水环境监测的生物早期预警系统研究与应用技术初探.docVIP

——————————————————————————————————————————————— 水环境监测的生物早期预警系统研究与应用技术初探 　环境污染与防治　第30卷　第11期　2008年11 月 李嗣新　汪红军　周连凤　梁友光# (水利部中国科学院水工程生态研究所,湖北　武汉430079) 针对生物早期预警系统在中国尚缺乏的现状,对生物早期预警系统的含义、特点、种类、研究现状及国外的应用作了概　　摘要　述。并提出在中国建立一个科学、完善的生物早期预警系统是极为必要的。 　　关键词　生物监测　预警系统　水质 1　生物早期预警系统的含义和特点 早期预警系统的主要特点见表1。2　生物早期预警系统是一种利用在线生物监测技术的水质预警系统,其主要原理是建立在水生生物对有害污染物的毒理学反应上。它通过检测水生生物的生理或行为的改变,在水质污染、进行快速警报,的。,的发展史比较短,年。然而,一个重要组成部分,与传统的物理化学监测技术互为补充。 　　虽然传统的物理化学监测技术精确度高,并能准确地测定出水体中物质的浓度,但是它却不能反映水体中污染物的毒性和评价生物风险。生物早期预警系统与之相比有着其自身特点及优势:(1)能够监测污染物毒性。物理化学监测技术只能检测污染物的种类和浓度,无法反映污染物的毒性及对其生物风险进行评价。(2)具备实时在线监测的功能。物理化学监测技术往往需要定点定时进行采样分析,难以做到实时在线监测及预先报警的功效。(3)操作简单、成本较低。与物理化学监测技术相比,生物早期预警系统不需要化学试剂,运行和维护费用都比较低,更容易普及。物理化学监测技术和生物 表1　物理化学监测技术和生物早期预警系统的主要特点比较 项目物理化学监测技术生物早期预警系统 定量分析是否灵敏度高高,对某些特定污染物甚至更高准确性高高,易产生误警信号污染物指标单一多种污染物毒性不能反映可以反映实时在线监测否是可操作性分析方法复杂简便、直观运行和维护费用成本较高成本较低 近,预警系统主3类: (1)以鱼类为主的生物早期预警系统。鱼类作为水生态系统的顶级消费者,是最初被选用最多的研究对象[129]。在不同地域的鱼类早期预警系统研究中,采用的指示鱼类也不尽相同,大多数研究通过测定鱼的呼吸频率、呼吸强度和运动速率中的一个或两个指标来建立与污染物浓度之间的关系,而文献[8]报道的USACEHR系统不仅可以同时测定以上3个指标,还能测定鱼的咳嗽率,是目前检测鱼的指标 最多的生物早期预警系统。 (2)以无脊椎动物为主的生物早期预警系统。用于指示污染物浓度的无脊椎动物有水蚤、片脚类动物和双壳类软体动物等。例如水蚤,对其游动能力进行量化可以反映水质的好坏[10,11],该系统至今仍然被运用在荷兰的马斯河上;又如片脚类动物 Gammaruspulex,它的运动或移动能力能反映水体 中铜的污染情况[12];双壳类软体动物则主要是淡水和海洋蚌类,通过测定呼吸、泵吸和心搏的速率等指标反应水体污染物状况,一些指标如蚌壳张合的运动反应都是双壳贝类用于抵抗污染水体的一种防御机制[13219];另外,还有通过颤蚓运动行为的细微变化监测反映水体的污染情况的研究[20],但这种以蚯蚓类为指示生物的技术还未能用于生物早期预警系统的实际应用。 (3)以微生物为主的生物早期预警系统。微生物主要以细菌、原生动物和一些藻类为主。细菌的 # 第一作者:李嗣新,男,1979年生,博士,助理研究员,研究方向为生态毒理与环境化学。通讯作者。 (No.200709)。3水利部“948”项目“水环境监测的生物早期预警系统应用技术” ?96? 李嗣新等　 生长速率的改变可以指示水质参数的变化[21]。原 生动物如Tetrahymenathermophila可以用来监测霉菌毒素,其敏感性仅低于细菌[22]。藻类也可以通过生长速率及耗氧的变化来反映水质状况[23226]。3　生物早期预警系统在国外的应用 太湖蓝藻水华爆发引起无锡市自来水的严重污染,直接威胁到市民的饮水安全。国家最大的长江三峡水利枢纽工程蓄水后,库湾及支流回水区也多次出 现水华现象(藻类过度繁殖),在135m蓄水过程中和蓄水后局部时段,香溪河等12条支流出现不同程度的水华现象[35]。这些事件都已受到党中央、国务院和各级政府的高度重视。 　　对于有着河流、湖泊和水库等众多类型的水资源的中国,突发水污染事故的预防显得尤为必要。例如我国第一大河流长江,其水资源量占全国的35%,流域面积占全国的1/5,人口占全国的1/3,国