利用生物监测评价水质的研究
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发布时间：2022-04-22 05:44
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时间：2024-01-07 03:48
生物监测 (biological monitoring) 这一术语在 1997 年 4 月由欧洲共同体 (EEC) 、世界卫生组织 (WHO) 、美国环境保护局 (EPA) 组织的 “关于生物样品在评价人体接触污染物方面的应用”的国际会议上正式提出并给予的定义 (王焕校，2000) 。简单地说，生物监测是利用群落、种群或生物个体对环境污染状况进行监测和评价。其方法大体上是测量活体生物对人为压力反应的灵敏度。其中包括细胞的生物化学、生理、生长和健康状况的变化; 个体及系统发育与繁殖的变化; 种群数量、群落及生态系统的变化等 (凯恩斯，19) 。通过生物监测，可及时反应污染物的综合毒性效应及可能对环境产生的潜在威胁，掌握水环境质量，发现一般监测或理化监测所发现不了的环境问题，具有理化监测无可比拟的综合性、真实性和灵敏性。生物指示作用的特点决定了生物监测的实用性、综合性、时效性和不可替代性 (许武德等，1997) 。浮游生物个体小，对环境变化很敏感，水环境的变化直接影响其群落结构和功能。浮游生物的种类和数量的变化直接或间接地对水生生物的分布和丰度产生影响。另一方面，浮游生物与水体质量的密切关系早以为人们所熟知，有些种类本身能积累和代谢一定量的污染物质，在某种程度上发挥了 “水质净化器”的作用。不同类群对水环境变化的敏感性和适应能力各异，因此，利用浮游生物群落结构和生物量变化以及优势种分布情况监测评价水环境具有重要的应用价值，在国内外已有相当长的历史并有大量有益的实践。水生生物群落结构特征的变化与水体质量关系密切 (计承富，2007) 。
目前，应用浮游生物群落结构特征的变化监测和评价水体质量，在国内外应用较广泛。Kahem et al.(1994) 对 Wadi Haneefah 河进行浮游生物调查，研究了浮游生物适应的温度和 pH 值范围，得出浮游动物在 4 月份形成数量高峰，并指出浮游动、植物的种类分布与水环境中的一些理化性质变化相关。利用生物体、种群或群落对水环境污染和生态破坏所产生的反应来监测水环境污染物的种类及数量，从生物学角度评价水环境质量状况，是环境监测的重要方法之一，已得到广泛的应用。自 20 世纪初德国植物学家提出用污水生物系统法来监测水体有机污染程度或测定有机污染物的生物降解以来，利用生物方法监测水环境污染及评价水环境质量的研究工作十分活跃。该系统经 Liebmann 和津田松苗等人的不断补充，日趋完善，在欧洲*被广泛用为监测水体污染的标准。我国自 70 年代以来，随着环境监测工作的发展，逐步开展了生物监测工作，国家环保局于 1986 年首次颁布了 《生物监测技术规范》(水环境部分) ，该规范列有 22 个监测项目，并对水质生物监测断面的布设原则、样品的采集处理、试验方法、数理统计方法及结果表达都作了统一规定，使我国生物监测工作走上了正规化的道路。目前，国内外广泛利用微生物、水生植物、水生动物作为监测生物进行水体监测和评价。
美国的 Cairns (1969) 首次用 PFU 法评价水质，该方法已普遍应用。Cairns et al.(1979) 应用 PFU 法研究了位于美国弗吉利亚的 Smith Mountain 湖中不同受污区的原生动物群集过程。Shen.Buikema et al.(1986) 用 PFU 原生动物群落对美国一条接受电镀厂和生活污水厂排放的复合废水的 Cedar Run 河流进行污染评价。Hart 等利用 PFU 法研究了美国 9 个淡水湖泊在环境压迫条件下原生动物群落结构和功能继续保持完整的能力—同化力。经我国原生动物学家、中科院水生生物研究所完善后成为我国首例生物监测的标准方法: 《水质 - 微型生物群落监测—PFU 法》(GB/T12990—91) ，使微型生物监测技术达到了行业应用标准，已在国内得到广泛的应用。沈韫芬等 (1995) 采用 PFU 法对鸭儿湖氧化塘进行了生物监测并在之后作了一系列的研究。许木启等 (1996) 利用原生动物群落结构的综合指标评价了府河—白洋淀水体的污染程度和自净效能等，均取得了良好的效果。宁应之等 (1993) 调查了兰州市淡水中的原生动物，分析了兰州市淡水原生动物与生态因子的关系，指出原生动物对水体的污染情况具有宏观的指示作用，并确定了部分污染指示种类，在国外很早就有人试图用原生动物作为活性污泥性能或出水质量的指示生物。Curds (1971) 对 6 个处理场中的原生动物群落结构与 BOD 的大致范围作了观察，并利用原生动物群落结构的指标来预报水的环境质量，达到 83% 的正确率。Bick(1973) 调查了河川污染带原生动物，特别注意研究纤毛虫类对环境因素的忍受范围及其数量分布情况，找出一些敏感和耐污种类作为水体污染的指示生物。孙胜利等(2000) 研究了黄河兰州段浮游动物种类构成特征，利用其优势种群原生动物的污生指数值对水质污染进行了评价，结果表明黄河兰州段水质属于 βms - αms 污染级，以有机物为主要污染特征。
总之，水质变化对水生生物群落的影响通常表现在生物群落结构的变化和功能的改变两个方面。结构变化的标志，如群落组成成分的缺损、组成生物群落的种类和种群数量的增减，某些有指示价值的种类 (如对某种污染有耐性或敏感的种类) 的出现或消失，生物自养—异养程度的变化等。群落功能变化的标志表现在生产力高低程度的改变。群落中种群的多样性是反应群落功能的生物学特征。多样性大的群落，具有更复杂的营养通道，更多的营养链和侧链，与密度有关的种群控制机能可通过多途径起作用，群落的稳定性也就越大。一般情况下，自然生物群落往往由较多个体数的少数种和较少个体数的多数种组成，当环境污染后将导致群落中生物种类减少，降低种间竞争的相互作用，使留下的面污种类的个体数增多，以致受污染环境中群落的多样性比正常环境内少，而其重复性高。因此，利用水生生物群落结构的变化可作为评价水质的生物学指标。
目前，关于矿区塌陷塘浮游生物群落构成特征的研究国内外尚未见文献报道。煤矿区塌陷塘与一般湖泊有很大的差别，这就为研究塌陷塘浮游生物群落的构成特征提供了天然的实验基地。因此，开展塌陷塘和非矿区湖泊浮游生物群落构成特征的研究具有重要的理论意义和实践意义: ①摸清矿区塌陷塘浮游生物群落的生态现状，为开发、利用塌陷塘资源，实现社会经济与环境的可持续发展提供决策依据; ②通过浮游生物群落对周边胁迫因子的响应及反馈机制的研究，探讨生态系统的退化机制与途径，从而为塌陷塘养殖业的可持续发展和生态保护策略提供理论依据。
