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水污染生物监测和检测方法及其研究进展摘 要: 扼要介绍了生物监测的理论、方法和特点。综述了近年来水污染生物监测的发展趋势及其研究动态与方向。阐述了水污染生物监测近期研究方向。关键词:水污染 生物监测 研究进展1 引言生物监测是系统地利用生物反应来评价环境的变化,并将其信息应用于环境质量控制程序中的一门科学。生物监测的目的是希望在有害物质还未达到受纳系统之前,在工厂或现场就以最快的速度把它检测出来,以免破坏受纳系统的生态平衡;或是能侦察出潜在的毒性,以免酿成更大的公害[1]。生物监测是理化监测的重要补充,对于评价环境质量状况有着十分重要的作用。理化监测一般只考虑瞬时污染状况,要做到长期连续监测,在经济上往往是不合适的。要了解污染的累积效应,采用生物监测更合适。同时,仅利用污染物质的浓度值来反映污染程度及危害也是不全面的,因为某些污染物质在环境中的含量极微不等于毒性极微,反之亦然。用生物监测进行配合,充分利用指示生物对污染物毒性反应的敏感性,便能较准确地反映真实的污染状况。2 水污染的生物监测2.1 水污染生物监测的理论依据在一定条件下,水生生物群落和水环境之间互相联系、互相制约,保持着自然的、暂时的相对平衡关系。水环境中进入的污染物质,必然作用于生物个体、种群和群落,影响生态系统中固有生物种群的数量、物种组成及其多样性、稳定性、生产力以及生理状况,使得一些水生生物逐渐消亡,而另一些水生生物则能继续生存下去,个体和种群的数量逐渐增加。水污染生物监测就是利用这些变化来表征水环境质量的变化[2]。2.2 水污染生物监测的特点同理化监测相比,生物监测有自己的特点:生物监测能反映各种污染物的综合影响;理化监测是定期采样,结果不能反映采样前、后的情况,而水中生物,汇集了整个生长期环境因素改变的情况;有些水生生物对污染物很敏感,有些连精密仪器都测不出的微量元素的浓度,却能通过“生物放大”作用在生物体内积累而被测出[2]。生物监测也有自己的不足之处:生物监测不能定性和定量地测定水质污染;检测的灵敏性和专一性方面不如理化检测;某些生物检测需时较长。2.3 水污染生物监测的方法2.3.1利用指示生物在水体中的出现或消失、数量的多少来监测水质许木启 [3]利用白洋淀水体中浮游动物群落优势种的变化来判断水体的污染程度和自净程度。结果表明,府河—白洋淀水体从上游至下游,浮游动物耐污种类逐渐减少,广布型种类逐渐出现较多,在下游许多正常水体出现的种类均有分布;同时,原生动物由上游的鞭毛虫至中游出现纤毛虫,在下游则发现很多一般分布在清洁型水体的种类,表明府河—白洋淀水体从上游到下游水体的污染程度不断减轻,水体具有明显而稳定的自净功能。2.3.2利用水生生物群落结构的变化来监测水质蒋昭凤等 [4]用底栖动物的变化趋势评价湘江水质污染,结果发现湘江干流底栖大型无脊椎动物种类数和物种的多样性指数从上游到下游呈减少趋势,表明毒杀生物的有毒物质对湘江的污染较为明显,并且可根据湘江干流各断面种类数的减少程度判断出各断面的污染程度;同时也观察到,随着时间的推移,底栖大型无脊椎动物种类数和多样性指数也呈减少趋势,说明这种有毒污染仍在发展之中。2.3.3水污染的生物测试水污染的生物测试是利用水生生物受到污染物质的毒害所产生的生理机能的变化,测试水质污染状况。Belding [5]根据鱼的呼吸变化指示有毒环境,在有污染物存在的情况下,鱼腮呼吸加快且无规律。德国[6]从1977年开始研究利用鱼的正趋流性开展生物监测,在下游设强光区或适度电击,控制健康鱼向下游的活动;或间歇性提高水流速度,迫使鱼反应。如果鱼不能维持在上游的位置,则表明污染产生了危害。3 国内外水污染生物监测的研究进展近几年来,应用生物监测环境技术的研究广泛开展,出现了一些新方法、新材料和新的监测物,提高了生物检测的灵敏性。3.1 水污染生物监测及其检测的新方法3.1.1 利用遗传毒理学监测水体污染环境污染物质对人类及其它生物危害最为严重的问题是对细胞遗传物质造成的损害。因此,近20年来环境生物检测技术的研究和应用,尤其是细胞微核技术和四分体微核技术在动植物以及人类染色体受外界理化因子的损伤等方面的分析、诱变剂的测试筛选,以及应用于环境监测的研究得到了广泛的发展[7]。微核在生物细胞内的形成途径以及与染色体畸变的相关性早已被人们所认识,用微核测定法替代染色体畸变方法来监测环境污染物对生物遗传物质的损伤具有简便、快速、灵敏度高等优点。最常用的蚕豆根尖细胞微核试验技术是一种以染色体损伤及纺锤丝毒性等为测试终点的植物微核监测方法,该技术自1982年由Degrassi等建立以来,在环境诱变和致癌因子的检测研究中,特别是在水质污染和致突变剂检测研究中得到了广泛应用[8]。吴甘霖 [9]在利用水花生根尖微核技术(MCN)对马鞍山市废水的监测研究中,发现利用水花生根尖微核可作为监测水体污染的新材料。其根尖细胞微核率 MCN(‰),不仅可用于监测不同废水的污染程度,而且由于该植物长期生活在污染水体中,还能反映不同废水的污染物富集程度及现状。当外界环境中存在一定浓度的致突变物时,可使细胞发生损伤,从而使微核细胞率上升。另外微核细胞率的上升,提示环境中存在有致突变物,即受试水样中含有能打断DNA分子的诱变剂或能打断纺锤丝的纺锤丝毒剂,从而表现出遗传毒性。单细胞凝胶电泳(SCGE),即彗星试验也是一种通过检测DNA链损伤来判别遗传毒性的技术。它比微核试验更有益,因为环境中的遗传毒物浓度一般很低,而彗星试验检测低浓度遗传毒物具有高度灵敏性,所研究的细胞不需要处于有丝分裂期。同时,这种技术只需要少量细胞。目前它已经被用于检测哺乳动物、蚯蚓、一些高等植物、鱼类、两栖动物以及海洋无脊椎动物的细胞[11]。Mirjana Pavlica等 [10]用暴露在五氯苯酚(PCP)中的淡水蚌类(Dreissena polymorpha Pallas)血细胞进行彗星试验,观察血细胞中DNA损伤程度。在进行实验室实验和原位实验后,发现高浓度的PCP(80g/L)会引起血细胞中DNA断裂,表明用彗星试验检测DNA损伤能够监测水体中PCP污染。SOS显色法[12]是国内在20世纪80年代发展起来的一种遗传毒性检测新方法,具有快速、准确、灵敏及假阳性率低的特点,被广泛用于遗传毒性的测定中。其原理是:在DNA分子受到外因引起的大范围损伤、其复制又受到抑制的情况下,会导致一种容易发生错误的修复。所有这些在遗传毒物处理后大肠杆菌中出现的一系列反应统称为SOS应答。SOS显色法有许多优于Ames的特点:(1)快速、简便,测定过程只需7h;(2)灵敏,被处理的细胞全产生或不产生SOS反应,用分光光度法测定β-ONPG(邻硝基苯β-D-半乳糖苷)分解产物非常灵敏;(3)准确,SOS显色法测定的是遗传毒物对细胞原发的直接反应,其阳性结果十分可信,而Ames试验的假阳性率较高。因此,SOS显色法已引起人们的密切关注,成为一种值得推广的水质监测评价方法。
[B]一、水污染主要矛盾[/B] 由于产业结构性的原因,我国的水污染以有毒有机物污染为主,这已是毋须争辨的事实,这一结论已见诸于报端,见诸于环境统计年报,见诸于众多研究报告。 有毒有机物污染是影响我国水环境质量的主要污染因素,它们破坏水生生态环境,危害人体健康,影响社会稳定。从这个意义上说,我国水污染防治的主要矛盾是有毒有机污染物。抓住主要矛盾,就抓住了关键,因此笔者以为,必须把控制有毒有机物的排放放在水污染防治工作的首位。[B]二、CODcr指标的缺陷。[/B] 有毒有机物多以芳环作母体,派生出门类繁多的有毒有机污染物如:POPs(持久性有机物,多氯联苯,多环芳烃等),芳香烃类化合物(如苯系物及其衍生物),苯酚类和甲酚类化合物,酞酸脂类化合物;亚硝胺和联苯胺类化合物,醚类化合物,农药(丙烯醛,毒杀芬,七氯等),卤代烃类化合物等等。 CODcr是在强酸H2SO4介质中,经148℃加热回流,水中的还原性物质与K2Cr2O7起氧化还原反应。所消耗氧化剂(以氧计)的量。实验表明,能被氧化的大多是无机物和直链烃,而大多数有毒有害有机物的氧化率却甚低,如POPs的氧化率为零,苯与甲苯用K2Cr2O7氧化的氧化率仅有17~22%,由此可见一斑。也就是说用CODcr 来监控有毒有机物污染有其严重缺陷,既然水污染的主要矛盾在有毒有机物污染,而CODcr对它们的氧化能力又如此有限,故学术界普遍认为采用CODcr作为综合指标很难控制有毒有机物污染,换句话说,CODcr可以监控的大多为无机还原性物质、直链烃类及部分有毒有机物,这种监控表面上看似面面俱到,但什么都抓却抓不住主要矛盾,抓不住关键,如此一来,用CODcr监控水污染,实际上就不可能完成真正的最需要监控的主要任务。[B]三、先进国家经验———立法防污,指定监控技术[/B] 上世纪六十年代,美国水污染已相当严重,美国于1974年颁布了“清水法”与“安全用水法”。在清水法中美国EPA公布了129种优先控制水污染物黑名单及作为环境判据的水质基准数据,并明令要求各州政府结合本州实际,据此制定严格的优先控制水污染物排放标准,超标者,课以重罚,在安全用水法中,美国EPA颁布了几项综合指标作为控制有毒有机物的国家排放标准,其中最主要的是二项:其一CODUV,指定采用紫外技术测定COD;其二、总悬浮颗粒物TSP,要求采用散射光技术监控TSP。 上世纪七十年代,日本水污染已相当严重,为严控水污染,日本于1984年出台了总量控制与浓度控制相结合的控制措施,并指定采用UV法作为监控有毒有机物污染的测量技术,迄今日本人仍用CODUV监控有毒有机物污染。 欧洲情况也很类似,欧共体在上世纪七十年代末公布了以有毒有机污染物为主的黑名单、灰名单,并指定采用UV法作为有机污染综合指标的测量技术。我国上世纪九十年代初已在引滦入津工程中引进了欧洲生产的CODUV仪来监控有机污染。 立法防污,指定CODUV在线监测仪作为控制有毒有机物污染的监控技术,是先进国家成功的经验,值得我们借鉴。[B]四、必须重视TSP污染防治[/B] TSP是指存在于水中,又不溶于水的那些悬浮颗粒状物质,它包括悬浮物和胶体微粒,粒径一般在1um~100um。 在受污染的水体中,TSP并不只是以单一的悬浮状物质存在它们还吸附大量有毒有机污染物。换句话说,TSP对COD也有较大贡献。TSP一旦随污水排入环境那么载于其上的有毒有机物也跟着进入环境,进而影响水环境质量。因此,我们在控制水相有毒有机物污染的同时,必须重视载于TSP上的有毒有机物污染,也就是说必须重视TSP污染防治,要采用国外先进经验,立法防治TSP污染。笔者对化工废水,印染废水作过大量实验,实验表明TSP对CODUV的贡献可达5%~10%,一旦控制了TSP排放,仅此一项即可减排CODUV5%~10%。[B]五、创建新指标体系[/B] 美、日、欧等先进国家和地区,通过立法,制定严格的优先控制污染物排放标准与综合指标CODUV,TSP排放标准,并采取了有力措施,严控有毒有机污染物的排放,已经取得了十分明显的效果。这样的先进经验值得我们学习。 非常可喜的是,在国家制定的排放标准及饮用水标准中已经制定了不少有毒有机污染物的排放标准和饮用水标准,为新指标体系的建立打下了良好的基础。 再者,国家环保总局早在八十年代就已立题开展“中国水环境优先监测”研究,并取得了许多重大成果。如第一次确定了中国水中优先控制污染物黑名单,建立了配套有毒有机污染物监测的监测方法等,近年来CODUV的测量技术也已取得了迅速的发展,这些都为新指标体系创建条下了良好的技术基础。[B]创建新指标体系的架构是:[/B]1、建立严格的水中优先控制污染物排放标准。就现行的排放标准而言,控制有毒有机污染物的种类尚不及饮用水标准多,如一些新农药、POPs尚未列入其中;就标准的严格程度而言,现行排放标准尚未对某些有毒有机物作出更严格的规定。2、建立CODUV、TSP综合指标的排放标准。[B]六、过渡与试点[/B] 一个新的指标体系的建立需要一个过程(大约需要半年至一年) [B]过渡期怎么办?[/B] 笔者认为过渡期要作好三件事:一是抓紧新指标体系的建立;二是安排好试点,可同时选择三个地方开展工作;三是继续运行现行的指标体系。 需要指出的是,新指标体系抓住了我国水污染的主矛盾,是防治我国水污染的方向,是先进的、可操作的,它将从根本上推动水污染物削污减排。现行指标体系有缺陷,但也有其可行的一面,在过渡期内继续运行会起到良好的衔接作用。 笔者坚信不疑,水污染的主要矛盾在有毒有机物污染,由此出发建立新指标体系必将从根本上推动我国水污染防治工作,推动削污减排向更深,更科学的方向发展。
为贯彻《环境保护法》和《水污染防治法》,加强地表水环境管理,防治水环境污染,保障人体健康,国家环境总局批准并联合国家质量监督检验检疫总局发布并实施《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》。 这一标准项目共计109 项,对地表水的各种水域水源的检测提出了明确要求。 http://bimg.instrument.com.cn/lib/editor/UploadFile/20106/2010625114549749.jpg 迪马公司为满足您日常检测工作的需求,方便您的使用,特针对本标准的检测要求专门定制了两套原装进口的半挥发性和挥发性有机物混标,现货供应并提供COA证书,即:#SP-DC01Z (24 种SVOC 混标)和#SP-DC02Z (25 种VOC 混标)。 有关产品订货的相关信息,欢迎您登陆我司网站www.dikma.com.cn查看或直接致电我司北京总部及驻各地办事机构咨询。