水污染生物監(jiān)測進(jìn)展

1、水污染生物監(jiān)測進(jìn)展水污染生物監(jiān)測進(jìn)展主講人：黃主講人：黃一、概述一、概述生物監(jiān)測技術(shù)誕生于20世紀(jì)初,其機(jī)理及應(yīng)用研究,經(jīng)歷了一個(gè)從生物整體水平到細(xì)胞水平、基因和分子水平逐步深化的發(fā)展過程 。 最早、應(yīng)用最廣泛的生物監(jiān)測是水環(huán)境的生物監(jiān)測。用水生生物來監(jiān)測研究水體污染狀況的方法主要有：生物群落法、生產(chǎn)力測定法、殘毒測定法、急性毒性試驗(yàn)、細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)等。 生物監(jiān)測生物監(jiān)測生物污染生物污染監(jiān)測監(jiān)測植物監(jiān)測（應(yīng)用多）植物監(jiān)測（應(yīng)用多）水環(huán)境污染水環(huán)境污染生物監(jiān)測生物監(jiān)測空氣污染空氣污染生物監(jiān)測生物監(jiān)測動(dòng)物監(jiān)測動(dòng)物監(jiān)測微生物監(jiān)測微生物監(jiān)測生物測試法生物測試法細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)生物群落生物群落監(jiān)測方法監(jiān)

2、測方法l水污染指示生物法水污染指示生物法l生物指數(shù)法生物指數(shù)法 l污水生物系統(tǒng)法污水生物系統(tǒng)法 lPFUPFU微型生物群落監(jiān)測法微型生物群落監(jiān)測法二、主要應(yīng)用領(lǐng)域二、主要應(yīng)用領(lǐng)域1、水環(huán)境評價(jià)2、水域宏觀規(guī)劃(水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè))3、水環(huán)境災(zāi)害預(yù)報(bào)（滇池水葫蘆，太湖藍(lán)藻）4、重大工程決策5、生物學(xué)傳感器、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的制定主要包括以下方面：用于水源中農(nóng)藥、殺蟲劑的痕量級(jí)檢測的酶傳感器；以活細(xì)胞為探測單元的微生物傳感器已經(jīng)用于污水的BOD測量,可對高、中、低濃度的含可生物降解有機(jī)質(zhì)的工業(yè)廢水進(jìn)行準(zhǔn)確評估,而且開始有報(bào)道用于特殊污染物檢測和污染物分類等。 發(fā)達(dá)國家十分重視生物監(jiān)測的應(yīng)用，歐美國家早在20 世紀(jì)

3、中期便開始把生物監(jiān)測應(yīng)用于毒性評價(jià)，如20 世紀(jì)40 年代美國在排水管理中便引入了生物監(jiān)測技術(shù)，加拿大1971 年頒布的漁業(yè)法中對紙漿廠的排水規(guī)定了魚類的急性毒性標(biāo)準(zhǔn)，用在排水中4d 內(nèi)魚類的成活率來判斷排水是否符合標(biāo)準(zhǔn). 我國生物監(jiān)測起步較晚，上世紀(jì)80 年代才逐步應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測，目前尚未形成系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的生物監(jiān)測技術(shù)體系。三、國內(nèi)外研究三、國內(nèi)外研究1.美國美國EPA 水環(huán)境生物監(jiān)測技術(shù)體系框架水環(huán)境生物監(jiān)測技術(shù)體系框架美國EPA 的生物調(diào)查監(jiān)測體系在20 世紀(jì)70年代以前主要采用生物多樣性指數(shù)評價(jià)方法。1989 年，EPA 流域評估和保護(hù)部門制定了生物快速評價(jià)方案溪流和河流快速評估方案

4、大型底棲動(dòng)物和魚類6，開展大型底棲生物和魚類的監(jiān)測評價(jià)。期間EPA 監(jiān)測部門在全國開展了一系列培訓(xùn)和討論工作，并針對不同溪流生態(tài)系統(tǒng)的具體應(yīng)用，對初版進(jìn)行了修訂和調(diào)整。1999 年，EPA 水環(huán)境部門推出了溪流和淺河快速評估方案著生藻類、大型底棲動(dòng)物和魚類( 第二版) ，優(yōu)化了大型底棲生物的特定方法，增加了著生藻類調(diào)查方案，以及方法準(zhǔn)確度和靈敏度等質(zhì)控措施的內(nèi)容。2006 年，在上述針對溪流和淺河制定的評估和調(diào)查方案的基礎(chǔ)上，EPA 又針對大型河流生物調(diào)查和評估發(fā)布了大型溪流河流生物評估的內(nèi)容和方法，其中生物調(diào)查包括藻類、大型底棲生物和魚類調(diào)查，著重強(qiáng)調(diào)生境評估和物理參數(shù)的調(diào)查分析，同時(shí)對得到

5、的調(diào)查數(shù)據(jù)如何分析、整合和評估有更明確具體的介紹。2.我國生物監(jiān)測的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀我國生物監(jiān)測的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀我國的生物監(jiān)測工作始于上世紀(jì)60 年代，隨著70 年代環(huán)境污染調(diào)查的開展，我國的環(huán)境監(jiān)測事業(yè)開始起步，生物監(jiān)測也隨之一同發(fā)展；到20世紀(jì)80 年代，部分城市開展了生物監(jiān)測工作，此后，生物監(jiān)測經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。1984 年，原國家環(huán)境保護(hù)局召開了第一次環(huán)境生物監(jiān)測工作會(huì)議; 1986 年頒布了生物監(jiān)測技術(shù)規(guī)范( 水環(huán)境部分) ; 1989 年組織專家編寫并出版了水和廢水監(jiān)測分析方法( 其中包括水生生物檢測分析方法) ; 1993 年編寫并出版了水生生物監(jiān)測手冊和大氣污染生物監(jiān)測方法

6、，初次建立了國家水生生物監(jiān)測網(wǎng)，開始在全國范圍內(nèi)開展例行生物監(jiān)測工作。21 世紀(jì)初，江蘇省、常州市、蘇州市、上海市、青島市、遼寧省、浙江省的環(huán)境監(jiān)測站開始加強(qiáng)生物監(jiān)測能力建設(shè)，持續(xù)開展了一些基于生物調(diào)查、細(xì)菌學(xué)和毒性測試等方面的生物監(jiān)測項(xiàng)目，并將每年的監(jiān)測結(jié)果體現(xiàn)在水質(zhì)量報(bào)告中。總體而言，我國環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的生物監(jiān)測能力整體較弱，發(fā)展較不平衡，仍需大力加強(qiáng)。3.藻類研究藻類研究1989年,Bozeman 等率先提出將固定化藻類應(yīng)用于毒性檢驗(yàn),不僅提高藻類毒性檢驗(yàn)范圍,且使藻代謝活性長時(shí)間保持穩(wěn)定,可用于長期現(xiàn)場監(jiān)測；Lukavsky 等將月牙藻固定在2 %的瓊脂上制成生物反應(yīng)器,對Cr3+ 的毒

7、性效應(yīng)進(jìn)行評價(jià)和監(jiān)測；Chouteau 等利用固定化綠藻,研制了細(xì)胞生物傳感器,用于水環(huán)境中Cd2 + 的監(jiān)測以及堿性磷酸酶活性的分析。藻類固定化技術(shù)與生物傳感器相結(jié)合,為研究者提供了更為開闊的研究思路。開發(fā)固定化藻細(xì)胞傳感器,將其用于水質(zhì)檢測是一個(gè)嶄新的發(fā)展方向；隋戰(zhàn)鷹等用浮游藻類種群法評價(jià)珠江水域廣州段水質(zhì)；浩云濤等研究了橢圓小球藻對4 種重金屬的耐受性及富集。3.其他其他主要是底棲生物（如水生昆蟲、大型水蚤等）目前,國內(nèi)外研究者對重金屬、農(nóng)藥、有機(jī)物等主要的污染物做了大量的毒性試驗(yàn)研究。在線水體生物監(jiān)測系統(tǒng)在德國、荷蘭、英國、美國、日本和韓國等已有投入實(shí)際應(yīng)用。 正在發(fā)展研究和投入使用的

8、在線生物監(jiān)測系統(tǒng)包括以下幾種類型：細(xì)菌在線生物監(jiān)測系統(tǒng)、藻類在線生物監(jiān)測系統(tǒng)、水蚤在線生物監(jiān)測系統(tǒng)、雙殼軟體動(dòng)物生物監(jiān)測系統(tǒng)和魚類在線生物監(jiān)測系統(tǒng)。在線生物監(jiān)測主要是測量生物的行為或生理方面的變化，多種不同營養(yǎng)級(jí)的生物都可用作在線生物監(jiān)測的指示生物。四、水體污染生物監(jiān)測若干問題的四、水體污染生物監(jiān)測若干問題的探討探討4.將生物檢測的信息推廣到人類,卻有較大的限制,因?yàn)槎叽x過程有異。1.如何選擇受試生物及其代表性、以及生物測試的理化條件、測試參數(shù)等問題還一直存在著爭議。2.地域性、生物的生長階段、同類生態(tài)系統(tǒng)中同種生物在不同的地域?qū)ξ廴疚锏哪褪苄圆煌?這些因素都將對監(jiān)測結(jié)果產(chǎn)生影響。3.如何

9、更加真實(shí)模擬水環(huán)境與水生生物之間的關(guān)系？并將慢性毒性結(jié)果考慮在內(nèi)，值得進(jìn)一步研究。4.如何建立一個(gè)“水體污染水生生物檢測人類健康”的有效的聯(lián)系機(jī)制？1.監(jiān)測方法的標(biāo)準(zhǔn)化，生物監(jiān)測方法至今沒有統(tǒng)一的地方性或國家級(jí)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),限制了生物監(jiān)測作為環(huán)境監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)方法來應(yīng)用,而只能作為一種先導(dǎo)性的監(jiān)測方法；2.監(jiān)測項(xiàng)目和頻率的選擇3.在生物檢測方面的研究多是模擬實(shí)驗(yàn)，這與野外復(fù)雜的水生生態(tài)系統(tǒng)有一定的差別；低濃度的污染物對水生生態(tài)系統(tǒng)有潛在的、長期的危害。相關(guān)書籍相關(guān)書籍相關(guān)書籍相關(guān)書籍內(nèi)容簡介歐洲生態(tài)和生物監(jiān)測方法及黃河實(shí)踐介紹了近年來歐盟在執(zhí)行歐盟水框架指令過程中，配套頒布的生態(tài)與生物監(jiān)測技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，包括地表水的分級(jí)系統(tǒng)，監(jiān)測對象及指示物種的選擇，風(fēng)險(xiǎn)、精度和置信度評價(jià)，野外采樣點(diǎn)布置方法和采樣技術(shù)等編輯推薦歐洲生態(tài)和生