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水生态监测和生物监测技术的有关知识

发表时间:2022/06/16 23:38:02  来源:国家长江中心  浏览次数:2953  
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在传统的水环境监测工作中,COD、氨氮、总磷、总氮等都是我们耳熟能详的指标。而近年来,基于鱼类、水生植物、浮游生物等指标的水生物监测技术越来越多的应用于水生态环境监测工作中。

【知识分享】水生态监测和生物监测技术知多少

2022年全国生态环境保护工作会议指出,要推动出台长江流域水生态考核办法及其实施细则,并开展考核试点。《“十四五”生态环境监测规划》中明确强调要增强水生态环境监测。可见,水生态监测已经成为环境监测领域的热点。那么水生态监测及相应的生物监测技术的特点和应用如何?今天我们来了解一下。

▼一、水生态监测的目的

在水环境监测中,物理指标和化学指标能反映污染物的来源、浓度,能反映水环境的质量变化,却不能体现污染物对生物的影响,也不能解释水生生物对污染物的作用机理。因此,应用生物监测技术,从水生生物对污染物的利用角度反映污染物对生物的影响,展现污染物的潜在风险和威胁,是水环境监测发展的必然趋势。

【知识分享】水生态监测和生物监测技术知多少

河流生态系统中的水生生物分布(制图:崔永德、王姝然)

【知识分享】水生态监测和生物监测技术知多少

湖泊生态系统中的水生生物分布(制图:崔永德、王姝然)

水生态监测是指对水生生物及影响水生生物生长繁殖的生境、水质理化和水文等指标开展的监测工作。与水环境监测反映水体的污染状态不同,水生态监测的目的是反映水生态系统的质量、结构和功能,从而对生态系统质量和完整性进行评价。

以水生态监测评估水生态系统的质量和稳定性,准确识别水生态问题,反映水生态治理成效,对支撑水生态考核工作,引导地方开展水生态保护和修复,改善水生态系统健康状况具有重要作用。

▼二、生物监测技术的特点

开展水生态监测必然要依靠生物监测技术。生物监测技术是借助生物学知识,监测生物与环境的关系,评价水污染。在不同的生物层面,监测的内容也不同。生物监测技术的主要特点如下:

(1)生物监测灵敏度高。传统的监测技术只能在污染浓度高的环境中检测,而生物监测技术即使在污染浓度极低的状态下,也能在短时间内做出反应,并提供实时监测。

(2)生物监测直接反映水污染对生态系统的影响。当某一地区发生水污染时,该地区的生物种群会通过食物链受到不同程度的影响。通过长期监测可以了解污染物的来源,适用范围更广。

(3)生物监测具有很高的经济效益。该技术的监测过程非常简单,具有很强的可操作性。它可以在短时间内获取更多有用的信息,实现水体的全过程监测,大大提高工作效率。

(4)生物监测技术的有效应用。生物监测技术可以同时监测不同生物在污染环境中的表现,便于技术人员掌握水体污染的程度,进行综合评价。

▼三、生物监测的实际应用

生物监测的主要生物类群包括底栖生物、原生动物、藻类、两栖类、鱼类等。现将不同生物类群的实际应用概括如下。

【知识分享】水生态监测和生物监测技术知多少

可用于生物监测的主要类群(制图:崔永德、吴俊燕)

【底栖生物】

底栖动物在监测水污染方面起着非常重要的作用。与其他生物相比,底栖生物的生活史长,体型大,流动性差,辨别水体污染物的能力强。例如,通过监测河蚬中的汞含量可以知道水体是否被污染,通过河蚬中汞含量的差异,可以知道河蚬与污染源的距离,从而为研究人员提供一些参考。

【知识分享】水生态监测和生物监测技术知多少

陈小华,康丽娟,付融冰等. 河道大型底栖动物监测与水质评价技术手册[M].北京:科学出版社.2016

【原生动物】

原生动物种类繁多,数量庞大,分布十分广泛。原生动物受水中的藻类、真菌等生物影响较大,藻类、真菌等生物会使原生动物的群落结构发生较大变化。原生动物进食时,还会增加藻类或细菌的繁殖,增强水环境中物质循环的速度,加速有机物的分解。在水环境监测中,原生动物的作用不可低估。

【藻类】

藻类生活在水中,是水环境中的早期生产者。不同种类的藻类对水中营养物质的需求不同,因此,可以根据藻类的种类和化学组成来监测水环境。比如赤潮现象是由于水中的污染物增多,水中的有害物质最终会随着水流进入海洋,所以在海边很容易发生赤潮现象。值得注意的是,如果需要藻类生物监测水环境,藻种的选择至关重要,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降低,其生物代谢会受到不同程度的影响,导致体内细胞色素含量降低,无法进行光合作用,从而导致藻类细胞发生病变甚至死亡。

【知识分享】水生态监测和生物监测技术知多少

不同提取手段下2014年5月26日渤海海域的赤潮分布(姜德娟等,2020年)

【两栖动物】

两栖动物在生物监测中的应用越来越普遍。由于两栖动物生命周期和生理特性的特殊性,一方面可以实时监测水污染,另一方面也可以在一定程度上监测陆地污染。青蛙是水环境监测中使用率较高的两栖动物。青蛙的皮肤渗透性很好,一旦水体被污染,就可以从青蛙的皮肤表面暴露出来。但由于国内在这方面的研究还比较简单,两栖动物在水环境监测中的应用还比较少,后期还需要更深入的研究,提高两栖动物的应用率。

【鱼类】

在水污染的监测中,鲱鱼是一种应用广泛的鱼类,它对环境的适应性很强,在水中分布很广。当水中污染物如二氯酚含量过高时,鲱鱼肝脏的抗氧化系统会受到严重影响。通过这些现象,可以实现对水环境的动态监测。

整理:河南省水文水资源局:《水污染生物监测技术》;公务员之家:《生物监测技术在水环境监测的应用》;海洋环境科学:《渤海赤潮遥感检测方法比较研究》。

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