水体突发污染事件的在线生物监测技术研究进展

水体突发性污染事件的污染方式具有多样性,污染物种类具有复杂性。水体突发污染事件的特征决定在线生物监测的难度。结合受试生物种类和生物生理生态指标的不同,综合分析了已经报道的水体污染在线生物监测技术。根据统计分析结果,已经报道的水体突发性污染在线生物监测技术主要分为：基于生物行为变化的在线生物监测技术、基于生物生理变化的在线生物监测技术和基于综合生物指标的在线生物监测技术3类。在不同生物种类和生理生态指标分析基础上,对不同在线生物监测技术的基本原理和优缺点进行分析,也对不同在线生物监测技术存在的缺点提出解决的主要方案,为水体突发污染事件监测分析提供支持,以满足水体突发污染事件的在线监测和应急管理需求。     

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、德国和韩国、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。     

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。     

基于机器视觉的鱼类模式生物在线监测技术方法研究

水污染的防治问题是我国关注的重中之重,现有理化监测方法的实时性和综合性较差,特别是对于一些极端可变化的环境,更需要新的方法以辅助和解决。为此,生物式水质监测方法被提出,利用生物对环境污染或变化所产生的反应来直接或间接体现水质的污染情况。然而,观测指标与量化标准是面临的一大难题。为此,通过利用机器视觉的方法,以青鳉鱼为模式生物,并以青鳉鱼的生理特征以及运动特征为观测指标,两方面综合评定青鳉鱼应激状态,实时监测与分析。实验在无污染水质条件下,取多组连续图像进行实验分析,测得青鳉鱼呼吸频率为3.06 Hz,胸鳍摆动频率为4.83 Hz,尾鳍摆动频率为5.08 Hz,与实际指标一致。表明该方法能为生物式水质监测和预警的发展提供一定支持与参考。     

利用生物标记物综合指数评价煤矿区水体沉积物污染及其因果关系分析

煤矿区废水渗漏是下游沉积物中重金属的主要来源之一,持久影响着周边水生态健康。本研究以重庆市某煤矿区周边水系为研究区域,利用内梅罗综合污染指数(P_综合)和污染负荷指数(PLI)分析沉积物中重金属污染程度及其主要污染因子。以当地大量养殖的美国青蛙(Rana grylio)蝌蚪为试验动物,通过筛选生物标记物,利用生物标记物综合指数(IBRv2)指示沉积物重金属复合污染程度及其生态毒性效应,并分析其因果关系。结果显示,该煤矿废水渗漏导致周边水域沉积物中Zn、Cu、Cr、Ni、Mn含量显著提高,且以Cu、Zn为主。与对照组比较,3个样地沉积物重金属污染对蝌蚪超氧化物歧化酶活性、总抗氧化能力、丙二醛和谷胱甘肽含量、微核率影响显著(P<0.05),IBRv2与P_综合和PLI显著相关。结果表明,IBRv2法能够很好地反映出煤矿区下游沉积物重金属综合污染程度及其对受试生物的生态毒性效应,且明确了二者之间具有直接的因果关系,导致综合生物效应的主要化学污染因子为Cu、Zn、Cr。同时,表明了该煤矿区主要污染来源于洗煤厂区域的废水排放。本研究可为煤矿区水环境污染的生物监测技术开发与生物标记物优选提供数据支持。     

有机污染场地浅层地下水对斑马鱼胚胎发育的生物毒性研究

以斑马鱼为受试生物,对某有机污染场地危险品仓库车间(1号样点)、氯化石蜡车间(2号样点)和厂区外(3号样点)3个不同区域的土壤浅层地下水进行斑马鱼急性毒性试验和胚胎发育毒性试验.结果表明,1号水样对斑马鱼成鱼的(￠)(72 h,LC50)为79.12％,2和3号水样对斑马鱼成鱼的(￠)(72 h,LC50)均大于100％.3种水样对斑马鱼胚胎具有不同程度的发育毒性效应,对斑马鱼胚胎的24 h卵凝结率、20s内无自主性活动和72 h孵化率都存在剂量-效应关系.3种水样对斑马鱼均具有一定的致畸效应,对斑马鱼胚胎的毒性由大到小依次为1、2和3号水样.胚胎毒性试验灵敏度高于成鱼急性毒性试验,且简单快速,可用于污染场地水样污染毒性的快速诊断,为场地的进一步危害识别与风险评估提供依据.     

淡水水体溶解有机氮对有毒藻种的生物有效性

溶解有机氮（Dissolved organic nitrogen,DON）是多数天然水体中溶解氮的主要组成部分。天然水体DON是许多微生命体包括有毒藻种的氮营养源,在供水安全以及水体富营养化等方面的生态环境效应不容忽视。文章系统地介绍了淡水水体DON含量与来源、生物有效性与估算方法,以及对有毒藻种生长的影响。DON的来源是影响水体中DON含量动态特征的关键因素。DON来源包括陆地径流,植物碎屑,土壤淋溶液,沉积物释放,大气沉降,藻类、大型植物、细菌与细胞死亡或自我分解,微型及大型浮游动物捕食和排泄、分泌物释放等。研究表明约有12％～72％的DON可迅速被生物所利用,具显著差异,究其原因可能是其来源组成、化学本质（分子质量与极性）、测试生物组成、是否有细菌作用等因素造成的。不同藻种具有不同氮源利用能力,DON对藻类生长具有直接或间接的作用,并可能影响藻类群落结构（有毒藻类成为优势种）。考虑到水环境保护与饮用水安全供水的重要性,未来研究应重视淡水水体DON生物有效性与其化学本质的揭示,尤其是对有毒藻种。     

淡水水体溶解有机氮对有毒藻种的生物有效性

溶解有机氮(Dissolved organic nitrogen,DON)是多数天然水体中溶解氮的主要组成部分。天然水体DON是许多微生命体包括有毒藻种的氮营养源,在供水安全以及水体富营养化等方面的生态环境效应不容忽视。文章系统地介绍了淡水水体DON含量与来源、生物有效性与估算方法,以及对有毒藻种生长的影响。DON的来源是影响水体中DON含量动态特征的关键因素。DON来源包括陆地径流,植物碎屑,土壤淋溶液,沉积物释放,大气沉降,藻类、大型植物、细菌与细胞死亡或自我分解,微型及大型浮游动物捕食和排泄、分泌物释放等。研究表明约有12%～72%的DON可迅速被生物所利用,具显著差异,究其原因可能是其来源组成、化学本质(分子质量与极性)、测试生物组成、是否有细菌作用等因素造成的。不同藻种具有不同氮源利用能力,DON对藻类生长具有直接或间接的作用,并可能影响藻类群落结构(有毒藻类成为优势种)。考虑到水环境保护与饮用水安全供水的重要性,未来研究应重视淡水水体DON生物有效性与其化学本质的揭示,尤其是对有毒藻种。     

铜污染土壤添加有机物质的生物效应Ⅰ. 对黑麦草生物量的影响

试验研究了泥炭和堆肥对铜污染土壤盆栽黑麦草生物量的影响。结果表明,在未添加有机物质的情况下,随着污染土壤铜含量的增加,黑麦草生物量呈明显减少的趋势（呈显著负相关）,地下部分对铜毒害的反应比地上部分更敏感;导致黑麦草生物量减产20%的土壤铜含量在200～400 mg/kg之间。添加有机物质能显著促进黑麦草尤其是其地下部分的生长,使中度、重度铜污染土壤上的三茬黑麦草生物量平均增加80%～200%,并提高了导致黑麦草严重减产的土壤铜临界浓度。堆肥的增产效果好于泥炭。在试验的9个月内,有机物质仍能维持对受铜污染的土壤上的黑麦草生长的促进作用。     

苇浆少污染漂白废水的毒性物质研究

由于OHMP(其中O代表氧气漂白,H代表次氯酸盐漂白,M代表M助剂漂白(M为专有技术产品),P代表过氧化氢漂白)漂白工艺是目前结合国内造纸工业的实际情况而开发出的少污染漂白工艺,本文以苇浆为研究对象,通过发光细菌急性毒性测试技术和GC/MS分析技术,对苇浆少污染漂白废水的关键毒性进行鉴别.     

两栖动物在环境污染生物监测中的应用前景

简单介绍了生物监洲的优越性和选择指示生物的一般标准，沦述了不同生态类群作为指示生物的研究；重点讨论了两栖动物作为指示生物在环境监测中的优越性及其与环境的父系，总结了两栖动物在污染环境中的异常反应，综述了两栖动物作为指示生物在环境污染生物监测中的研究历史和现状，提出了利用两栖动物的形态和行为模式建立水体污染生物监测仪器的可能性，为生物监测提供了科学依据，表1参51     

生物监测及其在环境监测中的应用(Biological Monitoring and Its Application in Environmental Monitoring)

生物监测是近几十年来发展起来的应用于环境监测领域的一门新兴技术,是指利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应,从生物学角度对环境污染状况进行监测和评价.作为环境监测的重要组成部分,生物监测具有敏感性、长期性、连续性、经济性、非破坏性和综合性等优势,有望在生态系统环境监测、总量控制、环境风险评价、环境污染早期预警、突发事件监测和环境标准制定等领域取得突破.在总结国内外相关研究的基础上,从目前在环境监测中应用的生物监测的原理、分类、特点、方法学和实际应用等方面进行综述.尽管生物监测还有不足之处,但可以肯定,其发展和应用将会对环境监测事业产生极大的推动作用,有着非常广阔的发展前景.     

环境中的氧化多环芳烃综述

氧化多环芳烃（OPAHs）是芳环上具有至少一个羰基氧（CO）的PAH衍生物,广泛存在于环境中.氧化多环芳烃主要通过含碳燃料的燃烧和PAHs的转化释放到环境中,且其较稳定难降解,因此OPAHs被称为生物和化学降解的\"末端产物\".目前,在多种动物组织样本中都可检测出OPAHs,并发现OPAHs可能比亲代PAHs具有更强的毒性.本文阐述了OPAHs的理化性质、来源、测定方法、环境分布、转运和转化、（生态）毒理学效应及其毒性作用机制,并对今后的研究方向进行了展望,进而为该类化合物的环境污染及生态风险评估提供相应参考.     

彗星试验技术在水生与土壤环境中的毒理学应用

彗星试验是一种检测真核细胞脱氧核糖核酸(DNA)损伤的技术,快速、低成本、适用于几乎所有真核细胞,因此常应用于遗传毒理学、辐射生物学、肿瘤细胞学、毒性检测等方面。尤其以灵敏度高、检测联合毒性的特点大量运用于环境研究中。主要介绍彗星试验方法学发展历程,彗星试验的原理及其在环境领域中的应用,并指出应用中的受限因素以及未来的发展前景,为今后进一步推广该试验技术提供理论上的指导与参考。     

工业发展与环境污染关系的区域差异分析--基于江苏省的实证研究

利用格兰杰因果关系检验（Granger causality tests）方法分析了江苏省处在不同发展阶段的三大区域的工业经济增长和环境污染之间双向作用关系。研究结果表明：经济发展水平越高,工业经济增长对环境污染的影响越明显,并且持续时间长,在某种程度上环境污染已经成为受工业经济增长影响的内生变量;江苏省三大区域环境污染都不是工业经济增长的原因,环境污染的加重并不能带来工业经济的增长,因此,在实践中靠牺牲环境来换取经济增长的理念是不可取的,＂先污染后治理＂的发展思路是不可行的。     

环境样品中微塑料的分析方法研究进展

微塑料是尺寸介于0.2-5.0 mm不同形态塑料的统称.微塑料随海流漂流无国界,溯源追责困难.近年来,微塑料已成为全球海洋和海岸带环境中一种备受关注的新型污染物.微塑料在环境中的迁移、转化、归趋和生态毒理效应值得深入研究,因此建立准确、高效的微塑料分析方法十分必要.本文系统地综述了国内外环境样品微塑料的采集、预处理、定性定量分析方法,比较了各方法的优缺点及应用范围.针对现阶段微塑料分析方法存在的问题和不足,提出进一步研究的方向.     

Selection of Bioindicators of Pollution for Marine Monitoring Programmes

The ultimate management concerns related to toxic chemicals in the marine environment are for the magnitude and extent of biological effects, including those on human health, that may result. Over the past several years, the National Status and Trends (NS&T) Program of the US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) has supported the development and application of a number of bioeffects measurements, including biochemical indicators of contaminant exposure and of reproductive status in fish, prevalence of histopathological lesions, toxicity bioassays of sediments and water, and benthic community structural features. Some of these measurements have been applied as part of regular sampling at the nationwide network of NS&T sites, while others have been assessed in more intensive, regional studies. Our experience with different indicators is summarized and discussed in relation to a set of monitoring objectives and evaluation criteria. Current conclusions are: (a) iterative application of controlled laboratory experiments and field validation tests are required to verify causality and mechanisms of biological responses to contaminants; (b) contaminant concentrations, indicator species, and local conditions vary considerably in different areas and at different times, requiring the use of different effects measurements oriented toward specific objectives and hypotheses; and (c) tiered, sequential application of a mix of indicators, including direct measurements on indigenous organisms and indirect bioassay approaches, is useful and effective for estimating the magnitude and spatial extent of contaminant bioeffects.     

Selection of Bioindicators of Pollution for Marine Monitoring Programmes

The ultimate management concerns related to toxic chemicals in the marine environment are for the magnitude and extent of biological effects, including those on human health, that may result. Over the past several years, the National Status and Trends (NS&T) Program of the US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) has supported the development and application of a number of bioeffects measurements, including biochemical indicators of contaminant exposure and of reproductive status in fish, prevalence of histopathological lesions, toxicity bioassays of sediments and water, and benthic community structural features. Some of these measurements have been applied as part of regular sampling at the nationwide network of NS&T sites, while others have been assessed in more intensive, regional studies. Our experience with different indicators is summarized and discussed in relation to a set of monitoring objectives and evaluation criteria. Current conclusions are: (a) iterative application of controlled laboratory experiments and field validation tests are required to verify causality and mechanisms of biological responses to contaminants; (b) contaminant concentrations, indicator species, and local conditions vary considerably in different areas and at different times, requiring the use of different effects measurements oriented toward specific objectives and hypotheses; and (c) tiered, sequential application of a mix of indicators, including direct measurements on indigenous organisms and indirect bioassay approaches, is useful and effective for estimating the magnitude and spatial extent of contaminant bioeffects.     

土壤重金属镉对高等植物的毒性效应研究进展

重金属镉在土壤-植物中有较高迁移率,不仅直接影响植物生长发育、降低作物产量与品质,还可通过食物链进入人体,严重危害人类健康。本文通过大量文献调研,以有食用价值的作物和有经济价值的其他高等植物为研究对象,系统综述了近年来土壤重金属镉的毒性效应最新进展,主要包括镉对高等植物生长发育、生理生化、细胞超微结构、生物量和产量以及作物营养品质等方面的影响。本文重点总结了镉对高等植物抗氧化系统和光合系统毒性机制,并对未来研究中应重点关注的领域方向进行了展望。     

神经网络模型在辽河水质量评价中的应用

为准确的反映辽河水质量状况和发展趋势，在对辽河水质监测采样和实验分析的基础上，建立了水质评价的BP神经网络模型，应用该模型对辽河的水质现状进行了质量综合评价，4个监测断面的评价结果均在4～4．5之间，水污染情况较为严重。该评价结果与监测断面污染项目的超标情况分析的结论吻合，评价效果较好。