长江流域水生生物监测现状与展望(陈水松 袁琳 叶丹 陈洁 郭文思)

长江流域水生生物监测现状与展望

（陈水松袁琳叶丹陈洁郭文思）

摘要: 水生生物可以直接反映水环境质量变化，水环境的恶化会对水生生物产生影响和危害。因此，生物监测技术是水环境监测的一种最直接且有效的手段。介绍了水环境生物监测技术的定义、理论、主要方法及其优越性。列举了长江流域水生生物监测应用的典型案例，并对生物监测技术存在的问题进行了分析，对其应用前景进行了展望。

关键词: 水生生物监测; 水环境评价; 生物监测技术; 长江流域

随着社会经济的迅速发展，大量工业废水和生活污水的直接排放，导致水体污染加剧，影响了水体生态功能，造成水质性的水资源短缺。另外，农药和重金属污染以及化学物质的生产、运输过程中的意外泄漏隐患，都对受污染水体内生物的生存造成威胁[1] 。

为了有效监测和评价水环境质量，目前世界各国普遍采用的监测和评价方法大致有两类。

(1) 理化分析方法。即采用各种仪器，通过定量或定性的分析，测定有害物质及浓度，对水质作出评价。这种方法具有严谨、准确的特点，其成果可作为水环境评价和水污染事件鉴定的依据。但是，理化分析方法有其固有的缺陷: 受仪器分析特点的限制，对污染物监测的连续性不够，难以对突发性的水体污染事故及时预警; 受现有检测仪器的敏感度限制，对低于一定浓度的有害物质无法测定; 不能反映水体中各种有毒物质的长期综合效应。

(2) 生物学方法。即利用水生生物对水环境质量进行监测(Biological Monitoring 或Biomonitoring)。该方法不仅可以用来测定和评价单一化学物质

对水生生物的影响，而且还能直接用来测定工业废水的毒性和几种化学物质混合后的综合毒性，并为研究化学物质的致毒机理积累资料。由于生物监测技术具有反应灵敏、成本低、直观、综合分析代表性强等优点，其实际应用一直方兴未艾,早在欧洲工业革命时期，欧、美等发达国家的生物学家就已经把水生生物引入到水环境污染的研究中，并进一步开展了水环境污染的生物监测研究。1902 年,K olkwitz和Marsson就对水中的微生物进行了分类，并首次提出指示河流有机污染的污水生物体系，即不同的“指示生物”对应不同污染带，其中就包括了浮游藻类，使生物监测实现模型化。之后，有关这方面的研究国内外均有报道[2] 。

20 世纪30 年代，污染所带来的环境问题日益凸显出来，同时人类对于水环境

质量的要求也在提高。到60 年代，由于工、农业生产的迅速发展使得水环境污染更加严重，并发生了多起的重大水污染事件，迫使人们更加注重研究水污染的生物监测技术。到80年代，荷兰水资源管理和废水处理机构将水生生物监测技术作为化学试验分析技术的辅助手段，应用于对莱茵河(Rhine) 及马士河(Meuse) 突发性水污染事故监测、预警及流域综合治理效果评价，获得了显著效果。此后几十年间，水生生物监测技术越来越受到国内外环保工作者的重视，成为评价化学污染的一种重要手段，生物监测技术得到迅猛发展。

1水生生物监测的概念及特点

1. 1概念

生物监测是基于生物学原理，利用指示生物对环境污染所产生的反应，从而对环境污染状况进行综合监测和评价的一种技术[3] 。生物监测主要是通过测量活体生物在外界胁迫下所表现出的反映灵敏度而实现的。生物在外界胁迫下出现的变化包括细胞的生理、生化、生长和健康状况的变化，个体及系统的生长、发育与繁殖的改变，种群数量、群落及生态系统的发展、进化的改变等形式。

生物监测技术是环境生物学(Environmental Biology)研究中的一个分支，也是水环境监测技术的重要组成部分，主要研究水生生物在受环境胁迫下的变化及其与水环境之间相互作用机理。

1. 2特点

应用水生生物监测方法，可以检测出生态系统发生的微弱变化或已经产生影响而暂时没有显示出不良效应的信息。通过测定水体中生物体的综合反应，可以判断水生态系统受影响的程度。比如利用底栖动物及浮游生物种群、个体数量和形态学的改变来反映水体污染程度，利用活体生物的急性毒性实验来检测污染物浓度，利用活体生物的慢性毒性实验来反映致畸、致癌、致突变物质的毒性效应等。而应用传统的理化监测方法，则须对水体的所有化学元素逐一检测，对于监测污染源复杂的水体，尤为不适用。因此，在环境质量监测上，生物监测是一个理想的监测技术。相对于理化监测，生物监测还具有以下特点:

(1) 可以反映长期的污染效应。理化监测只能代表取样期间的污染情况，而在一定区域内生活的生物,却可以将长期的污染效应反映出来。

(2) 效果更加直观可靠。某些监测生物对一些污染物非常敏感，它们能够对精密仪器都无法检测的微量污染物产生反应，并表现出相应的受损伤现象。

(3) 富集污染物，起到“生物放大”作用。生物处于生态系统中，通过食物链可以把环境中微量有毒物质予以富集，当到达该食物链末梢时，可将污染物浓度放大到数万倍。

(4) 监测功能更加多样化。与理化监测相比，生物监测更具多功能性，因为一种生物可以对多种污染物产生反应而表现出不同症状[4]。

(5) 便于综合评价。理化监测只能检测特定条件下水环境中污染的类别和含量等，而生物监测可以反映出多种污染物在自然条件下对生物的综合影响，从而可以更加客观、全面地评价水环境。

2水生生物监测方法

利用水生生物来监测水环境质量状况的方法较多，如指示生物法、群落结构法、生物毒性实验、残毒测定法、细菌学检验法、发光细菌毒性检测法等。

(1) 指示生物法。指示生物是指在一定的水环境中生活，当水环境质量发生变化时便敏感地呈现出受害症状甚至消亡的生物。观察和测定指示生物个体和种群的变化，可以比较准确地判断出环境质量状况。珠江流域水环境监测中心在珠江三角洲水质生物监测方法研究中，明确提出该水域可指示水质的10种底栖动物[5]，尝试了用指示生物结合《地表水环境质量标准》的5个水质类别判定各水域的水环境质量，同时选用50种藻类，根据藻类出现的种类及密度和相应的水质类别，找出相关关系，推断水域的水质。

(2) 群落结构法。群落结构指存在于自然界一定范围(或地域)内互相依存的一定种类的动物、植物和微生物的组成。根据水生生物的种类和数量等群落特征可以判断水体的污染情况，科学工作者在这方面积累了大量的资料。马正学等依据藻类群落的生态特征[6]，利用生态学的多种方法和藻类的各项指标对黄河兰州段的水质进行了分析和评价; 王旭和朱根海等根据南麂列岛附近潮间带的底栖藻类生态监测结果[7]，探讨了该区域藻类的生态种群、密度、形状与环境质量的关系，实现了对该地区的监测目的。隋战鹰根据浮游藻类种群特征评价了珠江水域广州段水质[8] 。