基于生物导向的水生态健康监测及评估概述

环境监测是水生态健康监测与评估的重要环节,基于物理、化学监测的传统水质监测通常仅能提供独立的数据信息,不能全面、直观地反映水环境状况。基于生物等生命体导向的水生态监测通过生物对环境的响应,能够直接反应复杂水体状况,在水环境健康监测与评估中占据重要地位。基于病原微生物、指示生物介绍了生物监测中的常规生物指标,总结了包括藻类、无脊椎动物和鱼类在内的常见指示生物在不同类型污染水体中的环境指示作用。从生物毒性效应出发介绍了常用的毒性效应测试方法、分析了污染物在不同生物学水平的响应,从而指明生物毒性效应在水环境健康评估中的发展优势。再从生态完整性角度阐述了生态完整性评价的一般方法和新兴分子生物学技术在水生态健康评估中的应用。重点指出环境毒理学和分子生物学在水环境监测的优势,以期为更加科学精确地进行水生态健康监测预警提供支撑。     

水环境生物监测的发展方向与核心技术

水环境生物监测是环境监测的重要内容,它应重点说清环境胁迫的生物效应。简述了总量管理、流域管理、风险管理、生态管理等环境管理对水环境生物监测有迫切需求,应引入＂生态系统健康＂、＂生物完整性＂、＂环境胁迫＂、＂全排水毒性＂等现代环境生物监测的基本概念,建立水环境生物监测技术发展的理论基础,发展生物完整性、综合毒性等监测与评价核心技术;革新现行监测方法体系,建立包括QA/QC、快速方法等支持系统在内的现代水环境生物监测业务化方法体系;创新评价技术体系,建立水环境生态健康评价及综合毒性评价指标体系、基准及分级管理标准,确立水环境质量管理的生物学目标。     

酚类抗氧化剂及其代谢产物对鱼类的毒性研究进展

简述了水环境中合成酚类抗氧化剂(SPAs)及其代谢产物，SPAs对鱼类的急性毒性效应、发育毒性效应及机制、内分泌干扰毒性效应和机制，以及代谢过程和产物毒性预测。指出，为准确实现对SPAs及其代谢物的化学品管理及生态风险评估，未来研究应聚焦于对合成酚类抗氧化剂及其代谢物在水生生物体内的分布及浓度检测，为该类化合物的生物富集和生物转化研究提供更多的背景资料；开展对SPAs潜在毒性分子机制的研究，并建立起分子水平上的毒理学效应与个体乃至种群水平上的不良后果之间的联系；探究并完善SPAs的代谢机制，并对现已明确的代谢产物（如BHT-Q）开展毒性效应评价。     

主动生物监测技术在水环境风险评价中的应用

采用生物监测技术综合分析污染物的环境行为和污染诱导的生物学效应，用于评估和预测水环境中化学品的生态风险，对保护有限的水资源和维持生态系统健康具有重要意义。介绍了主动生物监测的概念、操作流程，以及相对传统的被动生物监测所具有的优势，综述了主动生物监测技术在海洋和淡水环境质量监测中常用的指示生物，以及能对不同污染物作出响应的各种生物标志物，讨论了该领域国内外的最新研究进展。     

生物监测技术在工业废水监测领域的应用研究

生物监测可以系统反映污染物对生物生长的影响及其在生物体内的转化和迁移,在水环境监测与生态健康管理中的重要性日益突出.伴随着工业化的快速发展,中国水环境污染问题依然严峻,工业废水治理和排放问题仍旧突出.为进一步保障工业废水出水及受纳水体水质安全,迫切需要在工业废水监测中引入生物监测技术.对传统微生物群落监测法、水生生物毒...     

黄浦江水环境生物监测指标研究

对黄浦江进行了全面的生物监测及评价.通过相关性分析表明,底栖生物的Shnnon-Weaver指数和Coodnight指数与水质综合评价指数呈显著负相关;细菌总数和总大肠菌群数与水质综合评价指数呈显著正相关,R2值均＞0.9,能较敏感地反映水质变化的生态效应,构成了黄浦江水环境生物监测核心指标.     

水环境中抗生素的来源分布及对健康的影响

综述了水环境中抗生素污染的主要类型、来源及对生态和健康的影响,指出医用抗生素、农林牧渔用抗生素和企业废水中的抗生素是其主要污染来源.水环境中的抗生素污染改变了水生微生物菌群,导致耐药菌株的产生,在农副产品中残留,造成严重的过敏反应和毒副作用,并增加了患者的经济负担.提出了职能部门加强管理,提高医药工作人员的业务水平,选择最佳治疗方案,加强健康教育,合理使用农林牧渔业的抗生素等预防管理措施.     

我国流域水生态完整性评价方法构建

流域水生态完整性评价是指通过对水生态系统中不同水生态指标(生物和非生物)的监测以及由数学方法综合形成的综合评价指数,来反映水生态系统完整性状况。近年来,世界各国水环境管理政策发生了变化,开始强调生态保护,重视水体的生态质量。中国现行的常规理化监测指标(如COD、氨氮、BOD5)很难满足水环境管理的需求,难以全面准确地反映水环境质量变化的趋势。因此,在借鉴欧美发达国家流域水生态完整性评价方法的基础上,结合中国目前监测现状以及流域水环境管理需求,构建了包括物理生境指标、理化指标、水生生物指标在内的流域水生态完整性监测与评价方法,以期为中国流域水质目标管理技术体系的业务化运行提供可资借鉴的技术支撑,实现从单一的化学指标监测转向综合的水生态系统监测,实现流域水生态完整性的监测与评价。     

中国流域水环境生物监测体系构成和发展

分析了国外水环境生物监测体系的构成和特点;总结了中国生物监测的发展历程、基础、存在问题和发展需求;提出了体系发展的总体发展目标,即以流域为单元,以各级支流为监测区段,发展以实现流域水环境生态完整性评价为目的的综合监测体系;同时,着重介绍了重点发展内容:建立以市级站为核心的监测网络;建立包含4个板块的核心业务监测能力;开展生物监测业务标准化建设;进一步完善水环境质量评价报告。对全国监测系统生物监测体系的构成和发展提出建议:在总体发展目标指导下,完成构建水环境生物监测技术体系、构建全国水环境生物监测网络体系、建立数据管理与评价平台及建立运行保障体系4个分目标,实现中国环境管理以"污染防治"为重点到以"生态健康"为目的的转折。     

美国水环境生物监测体系及对我国生物监测的建议

综合分析了美国水环境生物监测体系的框架，对相关法律法规、生物监测技术体系的构成，包括生物种群／群落调查、毒性试验、微生物测试、鱼组织污染物分析的主要内容与开展意义进行了较为系统的描述。对我国深入开展水环境生物监测提供了一些参考借鉴，建议完善法律法规；更新方法体系，完善质量标准；逐步拓展生物监测能力。     

武汉市东湖抗生素污染现状及生态风险评估

对东湖水域内16个点位进行采样,采用超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用仪对28种抗生素做了污染现状调查及生态风险评估。研究发现,有20种抗生素在不同点位被检出,检出浓度由高到低为：喹诺酮类、氯霉素类和磺胺类,污染物检出情况总体呈现“南高北低,东高西低”的结果。考虑到东湖南部采样点位周边有多个农业种植、水产养殖和畜禽养殖地及其对东湖的潜在抗生素污染,证实了人类活动与抗生素污染密切相关。对抗生素采用风险商法做生态风险评估,结果表明,东湖南部采样点位的恶喹酸和氟甲喹的生态环境风险处于较低水平,其他抗生素的生态风险可以忽略。     

山东省主要河流中抗生素污染组成及空间分布特征

采用固相萃取-液相色谱/串联质谱法研究了山东省境内四大流域主要河流中抗生素污染组成及空间分布特征,涉及我国用量最大的6类共20种抗生素。结果表明:20种抗生素均有检出,且大环内酯类、喹诺酮类和四环素类抗生素整体检出浓度较高。就流域而言,半岛诸河流域抗生素污染较小,平均总质量浓度61.4 ng/L;海河流域、小清河流域和淮河流域相对较为严重,平均总质量浓度分别为232、175、118 ng/L。抗生素空间分布呈现一定的规律,检出浓度较高的点位主要集中在人口密集区下游,抗生素污染与周边生活污水、养殖企业废水和城市污水处理厂排水密切相关,而且抗生素组成可从一定程度上反映出污染来源。     

长江江苏段抗生素的空间分布特征及典型污染来源分析

利用超高效液相色谱-三重四极杆质谱法,于2021年4月对江苏省长江干流12个监控断面、入江支流116个监控断面表层水中7大类42种抗生素的分布特征和浓度水平进行研究,并开展典型污染来源分析。结果表明,平水期长江干流42种抗生素总质量浓度范围为47.3～92.8 ng/L,处于较低水平;各入江支流抗生素总质量浓度范围为16.2～3 052 ng/L,干支流水体中检出品种以磺胺类、氯霉素类、林可酰胺类及大环内酯类为主;通过差异性比较发现,C市存在磺胺类抗生素污染的典型区域;典型污染溯源分析结果表明,工业废水可能是该地区环境水体中抗生素污染的来源之一。长江江苏段及地表水中各类抗生素普遍检出,虽然抗生素总量水平不高,但由制药废水、畜禽养殖、污水处理厂等污染源引入而引起的长期积累仍是隐患。研究结果为江苏省长江流域水环境抗生素污染控制和管理提供基础数据。     

污水中抗生素生化去除研究进展

综述了活性污泥法、膜生物反应器、人工湿地等国内外常见抗生素生化去除方法的优缺点与适用范围,通过工艺对比发现,膜生物反应器和人工湿地能有效去除污水中的抗生素,活性污泥法对抗生素的去除率不高,且选择性较强;污泥龄和水力停留时间对抗生素的去除率有着显著影响,多数情况下反应器的运行改进也能提高抗生素的去除效果。针对抗生素污染问题,提出了采取加强型的复合式处理工艺、开展分区研究、出台相关管理政策等建议。     

土壤环境中锑的生物毒性评价方法比较

锑的生物毒性测试可以间接反映锑及其化合物对生物与生态系统的影响。在简要介绍锑在土壤环境中赋存特征的基础上,综述了不同类型生物对土壤及其浸提液中锑的毒性响应,比较了不同的生物毒性测试方法在土壤环境中锑污染识别的可行性及适应性,并提出了考虑土壤性质及老化时间对锑生物毒性评价的影响,以及使用不同营养等级指示生物(微生物、动物和植物)评价等建议。     

3种大环内酯类抗生素对海洋发光菌的毒性作用

以海洋发光菌为受试生物，研究了红霉素、罗红霉素、乙酰螺旋霉素3种抗生素的单一和联合毒性作用。基于常见的3种联合作用评价方法，对混合体系的联合毒性作用进行了评价研究。结果表明，3种抗生素对发光菌单独作用的半最大效应浓度(EC₅₀)分别为:0.725 9×10^-3，1.207 8×10^-3和0.633×10^-3mol/L；二元联合体系对发光菌的毒性强弱为：红霉素+乙酰螺旋霉素>罗红霉素+红霉素>罗红霉素+乙酰螺旋霉素。3种抗生素联合体系作用类型的不同与每种抗生素不同取代基对微生物生理生化过程的影响有关。在选择的联合研究体系中，以毒性单位法获得参数的数值较大，灵敏度较高。研究大环内酯类抗生素对发光菌的毒性作用可为环境风险评价提供基础数据。     

Identification of source of faecal pollution of Tirumanimuttar River, Tamilnadu, India using microbial source tracking

Efficient management of deteriorating water bodies can be achieved by determining the sources of faecal pollution. Resourceful techniques for discrimination of the sources of Escherichia coli in surface water have recently been developed, including the use of river water to facilitate faecal indicator surveillance, identification of sources of faecal contamination and employing relevant management practices to maintain water quality. This study was conducted to employ microbial source tracking (MST) techniques for the determination of the sources of faecal pollution based on a water quality investigation of the physico-chemical characteristics and coliform count point of the Tirumanimuttar River. To accomplish this, an MST library-based antibiotic resistance analysis, serotyping and the genomic tool rep-PCR techniques were applied, and the obtained results were analysed statistically. Among 135 and 70 E. coli isolates present in the library and water samples collected from the river and nearby well water sources, respectively, most showed intrinsic, high or moderate resistance to antibiotics. Isolates from human and pig faecal sources were 92% homologous with the samples from the river, whereas isolates from sewage and dairy cattle showed 89% and 80% homology, respectively. These findings indicated that the Tirumanimuttar River is subjected to stress from anthropogenic activities and runoff contaminated with agricultural and human faecal contamination. The sources of faecal pollution identified in this study may facilitate the monitoring and management of the Tirumanimuttar River.     

Benthic communities of streams related to different land uses in a hydrographic basin in southern Brazil

Different land uses affect the characteristics of a hydrographic basin, reflected in the river water quality, and consequently affecting the aquatic biota. The benthic community closely reflects the alterations caused by different human activities. In this study, the effects of different land uses were evaluated by analysis of the benthic community structure in streams with urban, agricultural and pasturage influences, as well as areas in better-conserved regions. The abiotic parameters showed distinct seasonal variability, which did not occur with the benthic organisms. A degradation gradient was observed among the study sites, in the headwaters-agriculture-pasture-urban direction. By the CCA its possible to observe that the density of organisms tended to increase along this gradient, whereas richness, diversity, evenness, and EPT families decreased. The most intense effects of land use on the benthic community composition, richness, and diversity were observed in urban areas (F (1,4) = 16.0, p = 0.01; F (1,4) = 8.97, p = 0.04; respectively). In conclusion a trend in the benthic community is observed in to predict alterations caused for the different land uses, mainly, when the source point pollution, as the case of urban area.     

Monitoring of fate and effects of oil in the marine environment

Examples are presented of different techniques which are in use, or could be used, to monitor the fate and effects of oil pollution in Dutch marine waters by oil spills and chronic contamination by rivers, processing water from the oil industry, etc.A number of techniques are presented to quantify the fate of oil in water, sediments and biota, and some readily available methods to monitor possible effects in the ecosystem.In Dutch coastal waters much effort is being given to airborne detection of oil at the sea surface in order to reduce pollution and to take rapid measures in cases of severe pollution. Oil concentrations in sediments and selected organisms can be monitored as a general quality control measure, and to check the functioning of licensed installations. If concentrations above background levels are found, research on possible effects should be initiated. In this context short term studies on stress-indicators are very useful. Laboratory based investigations, for example in model ecosystems, can be carried out to test hypotheses from such studies. Elevated oil concentrations and indications for ecological effects may result in changes in the management of the marine area in question. Monitoring of population dynamics and species composition, notably of benthic macrofauna, should be carried out to verify long-term effects on the ecosystem.