水生生物群落水质监测分析

水生生物群落水质监测分析

09生物技术 200940700061 曹慧芳

摘要：简要介绍了水环境污染物生物监测的理论及其优越性；对水体污染生物监测中存在的问题进行了分析；水生昆虫类群及其用于水质生物监；藻类的生物监测及在水中的应用；展望水生生物监测的应用前景

关键字：水生生物；生物群落；水质；生物监测；藻类植物；水生昆虫

水是一种重要自然资源，保护水环境就是保护人类自己。水生动物作为水生态系统的重要组成部分，与水环境关系密切，他们是相互依赖、相互影响的统一体。随着生物技术的发展，水体的生物监测技术也得到快速发展，其中水生动物在水体污染的生物监测中起到了重要的指示作用。利用水生动物群落的结构变化及通过指示动物的生理、生化状况的改变来反映水质状况是检测水污染的基本原理。水质的生物监测是反映水环境质量状况的标准和依据，它直接反映了水环境质量变化对生物的影响和危害程度，是实现水环境监测目的的一种最直接而有效的手段。它是利用水生生物在污染水体判断污染状况的一种手段，其优越性表现在：(1)生物监测能较好地反映出环境污染对生物产生的综合效应；(2)能反映污染物的积累效应，因此可反映出环境质量的长期和历史状况；(3)对生物无法检测出的一些低浓度甚至是痕量的污染物，生物可迅速呈现相应症状，有助于及时进行预报；（4)用细菌、浮游动物、鱼类和大型底栖无脊椎动物等作为指示生物监测和水质评价一般无需昂贵的精密仪器，成本低。水生昆虫是底栖无脊椎动物主要类群之一，对环境变化比较敏感等特点，在国外被广泛用来监测和评价水质，是水质生物监测的主要指示生物。

目前对于水体污染的生物监测的研究中也存在着许多不容忽视的问题。尽管生物标记物在水体污染物的生物监测中起着关键性的指示作用，它本身也存在着许多不足。第一，生物标记物的测定还比较困难，花费相当高。第二，有些生物标记物的特异性不够显著。第三，部分生物标记物在实际环境中灵敏度不够。第四，水质的生物监测过程中，由于选用的是活体生物，同一种生物不同的生长时期对污染物的敏感性和反应不同，并且，即使是同一种生物在相同时期也存在个体差别。因此，生物标记物在监测和评价水体污染的过程中并不是万能的，它应当是污染物综合监测体系的一个有效部分。所选择的生物标记物生活在自然水环境中，除受到水环境中污染物的影响外，还受到气候、季节、地域和其他许多环境因子的影响，因此只有建立标准化的检测方法，使获得的结果具有可比性，该法才具有应用价值。一．水生昆虫类群及其用于水质生物监测

按传统的昆虫分类系统，有翅亚纲的水生昆虫可分为外翅部和内翅部。外翅部的类群有蜉蝣目、祯翅目、蜻蜓目、半翅目和直翅目；内翅部的类群有毛、翅目、长翅目、广翅目、脉翅目、膜翅目、鳞翅目、鞘翅目和双翅目。无翅亚纲的水生昆虫仅有弹尾目。

在不同的水域中生活的昆虫种类，主要决定于水的温度、矿物质、有机质和pH值等，因而水体中生活着的不同适应性的昆虫种类可反映出水体的污染状况；在同一水域中，水生昆虫的群落结构的变化反映着水质变化的程度，根据水生昆虫对水质污染的耐污性高低不同，可以监测和评价水体污染情况。基于这种原理，水生昆虫已成为水质生物监测的主要指示生物。测的主要指示生物。目前，理论上可应用于水质监测的水生昆虫主要有鞘翅目、蜻蜓目、广翅目、脉翅目、弹尾目、蜉蝣目、鞘翅目、双翅目、半翅目、鳞翅目、禧翅目和毛翅目等100多种水生昆虫，其中实际应用最广泛的为蜉蝣目、禧翅目和毛翅目三大类群。

二.低等植——藻类的生物监测及在水中的应用

藻类存在于自然界的各种水体之中,是江河湖海中最基本的初级生产者, 由于个体小、生活周期短、繁殖速度快,易受环境中各种因素的影响而在较短周改变。在水体中,藻类和所处环境相统一,因此藻类的变期内发生化可反映出所处环境的改变，因而藻类作为生物学监测指标在水环境评价中得到了广泛的应用。藻类除了细胞壁具有特殊的结构外，还向周围水环境中排泄或分泌大量有机物。藻类的胞外产物主要由糖类、果胶质等大分子物质组成，亦能络合金属离子，使金属离子无法进入细胞内部，从而降低污水中游离态的重金属含量，实现其去除功能。大量的研究显示，藻类细胞壁上的功能基团对提高藻类的重金属吸附性能起主要的作用。Davis 等通过对马尾藻藻酸盐多聚糖的提取和纯化发现，影响重金属吸附的主要因素是藻酸盐的含量和组成，其中糖醛酸残基起主要作用。Yun等发现，马尾藻对Cd的高吸附能力是其细胞壁上的羧基和磷酸基团起主要作用，它们分别通过离子交换和配位反应作用于重金属。对藻类吸收藻类细胞对金属的吸收过程主要由两个阶段组成：可溶性重金属的动力学研究认为，第一步，在细胞表面，金属离子和胞壁上的功能基团发生吸附反应，反应的时间极短，不需任何代谢过程和能量提供，金属离子是被动地吸附在细胞表面，该过程被称之为生物吸附，这个重要特点说明死亡藻体也具有吸附能力，因为其功能基团活性并未丧失。第二步，细胞表面结合、沉积活结晶的金属离子与质膜上的某些酶（如膜转移酶、水解酶等）结合，从而被细胞主动转移至胞内，这一过程与代谢活动有关，是一缓慢和不可逆的过程，因此被称之为生物累积。此外，还不排除其它吸收途径的可能。

藻类污水处理法具有净化效率高、系统建造运行费用低等特点。另外, 处理后产生的沉积物(主要是死藻)干燥后还可作为很好的肥料和鱼饲料添加剂,由于藻类在污水净化过程中产生大量的氧气,可减少水体因缺氧而形成的恶臭气味。因此,用藻类处理污水在水质的改善中得到越来越广泛的应用。

三、水生生物监测的应用前景

生物监测是未来环境监测的一种重要方法，将在宏观、微观领域为人类提供大量连续、综合的环境信息。但如何更好应用生物监测，与传统的理化监测相结合，体现其综合、灵敏的优势特点，还需要从技术、法、管理等方面进行深入研究。生物监测结果是一种累积、综合的生物反应，因此，要注意其监测结果运用的连续性，对结果进行时间和空间综合分析。生物监测涉及的学科领域较广，包括微生物学、动物、底栖生物和微生物等9个要素。具体指标体系现代生物监测技术研究，应用现代分子生物学方法对污染水体生物的代谢产物和细胞内大分子进行研究，找出污染物作用的靶位或靶分子并揭示其作用机理，研究与肌体功能和器官损伤有关的活性酶标志物、解毒系统的酶或蛋白、环境污染物对DNA的化学修饰作用等，研究制作生物感应元件和生物传感器以便促进在线监测技术进步。宏观方面，由于水环境是一个有机整体，只有从生态系统的角度才能更全面地监测水环境的变化情况，生态监测技术的发展有助于从种群、群落或生态系统水平上把握水域生态的健康状态，并对生态影响趋势作出预报。

尽管生物监测有优越性和局限性，但生物监测是未来环境监测的一种重要方法，将在宏观、微观领域为人类提供大量连续、综合的环境信息。但如何更好的应用生物监测，与理化监测相结合，但其在环境监测中的地位和作用都非常重要。在实际使用中，应该合理利用使其可全面反映污染或人为干扰对水质、水生生物和水生态系统的影响。

四．参考文献报

【1】徐希莲．水生昆虫与水质的生物监测 .莱阳农学院学，2001，18(1)：66~70

【2】国家环保局水生生物监测手册编委会．水生生物监测手册．南京:东南大学出版社，1993 【3】王国祥, 濮培民, 张圣照, 李万春, 胡维平, 胡春华, 1998. 人工复合生态系统对太湖局部水域水质的净化作用.中国环境科学, 8: 4 10~ 4 14