1985年以来我国重大水体突发污染事件及在线生物监测的必要性分析

通过查阅和检索公开报道的期刊、报纸和网络,统计分析我国1985以来水体突发污染事件。1985—2015年间,我国水体突发污染事件年均发生数量总体变化呈现先动态增长后逐渐下降的趋势,其中2006年为水体突发性污染事件发生频次的转折点。导致水体突发性污染的主要原因包括企业违规排放、企业事故性泄漏、交通事故、自然因素和人为投毒等,污染方式多样。水体突发性污染的污染物种类包括化学品、污水(工业废水和生活污水)、油类、农药、重金属、生物污染物和其他不明污染物。鉴于水体突发性污染事件污染方式的多样性和污染物的复杂性,采用在线生物监测技术可实现对水体突发性污染事件在线监测与分析预警,已成为当前监测和评价水体突发污染事件有效手段。     

水体突发污染事件在线生物监测技术的发展和应用分析

自1800s以来,经过2个世纪的发展,针对水体突发污染事件的在线生物监测技术越来越完善,其所采用的分析指标主要包括生物行为变化(1900s至目前)、生物新陈代谢变化(1800s至目前)和生物电变化(1980s至目前)等3种,其中,应用最广泛、发展最完善的为基于生物行为指标的在线生物监测技术。进入21世纪以来,在线生物监测技术得到快速发展和普遍应用。中国、美国、德国、韩国和瑞典等国家已经大规模应用基于不同生物指标的在线生物监测技术,以实现对水体突发污染事件的有效监管。随着计算和分析技术的进一步发展,在线生物监测技术也会越来越完善,在维持社会稳定、保证经济可持续发展以及保障人民饮水安全方面将会发挥越来越重要的作用。     

在线生物毒性监测技术预警水质有毒物质污染与因果关系分析的案例研究

有毒化学物质排放引起的水质污染可以用暴露后水生生物的生物学响应来监测预警。本文利用2013年7月份广东某水源流域发生的一次突发污染物事件作为案例分析,讨论在线生物预警技术在实际应用中的效果及存在的问题。研究结果表明,采用发光菌抑制和鱼类行为改变的生物预警技术均能够有效判别突发性污染事件。结合预警后的采样和化学分析,18种金属元素和114种有机污染物监测指标中,所有指标的浓度均低于国家地面水水质II类标准(GB3838-2002)。在能够检出的金属元素和有机污染物中,超出检出限最大的金属元素是钡,达到检出限的870倍;超出检出限最大的有机物是二氯甲烷,是检出限的145倍。根据文献发表的毒性数据和毒理学证据,推测本次案例研究中的二氯甲烷是潜在的污染因子;二氯甲烷通过其神经毒性和较强烈的嗅味影响到青鳉鱼的运动行为、导致报警。另外,文章分析了生物监测技术的优点和缺陷,以期为进一步开发水源污染生物预警系统提供基础数据。     

流域水体污染的生态学效应及监测预警

从流域生态系统的结构与功能出发,分述流域水体污染引起的生态学效应(结构与功能效应),并归纳目前国内外生物、生态监测预警的特点.生态监测经历了以敏感和耐污种类比例为主的传统简单指数、以群落结构变化为主的单一指数到以群落结构、营养结构为主要特征的复合多参数指数的发展过程.生物预警利用在线生物监测技术,主要形成了鱼类、无脊椎动物和微生物的三大类生物预警系统.目前,生物完整性指数能从群落水平较好地指示水体污染状况,生态预警则缺乏生态系统水平的研究.因此提出以群落结构为主的生态监测以及生态系统整体水平上的生态预警是未来研究方向的重点.     

有害结局路径(AOP)框架在水体复合污染监测研究中的应用

水体复合污染包含低浓度、种类复杂的毒害化学污染物,威胁人类健康和生态安全。监测并识别水体关键毒害污染因子是进行水质管理的前提,也是复合污染研究的难点。目前国内外在水复合污染毒性监测研究上主要基于动物活体试验或者生物体外测试。由于受限于毒理学测试方法,常见的应用通常仅关注于某方面的毒性效应或者少数的分子指标,因而受到质疑和挑战。有害结局路径(Adverse outcome pathway,AOP)的概念将化学污染物的结构、致毒的分子启动事件和生物毒性的有害结局建立关联,为污染物的毒性测试、预测和评估提供了新的模式。本文旨在论述有害结局路径在复合污染毒性评估和关键毒害物质鉴别中的指导性价值和意义。在有害结局路径的指导框架下,借助于生物体外高通量测试技术、化学分析的靶向和非靶向分析技术和生物信息学技术,可以系统地分析化学混合物在分子、细胞水平上健康相关指标的响应水平,评估水体中复杂结构污染物,与不同生态和健康有害结局之间的关联,为水环境评价和优先污染物的筛选管理提供有效支撑。本文通过综述AOP框架在复合水体中毒害物质风险研究的现状和优势,对AOP在水环境环境管理上的应用前景提出展望。     

监测水体重金属污染的分子生物标志物研究进展

水体重金属污染具有持久性、高度危害性和难治理性,如何快速、准确监测并对其进行科学评价,成为当今环境科学关心的热点问题。大量研究表明,水生生物体内某些生理指标的变化可以反映水体重金属的污染程度。综述了乙酰胆碱酯酶、抗氧化防御系统、腺苷三磷酸、DNA损伤以及金属硫蛋白等几种分子水平上的生物标志物监测重金属污染的原理、国内外研究进展以及应用现状。认为分子生物标志物具有特异性、敏感性等优势,可以较快指示水体重金属污染对生物体的影响,在实际应用中需注意各种干扰因素。在进行野外研究时,要注重混合重金属与多途径暴露下,分子生物标志物的变化规律。生物体之间差异性会导致标志物在同样暴露条件下产生不同的变化规律,需要加强＂离体＂标志物和＂标准化＂标志物的研究,确保监测结果的可靠性和可重复性。生物标志物较为敏感,容易受到外界环境及体内生理因素影响,可考虑综合运用多种生物标志物指示重金属污染。目前,有关重金属对水生生物毒性效应的研究较多,但重金属对生物体的致毒机理方面研究并不深入,这将是今后研究的重点问题之一。     

应用底栖动物为指示生物的松花江干流水生态预警研究

指示生物监测及水生态预警是利用水环境中指示物种的数量、群落结构指标和个体生理指标等描述水生态系统的健康状态,其相比于常规理化监测和预警更直接地反映水体的生态质量。本研究在松花江干流2012—2015年大型底栖无脊椎动物监测结果的基础上,结合各监测点生态质量管理目标,通过分析物种的种类、出现的频次、物种污染敏感性(耐污值),尝试提出了松花江干流监控断面以底栖动物为指示生物的水生态预警模式,研究思路和结果对流域水环境风险管理指标的拓展有积极作用。     

有害结局路径(AOP)框架在水体复合污染监测研究中的应用

由于包含复杂的毒害化学污染物质,水体复合污染一直威胁着人类健康和水生生态安全。对复合污染水体进行监测、评估和治理是水环境管理的重点之一。监测并识别水体关键毒害污染因子是进行水质管理的前提,也是复合污染研究的难点。目前国内外在水复合污染毒性监测研究上主要基于动物活体试验或者生物体外测试。由于受限于毒理学测试方法,常见的应用通常仅关注于某方面的毒性效应或者少数的分子指标,因而受到质疑和挑战。有害结局路径(Adverse outcome pathway, AOP)的概念将化学污染物的结构、致毒的分子启动事件和生物毒性的有害结局建立关联,为污染物的毒性测试、预测和评估提供了新的模式。本文旨在论述有害结局路径在复合污染毒性评估和关键毒害物质鉴别中的指导性价值和意义。在有害结局路径的指导框架下,借助于生物体外高通量测试技术、化学分析的靶向和非靶向分析技术、和生物信息学技术,可以系统地分析化学混合物在分子、细胞水平上健康相关指标的响应水平,评估水体中复杂结构污染物,与不同生态和健康有害结局之间的关联,为水环境评价和优先污染物的筛选管理提供有效支撑。本文通过综述AOP框架在复合水体中毒害物质风险研究的现状和优势,对AOP在水环境环境管理上的应用前景提出展望。     

松花江干流底栖动物与水质相关性分析

生物指标监测可以综合反映水体各种污染物质相互作用的结果,具有综合性强、持续性久、敏感性高等特点,能对现行理化监测无法反映污染综合效应的缺陷进行补充.本文通过对松花江干流水体大型底栖无脊椎动物实际状况的调查与分析,结合典范对应分析(CCA)及BIOENV分析对底栖动物群落与环境因子进行相关性分析得出结论,总磷为研究区域内底栖动物群落变化的主要影响因子.为科学评估松花江流域水污染防治规划的实施效果和让松花江休养生息政策措施的绩效,全面评价流域污染物减排效果提供了生物学依据.     

典型城市黑臭河道水体生物毒性研究

以黑臭为特征的城市内河污染近来受到关注,检测和分析污染河流水质的生物毒性对水质标识和生态评价十分必要。本研究逐月检测了温州市九山外河(JS River)和山下河(SX River)两条典型黑臭河道水样对斑马鱼、发光细菌和热带爪蟾胚胎的毒性效应。结果显示,黑臭河道水体对斑马鱼、发光细菌(青海弧菌Vibrio Qinghaiensis Q67)和爪蟾胚胎均具有毒性效应。以斑马鱼死亡率和发光细菌相对抑光率表征的水质综合毒性较一致,且以发光细菌更为敏感。爪蟾胚胎致畸实验主要通过存活率和畸形率来表征水体的毒性。3类生物监测均显示SX水体毒性明显高于JS整体毒性,这与两条河黑臭程度相一致。通过发光细菌检测水体综合毒性的分析,显示SX和JS水体毒性在5月-8月的夏季较高,冬春季节较低,表明黑臭河道水质毒性季节性变化与水体温度(T)和溶解氧(DO)值关系密切。本研究结果可为污染水体生物毒性检测和黑臭水体综合评价及后续治理提供依据。     

Emergency drinking water treatment in source water pollution incident—technology and practice in China

An investigation into emergency potable water treatment technologies was conducted to investigate China’s water pollution situation. In order to confirm optimum parameters, the technological efficiency of each pollutant was obtained. About 100 contaminants were tested to find the emergency treatment technologies, most of which were found to be positive. This paper presents the three largest and most significant water pollution incidents in China to date, analyzing cases such as the nitrobenzene pollution incident in the Songhua River in November 2005, the cadmium pollution incident in the Beijiang River in December 2005, and the water crisis with odorous tap water in Wuxi City in May 2007.     

长江上游宜宾至泸州江段突发水污染风险评估

为防控长江上游重大突发水污染事件的发生,收集整理长江宜宾至泸州江段沿江水环境污染源及受体基础资料,构建水环境潜在污染风险分级评价体系。采用地统计学理论和地理信息系统(Geographic Information System,GIS)相结合的方法开展突发水污染风险分区评价研究,以揭示研究区江段突发水污染风险空间分布差异性。结果表明,污染源或受体热点分布主要集中在城镇化、工业化较快的地区,如宜宾市叙州区污染源最多,泸州市龙马潭区高风险污染源最密集,宜宾县和南溪县高敏感受体数量最多;其他区域污染源或受体分布较为均衡,未形成明显的冷点区域。水环境潜在污染高风险区集中分布在龙马潭区江段和江阳区江段,须提高该区域对潜在污染的风险管理能力,以降低污染事故发生的可能性。     

Development and application of some renovated technologies for municipal wastewater treatment in China

China has been experiencing fast economic development in recent decades at the cost of serious environmental deterioration. Wastewater discharge, especially municipal wastewater discharge, and non-point pollution sources are becoming the major water pollution source and research focus. Great efforts have been made on water pollution control and a number of renovated technologies and processes for municipal wastewater treatment and reclamation as well as non-point pollution control have been developed and applied in China. This paper discusses the development and application of the appropriate technologies, including natural treatment systems, anaerobic biological treatment, biofilm reactors and wastewater reclamation technologies, for water pollution control in the country.     

河南义煤集团石壕煤矿突水原因分析

矿井突水是制约煤矿安全、持续生产的瓶颈因素之一,对其进行分析有助于灾害的防治．该文对河南义煤集团石壕煤矿自建矿以来的突水事故进行统计分析,指出造成突水事故原因主要在于：煤层采动导致其岩层力学性质的变化,使得岩层储水涌入巷道,导致突水;在采动影响下,小断层活化成为充水通道,容易发生煤矿突水;复杂的水文地质条件是造成突水的主要原因．图1,表1,参5．     

Histology of Sculpin spp. in east Greenland. I. Histological measures

There is inadequate morphological nomenclature and definition of organ pathology when using wild fish in biomonitoring of environmental pollution. The aim of this investigation was to provide a guide that assesses histology of Shorthorn (Myoxocephalus scorpius) and Fourhorn (Myoxocephalus quadricornis) sculpins obtained from a study using these two fish species as bioindicator organisms to evaluate environmental impact attributed to a dumpsite located in East Greenland. Specific histopathological lesions were quantified on the basis of Bernet et al. and all lesions were photomicrographed, evaluated, and placed into specific categories of five reaction patterns. These were circulatory disturbances, regressive changes, progressive alterations, inflammation, and tumors based on anatomical location, type, and severity. This method is postulated to enable an objective assessment of the histological integrity of fish gills and liver; thus, making it possible to compare sculpin pathology and reaction patterns at different locations. Data suggest that this updated histological guide might be used for identification and quantification of histological lesions when applying sculpins in biomonitoring programs in Greenland and other Arctic regions.     

Differential blood counting in fish as a non-destructive biomarker of water contamination exposure

Differential white blood cell counting was performed on blood from the fish species Oreochromis niloticus and was used as an in situ indicator of the species’ exposure to contamination. Ten young fish were collected in an area influenced by the discharge of effluents and from a fish farm (control group). The fish were anesthetized and caudal puncture was used to collect the blood. Differential white blood cell counting was performed, as well as the counting of total leukocytes and thrombocytes (in 2000 cells). Physicochemical parameters of the water from both sites were analyzed. The water from the polluted area was found to have high conductivity and low levels of dissolved oxygen, factors that indicate poor environmental quality. Fish collected from the polluted site presented higher percentages of eosinophils and monocytes and fewer thrombocytes because of exposure to pollution and hypoxic conditions. The differential white blood cell count represents a suitable biomarker of environmental health and provides a tool for biomonitoring water quality.     

Development and application of innovative technologies for drinking water quality assurance in China

The continuously deteriorating quality of source water is threatening the safety of drinking water in China. Various efforts have been made to update water treatment processes to decrease the pollution problems of drinking water, such as protection of drinking water sources, enhancement of conventional treatment processes, and development of new or advanced treatment technologies. This paper reviews a variety of protection and remediation methods for drinking water sources, development and application of drinking water treatment technologies, new technologies for special pollutants removal from groundwater, and the latest research progress on water distribution systems in China.