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水环境污染生物监测技术

中国污水处理工程网 时间:2021-1-22 13:45:11

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  随着水污染监测中生物监测技术的大力应用,借助生物学相关知识,通过监测生物与环境之间的关系,如果周围水质遭受到污染,借助一系列生物链会使得植物生长受到影响,动物发生迁徙等,通过种群数量的变化监控水质环境,对污染的分布、污染来源、污染种类、污染周期等进行风险评估,为河湖水生态修复和后期治理工作的开展提供一定的理论依据,提升水体自净能力,恢复生态功能。

  一、生物监测技术的特点

  生物监测技术的特点表现如下:

  (1)生物监测灵敏度高,传统的监测技术需在污染浓度较高的环境下才能监测出来,而生物监测技术则不需要,即使是在污染浓度极低的状态下,也能在短时间内做出反应,提供实时监测

  (2)生物监测能将生物放大,当某一区域发生水体污染,通过食物链会使得该区域的生物种群都受到不同程度的影响,通过长期的监测即可找出污染物来源,适用面更广泛

  (3)生物监测具有较高的经济效益,该技术的监测流程非常简单,可操作性强,在短时间内即可获取到较为有用的信息,实现对水体的全程监测,大大增强了工作效率

  (4)生物监测技术的有效应用可同时监测出在污染环境中不同生物的表现方式,以方便技术人员掌握水体污染程度,并进行综合评定。生物监测技术是借助生物学相关知识,监测生物与环境之间的关系,评价水体污染状况。不同的生物水平,其所监测的内容也是存在一定差异的。表1为细胞生长与生理等方面的变化所使用的生物监测技术,以此来判断水体污染状况。

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  二、生物监测的种类

  2.1 按照生物反应分类

  众所周知,即便是相同的环境,不同的生物所表现出来的反应也是有差异的,因此可所生物监测分为两个方面:一是主动监测,比如可选择一些生物将其放入到待监测的水环境中,通过长期观察所放进去的这些生物所产生的变化,来判断水体污染程度,如果生物的数量发生骤减则说明水体受到了一定的污染;二是被动监测,将一些生物放入到一定的水环境中进行观察,在长期的这种环境下有的生物可能自身会产生一定的抗体,会逐渐适应这种水环境,但与其刚放入水体时的性状可能会不同,部分生物的机能会产生变异,甚至演变成另一种生物,这也说明了水体发生了变化。

  2.2 根据生物种族分类

  按照生物种族,用于水环境监测的生物可分为三种类型:一是植物;二是动物;三是微生物。不同的生物其在水环境中所呈现出的反应也是不尽相同的。通过不同生物所表现出来的反应,可对水质环境情况有一定的了解,便于技术人员掌握水质状况,以便采取有效的措施加以治理,提高水质质量。

  2.3 按照生物生存环境分类

  按照生物生存环境的不同,可将其分为如下三类:一是大气环境,比如地衣对环境的敏感度特别高,一旦大气中某一物质发生变化,地衣的性状也会随之发生变化,为工作人员提供一定的参考;二是土壤环境,在一定土壤条件下生存,一些植物可对污染物产生各种反应,比如生长发育受阻,植物的营养成分发生变化等;三是水环境,利用指示生物可以对水体污染程度作出综合判断并进行定性分析。

  三、生物监测的实际应用

  3.1 底栖动物的应用

  在水环境污染监测中底栖动物的作用非常大。与其他生物相比较而言,底栖动物的生活史比较长而且体型大,行动能力差,对水体污染物的辨别能力比较强。比如,河蜕这种生物,通过监测河蜕体内的汞含量就可知道水体是否收到污染,通过河蜕体内汞含量的差异表现,即可知道河蜕与污染源的距离远近,为研究者提供一定的参考借鉴。

  3.2 原生生物的应用

  原生生物分布广泛,不管是种类方面还是数量上都比较多,原生生物受水中物质比如藻类、菌类等影响的程度较大,使得群落结构发生大的变化。原生生物在进食时,也会加大藻类或者细菌等的繁殖力度,增强了水环境中物质循环的速度,使得有机物的分解速度不断加快,在水环境监测中,原生生物的作用不容小觑。

  3.3 藻类生物监测

  藻类生活在水中,也是水环境中最早的生产者,不同类型的藻类其对水中各营养物质的需求也是存在一定差异的。由此可根据藻类的类型以及化学成分等,实现对水环境的监测。比如赤潮这种现象形成的原因就是水中污染物增多,水中的有害物质会随着水流最终流入到海洋中,在海边极易发生赤潮现象。值得注意的是,在水环境监测中如需使用藻类生物进行监测,藻类生物种类的选择很关键,特别是当水环境中重金属含量超标时,藻类的生理功能会严重下降,其生物代谢也会受到不同程度的影响,导致体内细胞色素含量下降,不能进行光合作用,长此下去会造成藻类细胞发生病变甚至死亡。

  3.4 两栖动物的应用

  两栖动物在生物监测中的应用变得越来越普遍,由于两栖动物的生活史周期的特殊性以及生理学特性,一方面可对水体污染起到实时监测,另一方面也能对陆地污染情况起到一定的监测。青蛙是水环境监测中使用率较高的一种两栖动物,青蛙的皮肤具有良好的渗透性,一旦水体受到污染,可宜接从青蛙的皮肤表面显现出来。此外,鍬鲜也是比较常用的一种动物,鍬鲜是以水中的腐殖质为食,当其食用了污染程度较小的水体生物时,在水中的分布以及进食都会减小,如果食用了污染程度大的水体生物,则进食量会急剧下降,水中分布的数量也会减少,可更好的起到监测水体的效果。但由于我国在该方面的研究还比较浅显,在水环境监测中两栖动物的应用还比较少,后期仍需开展更深入的研究,以提高两栖动物的应用率。

  3.5 鱼类生物的应用

  水环境污染监测中,卿鱼是使用较为广泛的一种鱼类,这种鱼对环境的适应能力较强而且在水中的分布面比较广泛。当水中污染物比如二氯苯酚含量过高时,卿鱼肝脏的抗氧化系统会受到严重的影响,通过这些现象可实现对水环境的动态监测,为工作人员提供一定的借鉴。

  四、生物监测技术进展剖析

  4.1 构建完善的生物标准化体系

  由于我国经济发展水平较发达国家之间还存在一定的差距,水环境污染监测中生物监测技术的应用还处于初级阶段,不管是在监测效率方面或是监测水平都有上升的空间。再加之我国生物监测技术管理标准仍沿用的是传统的方式,给生物监测技术的推广带来种种影响,因此构建完善的生物标准化体系则显得尤为重要。

  4.2 建立生物监测数据库

  水环境污染监测中借助生物监测数据库等技术,可实现对监测数据的动态化管理,大大增强了监测的成效性。通过对生态变异性规律问题的深入分析,找出污染物的来源,从根本问题入手,寻求有效的解决对策,并将所监测的数据信息借助互联网进行共享,构建系统、完善的水环境档案,为水环境治理后续工作的开展提供一定的依据。(来源:河南省水文水资源局)