bay[20]算出有机氯农药等11种物质的一致性基准。CBSQGs既解决了取舍的难题，又简化了评价过程，提高了毒性预测能力，是一种值得推荐使用的SQGs[22]。

数据的分析：化学分析需要对数据进行整合，以便对超标的数量与程度进行定量。经验型SQGs一般用平均沉积物质量标准商数法(mSQGQs)即沉积物中化学物质浓度与相应的SQGs之商的算术平均数。在计算样品的mSQGQs时要注意几个问题：1) SQGs商数之和与平均值都可以作为评价的指数，但当不同样品所测量的物质数目不一样时，商数之和会有差异，缺乏可比性。2) 将样品的mSQGQs与文献中建立的表征沉积物毒性发生概率和mSQGQs的对应关系进行比较，从而确定样品的风险水平是否在可接受的范围[14]。一般至少设2个临界值，低于一级临界值(如0.1)表示样品是无毒的，高于二级临界值(如2.0)表示样品是有毒的。3) mSQGQs的结果是单一的指数，应用方便，其缺陷是：临界值的确定难以达成一致；信息过度压缩；不能反映所有物质的影响；不能表征毒性效应与具体某种物质之间的对应关系。

1.1.2 生物毒性

生物毒性实验以生物体为对象，通过各种暴露途径进行毒性测试，被认为是沉积物毒性综合评价必不可少的一部分。生物毒性实验的结果受实验条件、受试生物、效应终点等因素的影响而可能出现假阳性，因此，毒性测试需要有标准化的方法。由于资源和时间的限制，毒性测试无法针对所有的生物，因此一般采用复合定制方法来设计测试组，即常用的标准方法加上针对所关注的物质、灵敏度高的测试方法[23]。

受试生物的选择：沉积物毒性测试常用，但不仅限于底栖无脊椎动物作为受试生物。为了保证毒性评价的可靠性，Beketov等[23]建议用几种不同营养级的、对污染物吸收途径不同的生物组成受试生物系列，如细菌、真菌、植物、无脊椎动物和脊椎动物等。该方法综合考虑了不同的暴露途径、受体和行为模式等因素的影响，既可进行快速筛选，又可进行长期效应的观察[24]。目前应用较多的受试生物有：摇蚊幼虫、夹杂带丝蚓、端足类淡水虾、颤蚓、大型蚤、蜉蝣幼虫、发光菌和斑马鱼胚胎等[23, 25]。

测试终点的选择：毒性实验的测试终点应该灵敏、准确、可比较、可重现并能清晰地指示受试物种的种群动态。常用的终点有致死终点如存活率，亚致死终点如个体生长、繁殖和行为表现，生理生化反应终点如基因表达变化和代谢变化。最常用的是存活率，因为它和野外条件下种群的变化有很明显的关系。Ingersoll等[26]认为亚致死效应能够提供更灵敏、更具保护性的测量结果。最常见的是用10 d的急性实验测存活率和用4～6周的慢性实验来测存活率、生长和繁殖[12]。

试验相的选择：沉积物的异质性会导致污染物以不同的形态存在并明显地表现出不同的生物可利用性和毒性，因此进行毒性测试时要充分考虑试验相的选择问题。沉积物试验相通常包括全沉积物、孔隙水和复溶水。全沉积物在采集和处理过程中引入的人为干扰最小，被认为是最适合评价沉积物质量的试验相。孔隙水是一个重要暴露途径，但存在局限性：难以获得；提取后孔隙水性质会发生变化；在仅有孔隙水而没有沉积物的体系中，一些底栖动物可能会不适应；降低了摄食暴露这一途径的影响[12]。因此单独用孔隙水来评价可能会高估水溶性物质的毒性而低估了疏水性物质的毒性。复溶水实验一般只用于特殊的场合，如评估沉积物被底泥疏浚、洪水和航运等扰动后的风险。

毒性表征：在毒性测试中一般把样品的测试终点与阴性控制的进行比较后分析出样品毒性效应的大小[24]。然而有学者认为在进行沉积物质量评价时，样品与对照点沉积物之间的比较才是合理的，因为对照点说明了一个地区的沉积物在未受污染时的一般情况[3]。因此可用测试样品与实验室控制比较得出绝对毒性，再与对照点的绝对毒性比较来说明沉积物是否因受到外来污染而毒性增强。对照点应具有以下特点：远离污染源且水文地理位置具有代表性、沉积物物理特性与常作为污染物的汇的沉积区相似、人为污染物含量低于相应的SQGs、底栖生物分布正常以及生物毒性效应低[27]。除选定对照点外，还需要设定区分自然变异与毒性效应的阈值。对于这方面的研究比较多，但还没有通用的方法。Höss等[24]认为急性致死测试的测试终点与对照点有显著性差异且差异大于20%是有毒的，并提出了计算亚致死终点的毒性阈值的方法。Hunt等[27]根据对照点的毒性数据设计了一条公式来计算受试生物的耐受限，当用公式算出的耐受限太高时用可检测差异来代替。Reynoldson等[28]用对照点毒性数据的平均值和标准差建立了沉积物毒性反应的3个类别：无毒的、可能有毒的和有毒的。

上面综述的方法都只评价了样品某个终点的表现，还需综合各种效应终点对沉积物毒性做出整体的评价。Hartwell等[6]用多个毒性终点的严重性和响应的百分比来给每个样点进行打分，从而评估样点的毒性程度。Reynoldson等[28]用不同的方法整合各种毒性终点。前两种是以给每个毒性终点打分为基础的，方法一用1个样点的毒性终点分值的中位数所处的类别代表该位点整体所处的类别，方法二把1个样点的毒性终点分值平均值与对照点的平均值和标准差比较，确定了4个毒性等级。方法三选择非度量多维尺度法和欧氏距离，让样点在相同的排序空间上与概率椭圆进行比较。结果证明方法三适用性更强。

1.1.3 底栖生物群落结构

研究生物群落结构可能是评价水生环境中多重胁迫共同效应的最好方法[29]，因为它能够敏感地反映胁迫引起的生态功能的变化。表征底栖生物群落结构变化的方法有[12]：1) 单变量方法，如指示生物法和多样性指数；2) 图形或分布式方法，用图形描绘物种的相对丰度等指标，如占优曲线；3) 多变量方法，用多物种的多种指标共同来比较群落结构。单变量方法和分布式方法都不具有物种特异性，并且过于简单化，难以反映复杂的生态系统的实际情况，因而需要用多变量方法。多变量方法有：分类法，即根据采样点的共同物种组成建立的树状图；排序法，即画在同一坐标系统上的对照点与受污染点之间的关系图；多维尺度分析；生物完整性指数[12]。

生物完整性指数(index of biological integrity, IBI)是一种能把群落结构与环境污染联系起来的多变量方法，在多个国家广泛应用，并衍生出多种形式[30]。IBI从鱼类发展而来，并应用于其它分类单元或者联合了不同分类单元对生态环境做出全面的评价。常用的分类单元有鱼、无脊椎动物、硅藻属和大型水生植物等[30]。鱼作为生物指示物的优点是：有不同的种类、位于食物链的顶端及相关资料丰富等。大型底栖无脊椎动物作为生物指示物的优点是：体形较大、生活周期较长、运动能力较弱、对污染反应较为敏感。

虽然有些河流已经建立了完整性指数，但世界上没有两条完全相同的河流，不同时间的生境、理化条件和污染等情况都会对完整性产生影响。因此评价时需要重新筛选生物指标进而构建完整性指数。在建立过程中需要注意几个问题：1) 对照点的选定非常重要，选定时要从多方面进行考虑，如水质和栖息地数据、环境条件和水生生物的历史数据、IBI的分值、人类居住和干扰的梯度变化等。但IBI所使用的对照状态迄今还没有统一的评定标准[30]。2) 指标选择，理想的指标特征包括：不同位点间数据有足够的差异、重现性好、对胁迫的响应能力强、与其它指标相独立，还要具有敏感性、可比性、准确性和实用性[31-32]。3) 指标打分，打分方法很多[32]，主要分为离散打分(三分法和四分法)和连续打分(连续赋值法[31]和比值法[33])。离散打分可以增加IBI的差异性，但区分生态条件等级的能力不足，并且具有主观性。连续打分法避免了主观性还具有一致性和重现性，使得结果容易解释和便于他人使用，因此很多学者主张用连续打分法[30]。所有指标的分值相加得样点的IBI值。4) 整体评价标准的划分，目前还不存在一个统一的划分标准。一般是以参照点IBI值的25%分位数或所有样点IBI值的95%分位数作为健康的标准，小于健康标准的再三等分，共分4级。

1.2 权重

在一个WOE框架内，不同LOEs对整体结论的贡献是不一样的，所以要给证据赋权。赋权是WOE方法中很重要的一个部分，包括给每项证据赋权和给每种证据赋权。每项证据的赋权方法可分为定量和定性两类，结合使用更佳[34]。定量赋权根据证据与对照、控制等的偏离程度用统计方法如均方差法、主成分分析法、离差最大化法、熵值法、因子分析法等算出，也叫客观赋权。定性赋权可以通过质量准则和专业判断来确定，如德尔非法、层次分析法、专家调查法等，也叫主观赋权。定性权重一般考虑实验设计合理性、生态相关性、代表性、方法稳健性、解释的清晰性、持续性、响应一致性和潜在的偏见等。虽然定性赋权具有特异性，但提供了一个准则列表的标准化的赋权方法还是有参考意义的，如McDonald等[35]和Critto等[36]提出的定性赋权方法。给一类证据赋权要考虑3个方面[34]：1) 不同种的证据可能有不同的固有权重，如底栖生物是沉积物污染的最直接受害者与反映者，应以其群落结构的好坏作为沉积物质量评估的根本依据，所以底栖生物群落结构的权重应该最大，生物毒性测试的次之，化学分析的最小[37]；2) 某一类证据中的每项证据的强度和质量；3) 某一类证据中的每项证据的个数。要注意的是赋权不一定能够提高结论的准确性，事实上，评价者把个人观念加诸于WOE方法上可能会降低准确性[38]。定量赋权比较可信，但是定性赋权方法没有强大的理论基础因而不一定能改善决策。

1.3 证据整合与信息解译方法

由于WOE方法联合了多学科的LOEs且不同LOEs可能会指向不同的结论，因此需要有效的方法来综合大量的证据形成一个关于风险的总体的结论。整合各种证据的方法很多，可分为定性和定量两类。定性方法只是摆出各种证据而没有进行整合或者只是基于定性的考虑将证据按一个标准的评价方法进行整合。定量方法通过加权、排序、指数、结构化决策或统计模型对各种证据进行整合[39]。虽然没有可以完整地表征WOE方法的分类系统，Linkov等[39-40]根据Weed[38]和Chapman等[41]的研究提出一个较全面的分类系统。表1按由偏定性到偏定量的顺序列举了常用的WOE信息整合与数据解译方法。

整合方法的选择：定性方法一般用于只有少许证据或有一个优势证据存在的情况，最常用的是带有决策矩阵表的最佳专业判断和带有决策框架的逻辑方法。定量方法适用于系统很复杂或有许多LOEs要整合的情况。虽然所有的WOE方法都会包含定性和定量的考虑，综合评价指标体系的复杂性决定了这个方法越来越侧重于定量。定量方法包括单变量方法，即用单因素方差分析来比较单个指标在不同样点间的差异；多变量方法，即用多因素分析方法来比较某种LOE与对照的差异以及不同种LOEs之间的关系[47, 50]；荟萃分析，即用统计的方法综合相似的研究数据得出结论[38]；多属性决策分析[40]。

多属性决策分析(multi-criteria decision analysis, MCDA)主要解决具有多个属性(指标)的有限决策方案的排序问题。MCDA方法在环境科学领域的应用中，层次分析法和级别高于方法(outranking)应用得比较多[51]。MCDA方法在沉积物质量评价中的应用可概述为：每个采样点作为一个可供选择的方案，致污物浓度、毒性实验终点值和底栖群落结构指数共同组成指标体系，用SQGs和对照点的数据等算出指标的表现值然后用所选的MCDA方法赋权并整合所有指标表现值成为一个最终评价值，将所有最终评价值排序，排名越前的样点质量越好[9]。MCDA的优点有：方便构建；可以建立在其它WOE方法上；可以把专家判断限制为建立单个LOE的权重；决策过程透明[40, 51]。因此MCDA是很好的整合不同证据的方法。

近年来基于水体存在模糊性、随机性、灰色性、非线性等特殊情况，以现代数学理论和计算机技术为基础的模糊综合评判法、未确知测度模型、灰关联分析方法、物元分析法、人工神经网络、投影寻踪综合评价法、多目标决策理想点法等现代系统方法逐渐发展起来，为新的水质评价方法的产生提供了理论和技术支持，并在地表水环境综合评价中得到了广泛应用。而沉积物质量评价还很少采用这些现代系统方法，因此这将是一个很好的发展方向。

2 证据权重法的应用案例(Case Study of Weight ofEvidence Approach)

近年来，各个国家用证据权重法对不同生态系统进行生态风险评价的实际案例非常多。Regolia等[52]用一个软件模型整合化学物质浓度、生物可利用性和生标数据评价了哥斯达黎加康科迪亚沉船事件带来的风险，结果是风险不大。Khosrovyan等[53]用两种方法整合化学物质浓度、理化参数和生物毒性数据评价了西班牙4个商业港口的沉积物的风险：一种用西班牙疏浚物管理框架中的决策框架来对沉积物进行分类，另一种用主成分分析法来分析毒性数据并分析其与化学数据的关系，最终得到类似结果。Sorvari等[9]用MCDA方法整合SQT的数据评价了芬兰一个废弃的垃圾填埋场的生态风险。Cox等[54]用一种多变量方法典型判别分析整合SQT和生物放大数据评价了美国罗亚尔岛国家公园码头的沉积物生态风险，结果证明人为来源的PAHs是主要的污染物，但浓度不是很高。Wolfram等[46]用一种打分系统整合SQT的数据评价了欧洲3条河流中化学污染物对底栖无脊椎动物的影响。Carreira等[55]用主成分分析法等多变量方法整合化学物质浓度和生标数据评价了葡萄牙南部3个海岸带生态系统(2个河口和1个滨海泻礁湖)的污染状况，结果表明3个系统的沉积物污染高度异质性。

表1 WOE信息整合与数据解译方法

由上述案例可以看出用证据权重法进行沉积物质量评价可以有多种形式，不同的形式可能产生不同的评价结果。根据对证据权重法的综述，我们以东江流域淡水河上中下游7个采样点(S1～S7)为例阐述一种评价形式作为参考(数据见表2和表3)：1) 根据相应的指导文件进行样品采集与前处理[13]。2) 测量PAHs和重金属的浓度并用主成分分析法选择浓度差异较大的4种PAHs和4种重金属参与计算(受实验条件所限，化学物质选择并非最佳，根据Fairey等[14]推荐的SQGQ1选择物质会更好)。3) 进行斑马鱼胚胎全沉积物实验、绿藻全沉积物实验、发光菌孔隙水实验，把终点结果与实验室控制比较算出鱼类致畸性指数(FTI)、绿藻生长抑制率和发光抑制率。4) 进行野外底栖生物群落结构调查，算出种类数、均匀度、Margalef丰富度指数、多样性指数和总生物量(受实验条件所限，指标选择并非最佳，根据Stoddard等[31]介绍的方法筛选指标效果更佳)。5) 用多目标决策理想点法(TOPSIS)对上述所得数据进行整合：a. 增加两个虚拟的样点：比较点1由CBSQG-TECs[19]和其它指标的理论最差值的0.2倍构成，用作低风险与中等风险的界点；比较点2由CBSQG-PECs[19]和其它指标的理论最差值的0.5倍构成，用作中等风险与高风险的界点；b. 原始数据同趋化，把高优指标向低优指标转化；c. 用极差法将数据归一化；d. 赋权，化学物质浓度权重为1，毒性终点权重为1.2，底栖生物群落指标权重为1.5；e. 归一化数据与权重相乘；f. 确定正理想解Z+(每个指标的最大值)和负理想解Z-(每个指标的最小值)；g. 计算每个样点到正负理想解之间的欧氏距离d+和d-；h. 计算每个样点与正理想解的相对接近度；i. 根据相对接近度对样点进行排序，根据排序结果，对所有采样点进行风险等级评定。由计算结果可以看出，淡水河7个采样点都属于中等风险，其中S1和S6风险较低，S2和S3风险较高，比较符合实际的观察结果，因此用TOPSIS来整合数据进行综合评价是一个可行的方法。

3 存在的问题与今后发展方向(Present ProblemsAnd the Future Direction)

用证据权重法能够更全面地评价沉积物质量，但也存在其自身的局限性。有人认为WOE复杂、昂贵、耗时间、不严谨，没必要使用多种证据[34]，所以回归到关注单个物质浓度或底泥疏浚。另外，证据权重这个词似乎给评价结果带来很高的确定性，但事实上样品的采集、测定及结果分析过程都会带来很大的不确定性。因此近十年来沉积物综合评价发展缓慢，我国对沉积物质量综合评价的研究尚处于起步阶段。由于沉积物污染的复杂性，仅通过单一的评价方法无法准确评价沉积物质量，从而导致监测和修复的管理措施缺乏针对性。因此需要大力发展综合评价方法，简化评价步骤、降低评价费用的同时提高评价的准确性。努力的方向有：提高野外试验方法的灵敏度和实用性；确证生物标志物与种群及群落效应之间的关系；建立新兴污染物的SQGs；发展被动采样等快速监测技术；发展能自动分析环境与效应关系的评价模型，通过输入特定地区的地球化学条件与污染监测数据之后可以得出符合该地区特殊状况的评价结果。

表3 用多目标决策理想点法进行淡水河沉积物质量综合评价的结果

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Integrated Sediment Quality Assessment: A Case Study Based on Weight of Evidence Approach

Jiang Yuxia1,2, Liu Yousheng1, Ying Guangguo1,*

1. State Key Laboratory of Organic Geochemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received 26 July 2014 accepted 16 September 2014

Sediment is an important part of aquatic ecosystems, and its pollution can affect the health of the whole ecosystem. Therefore, it is essential to develop a proper sediment quality assessment method, which can facilitate pollution control, and provide a scientific basis for further remediation of contaminated aquatic environments. Various sediment quality assessment methods have been proposed in the past. Among those assessment methods, weight of evidence approach measures and integrates different lines of evidences, which can make up the drawbacks of those traditional simple evaluation methods and provide scientific and comprehensive evaluation of sediment quality. This paper introduced the three major lines of evidences including sediment chemistry, toxicity and benthic community, as well as weighting methods and relevant information integrating methods. A detailed procedure of sediment quality assessment was introduced here with Danshui River as an example by using technique for order preference by similarity (TOPSIS) to integrate data.

sediment quality assessment; sediment quality triad; information integrating methods; weight of evidence; technique for order preference by similarity

国家自然科学基金广东省联合基金(U1133005)

蒋宇霞(1988-)，女，硕士研究生，研究方向为生态毒理学，E-mail：jiangyuxia3@foxmail.com

*通讯作者(Corresponding author)， E-mail: guang-guo.ying@gig.ac.cn

10.7524/AJE.1673-5897-20140726001

2014-07-26 录用日期：2014-09-16

1673-5897(2015)3-071-12

X171.5

A

应光国(1964-)，男，博士，研究员，博士生导师，主要研究方向为污染物化学和生态毒理。

蒋宇霞, 刘有胜, 应光国. 沉积物质量综合评价及应用证据权重法的案例分析[J]. 生态毒理学报, 2015, 10(3): 71-82

Jiang Y X, Liu Y S, Ying G G. Integrated sediment quality assessment: A case study based on weight of evidence approach [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2015, 10(3): 71-82 (in Chinese)