水污染生物监测进展

水污染生物监测进展主讲人：黄一、概述生物监测技术诞生于20世纪初,其机理及应用研究,经历了一个从生物整体水平到细胞水平、基因和分子水平逐步深化的发展过程。最早、应用最广泛的生物监测是水环境的生物监测。用水生生物来监测研究水体污染状况的方法主要有：生物群落法、生产力测定法、残毒测定法、急性毒性试验、细菌学检验等。生物监测生物污染监测植物监测（应用多）水环境污染生物监测空气污染生物监测动物监测微生物监测生物测试法细菌学检验生物群落监测方法水污染指示生物法生物指数法污水生物系统法PFU微型生物群落监测法二、主要应用领域1、水环境评价2、水域宏观规划(水产养殖业)3、水环境灾害预报（滇池水葫芦，太湖蓝藻）4、重大工程决策5、生物学传感器、环境标准的制定主要包括以下方面：用于水源中农药、杀虫剂的痕量级检测的酶传感器；以活细胞为探测单元的微生物传感器已经用于污水的BOD测量,可对高、中、低浓度的含可生物降解有机质的工业废水进行准确评估,而且开始有报道用于特殊污染物检测和污染物分类等。发达国家十分重视生物监测的应用，欧美国家早在20世纪中期便开始把生物监测应用于毒性评价，如20世纪40年代美国在排水管理中便引入了生物监测技术，加拿大1971年颁布的渔业法中对纸浆厂的排水规定了鱼类的急性毒性标准，用在排水中4d内鱼类的成活率来判断排水是否符合标准.我国生物监测起步较晚，上世纪80年代才逐步应用于环境监测，目前尚未形成系统化、标准化的生物监测技术体系。三、国内外研究1.美国EPA水环境生物监测技术体系框架美国EPA的生物调查监测体系在20世纪70年代以前主要采用生物多样性指数评价方法。1989年，EPA流域评估和保护部门制定了生物快速评价方案《溪流和河流快速评估方案——大型底栖动物和鱼类》［6］，开展大型底栖生物和鱼类的监测评价。期间EPA监测部门在全国开展了一系列培训和讨论工作，并针对不同溪流生态系统的具体应用，对初版进行了修订和调整。1999年，EPA水环境部门推出了《溪流和浅河快速评估方案——着生藻类、大型底栖动物和鱼类(第二版)》，优化了大型底栖生物的特定方法，增加了着生藻类调查方案，以及方法准确度和灵敏度等质控措施的内容。2006年，在上述针对溪流和浅河制定的评估和调查方案的基础上，EPA又针对大型河流生物调查和评估发布了《大型溪流河流生物评估的内容和方法》，其中生物调查包括藻类、大型底栖生物和鱼类调查，着重强调生境评估和物理参数的调查分析，同时对得到的调查数据如何分析、整合和评估有更明确具体的介绍。2.我国生物监测的发展历程及现状我国的生物监测工作始于上世纪60年代，随着70年代环境污染调查的开展，我国的环境监测事业开始起步，生物监测也随之一同发展；到20世纪80年代，部分城市开展了生物监测工作，此后，生物监测经历了一个快速发展时期。1984年，原国家环境保护局召开了第一次环境生物监测工作会议;1986年颁布了《生物监测技术规范(水环境部分)》;1989年组织专家编写并出版了《水和废水监测分析方法》(其中包括水生生物检测分析方法);1993年编写并出版了《水生生物监测手册》和《大气污染生物监测方法》，初次建立了国家水生生物监测网，开始在全国范围内开展例行生物监测工作。21世纪初，江苏省、常州市、苏州市、上海市、青岛市、辽宁省、浙江省的环境监测站开始加强生物监测能力建设，持续开展了一些基于生物调查、细菌学和毒性测试等方面的生物监测项目，并将每年的监测结果体现在水质量报告中。总体而言，我国环境监测系统的生物监测能力整体较弱，发展较不平衡，仍需大力加强。3.藻类研究1989年,Bozeman等率先提出将固定化藻类应用于毒性检验,不仅提高藻类毒性检验范围,且使藻代谢活性长时间保持稳定,可用于长期现场监测；Lukavsky等将月牙藻固定在2%的琼脂上制成生物反应器,对Cr3+的毒性效应进行评价和监测；Chouteau等利用固定化绿藻,研制了细胞生物传感器,用于水环境中Cd2+的监测以及碱性磷酸酶活性的分析。藻类固定化技术与生物传感器相结合,为研究者提供了更为开阔的研究思路。开发固定化藻细胞传感器,将其用于水质检测是一个崭新的发展方向；隋战鹰等用浮游藻类种群法评价珠江水域广州段水质；浩云涛等研究了椭圆小球藻对4种重金属的耐受性及富集。3.其他主要是底栖生物（如水生昆虫、大型水蚤等）目前,国内外研究者对重金属、农药、有机物等主要的污染物做了大量的毒性试验研究。在线水体生物监测系统在德国、荷兰、英国、美国、日本和韩国等已有投入实际应用。正在发展研究和投入使用的在线生物监测系统包括以下几种类型：细菌在线生物监测系统、藻类在线生物监测系统、水蚤在线生物监测系统、双壳软体动物生物监测系统和鱼类在线生物监测系统。在线生物监测主要是测量生物的行为或生理方面的变化，多种不同营养级的生物都可用作在线生物监测的指示生物。四、水体污染生物监测若干问题的探讨4.将生物检测的信息推广到人类,却有较大的限制,因为二者代谢过程有异。1.如何选择受试生物及其代表性、以及生物测试的理化条件、测试参数等问题还一直存在着争议。2.地域性、生物的生长阶段、同类生态系统中同种生物在不同的地域对污染物的耐受性不同,这些因素都将对监测结果产生影响。3.如何更加真实模拟水环境与水生生物之间的关系？并将慢性毒性结果考虑在内，值得进一步研究。4.如何建立一个“水体污染———水生生物检测——人类健康”的有效的联系机制？1.监测方法的标准化，生物监测方法至今没有统一的地方性或国家级环境标准,限制了生物监测作为环境监测的标准方法来应用,而只能作为一种先导性的监测方法；2.监测项目和频率的选择3.在生物检测方面的研究多是模拟实验，这与野外复杂的水生生态系统有一定的差别；低浓度的污染物对水生生态系统有潜在的、长期的危害。相关书籍相关书籍内容简介《欧洲生态和生物监测方法及黄河实践》介绍了近年来欧盟在执行《欧盟水框架指令》过程中，配套颁布的生态与生物监测技术规范和标准，包括地表水的分级系统，监测对象及指示物种的选择，风险、精度和置信度评价，野外采样点布置方法和采样技术等…编辑推荐《欧洲生态和生物监测方法及黄河实践》是《欧盟水框架指令手册》的姊妹篇，它是作者（格里菲斯等）专门为中国读者编写的技术手册…作者简介作者：（英国）格里菲斯（MartinGriffiths）（荷兰）ReinderTorenbeek（英国）SimonSpooner韩艳利相关书籍THANKYOU!