關(guān)于環(huán)境工程方面的論文范文(2)
關(guān)于環(huán)境工程方面的論文范文篇2
試談原生動(dòng)物水質(zhì)監(jiān)測(cè)的研究現(xiàn)狀
引言
現(xiàn)代社會(huì),環(huán)境的破壞日益加重,工業(yè)污染也越來越嚴(yán)重,在研究環(huán)境的治理問題中,認(rèn)識(shí)到想要準(zhǔn)確反映污染物對(duì)生物體或者是生態(tài)系統(tǒng)的整體效應(yīng),單方面依靠理化的監(jiān)測(cè),一定不能對(duì)污染物做出準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)和規(guī)劃治理。觀測(cè)原生動(dòng)物種群,從多種角度研究水體污染的危害程度,監(jiān)測(cè)水體破壞和改善水質(zhì),引起國內(nèi)外的廣泛重視。
原生動(dòng)物不但能在自然形成的水域中大范圍的分布,而且可以在凈化廢液和污水時(shí)構(gòu)建的人工體系中棲居,在污水凈化的人工體系中,污水處理的程度和原生動(dòng)物種群的密度密不可分。
1原生動(dòng)物在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的地位
早期的探究主要是直接的反映不同濃度下單個(gè)毒物對(duì)受試體的形態(tài)變化、生長刺激、增殖抑制、死亡誘發(fā)等方面以及不同種類毒物的綜合效應(yīng)。林利明等早期利用尾草履蟲作為實(shí)驗(yàn)材料,分析他們?cè)诓煌|(zhì)的趨向性,記錄他們?cè)诓煌畼又械臄?shù)目,可以判斷出水樣的毒性強(qiáng)和弱。吳偉等利用陽性致突變物誘發(fā)四膜蟲刺泡發(fā)射,結(jié)果表明,四膜蟲對(duì)致突變陽性物質(zhì)相當(dāng)敏感,且有劑量效應(yīng)關(guān)系。王麗等在“四膜蟲彗星實(shí)驗(yàn)在環(huán)境水質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用”文章中敘述了不同水資源對(duì)四膜蟲DNA破壞的等級(jí)程度。
2原生動(dòng)物在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的優(yōu)勢(shì)
在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中,大型動(dòng)物有很多優(yōu)點(diǎn),但是和原生動(dòng)物比較以后,優(yōu)勢(shì)明顯降低,并且原生動(dòng)物有著很大的優(yōu)勢(shì)。
原生動(dòng)物繁殖速度很快,可以在短時(shí)間內(nèi)測(cè)出幾世代的毒性效應(yīng)。但是,高等動(dòng)物就不同了,如果要測(cè)出上述數(shù)據(jù),則需要數(shù)天、數(shù)與甚至數(shù)年才能完成,因?yàn)楦叩葎?dòng)物的繁殖速度很慢。除了考慮繁殖速度的問題,高等動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)用品和器械設(shè)備,要比原生動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)用品和器具設(shè)備昂貴很多。
原生動(dòng)物屬于單細(xì)胞生物,它的細(xì)胞膜直接暴漏在水中,并且與高等動(dòng)物的細(xì)胞比較,體積也比高等動(dòng)物細(xì)胞體積大很多,原生動(dòng)物與周圍水質(zhì)和污染體直接接觸,水體的細(xì)微變化都會(huì)被它覺察到,這些變化也會(huì)使群落組成、結(jié)構(gòu)和行為發(fā)生變化。
原生動(dòng)物的形態(tài)、生化和遺傳學(xué)等方面的特點(diǎn)相似,一些原生動(dòng)物在世界各地幾乎可以發(fā)現(xiàn),并且不局限于地區(qū)和氣候。為不同地區(qū)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果提供了參考價(jià)值,同時(shí)可以作為全球性指示生物。
文獻(xiàn)中記載很多種原生動(dòng)物,也說明原生動(dòng)物種類眾多,大約有8萬種,其中至少半數(shù)是存在的,并且在土壤,水體等地方都能發(fā)現(xiàn)。
3原生動(dòng)物在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研
目前,原生動(dòng)物己經(jīng)被稱為指示生物,經(jīng)常用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)中。原生動(dòng)物也是構(gòu)成水域中的重要生物群體,一方面原生動(dòng)物的數(shù)量可以直接影響到水體食物網(wǎng)的組成,同時(shí)影響到了高等動(dòng)物的密度。另一方面,大多數(shù)原生動(dòng)物,對(duì)水質(zhì)的任何變化,都很敏感,大多數(shù)研究者都把原生動(dòng)物看作是指示生物。許多的研究結(jié)果表明:急劇的水質(zhì)變化,都會(huì)引起原生動(dòng)物的特征和種群數(shù)量變化。
3.1監(jiān)測(cè)赤潮
水體中有很多微小的浮游生物,例如藍(lán)藻和纖毛蟲等的過多繁育和高密度聚集到一起可以引起赤潮,從而對(duì)水體中的生物造成負(fù)的影響。早期有人發(fā)現(xiàn)赤潮對(duì)原生動(dòng)物的群落數(shù)量、種群的結(jié)構(gòu)特征和代謝活動(dòng)產(chǎn)生影響。Rosettan等Aiyama X57發(fā)現(xiàn)在1991年日本廣島灣發(fā)生了赤潮異彎藻( Heterosigma akashiwo),赤潮時(shí)期砂殼纖毛蟲的數(shù)量有所變化:在赤潮出現(xiàn)時(shí)砂殼纖毛蟲主要出現(xiàn)在深水表層,伴著赤潮的退去,砂殼纖毛蟲逐漸向水的表層移動(dòng),并且隨著赤潮的消失,砂殼纖毛蟲也逐漸減少,知道最后消失。
而Eutintinnus tuhulosus和Helicostomellalonga在赤潮出現(xiàn)期間,大部分在潛水層出現(xiàn),每當(dāng)赤潮異彎藻減少至103個(gè)/mL的時(shí)候,Eutin-tinnus tuhulosus大多數(shù)在水表層1~2 m處,并且當(dāng)赤潮消退的時(shí)候在水表層1 m處達(dá)到610個(gè)/mL; Helicostomella longa在赤潮異彎藻消失時(shí),才會(huì)形成種群。Kamiyam。等在隨后的研究中又發(fā)現(xiàn)在該海域的圓鱗異囊藻( Hetero-capsacircularisquama)。這些實(shí)驗(yàn)說明經(jīng)常出現(xiàn)赤潮的水域,利用原生動(dòng)物數(shù)量,種群變化、種群結(jié)構(gòu)、攝氏率、生命活動(dòng)周期等來監(jiān)測(cè)赤潮也是可行的。
3.2水體中重金屬的監(jiān)測(cè)
早期有學(xué)者研究了Cu2+ Zn+對(duì)尾草履蟲的急性毒性,并且實(shí)驗(yàn)得出,CuZ+和Zn+濃度越大,毒性效應(yīng)越強(qiáng),并且CuZ+的毒性大于Zn+的毒性。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)水體中不止一種離子時(shí),同時(shí)或者多種重金屬離子,這些離子也會(huì)出現(xiàn)協(xié)同作用,所以我們?cè)诒O(jiān)測(cè)重金屬離子對(duì)水質(zhì)污染時(shí)不要考慮單一離子,還要考慮多種離子共同作用。Martn-Gonzle,等研究了Cd,Zn和Cu對(duì)原生動(dòng)物旋轉(zhuǎn)單鐮蟲、暗尾絲蟲、游仆蟲的細(xì)胞毒性作用。這個(gè)實(shí)驗(yàn)得出三種離子對(duì)這些原生動(dòng)物的毒性作用是Cu > Cd > Zn或者Cd>Cu>Zn,因?yàn)楫?dāng)Zn作用時(shí),Cd的離子毒性會(huì)降低,上述實(shí)驗(yàn)說明可以用纖毛蟲來監(jiān)測(cè)重金屬離子污染,同時(shí)可以作為監(jiān)測(cè)重金屬的指示生物。
4原生動(dòng)物評(píng)價(jià)水質(zhì)的方式
原生動(dòng)物與它們生存的水質(zhì)環(huán)境是相互依賴的統(tǒng)一整體,當(dāng)水質(zhì)受到污染、發(fā)生變化時(shí),原生動(dòng)物也會(huì)產(chǎn)生影響,,其影響對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)提供良好依據(jù),也構(gòu)成了水體監(jiān)測(cè)的基本過程。
4. 1微生物種群監(jiān)測(cè)法
當(dāng)水體受到污染時(shí),同樣這幾個(gè)參數(shù)發(fā)生改變,平衡也會(huì)受到破壞。因此,在微型生物在PFU上的聚集過程中觀察3個(gè)參數(shù)的改變,可以監(jiān)測(cè)水體的污染和水質(zhì)的改變。20世紀(jì)80年代初,沈錫芬將此技術(shù)引入中國,并經(jīng)10余年的修正、改進(jìn)、驗(yàn)證和推廣。并在1991年確定為我國水質(zhì)微生物種群監(jiān)測(cè)的國家標(biāo)《水質(zhì)微型生物群落監(jiān)測(cè)-PFU法》( GB /T 12990一91)。
王智慧對(duì)紅楓湖PFU原生動(dòng)物群落群集參數(shù)進(jìn)行調(diào)查,在污染嚴(yán)重的水體中,Seq少、G低、T90%長;在干凈水體中,Seq多、G高、T90 %短。王榮昌、孫剛等利用PFU法分別在清華園和長春南湖兩個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)的分析。其結(jié)果表明水體微型生物群落參數(shù)和水質(zhì)指標(biāo)之間具有良好的相關(guān)性。陳廷在廣州市區(qū)人工湖泊用PFU原生動(dòng)物群落群集參數(shù)(Seq, G, T90% )對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià),群集參數(shù)反映出的水質(zhì)狀況與該湖理化指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果一致。許木啟在白洋淀研究PFU原生動(dòng)物群集速度與水質(zhì)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)受污水體的采樣點(diǎn),PFU原生動(dòng)物的群集速度緩慢;離開污染源較遠(yuǎn)的采樣點(diǎn),由于湖水的稀釋和自凈作用,水質(zhì)得以改善,PFU原生動(dòng)物的群集速度明顯上升。
4. 2指數(shù)評(píng)價(jià)法
指數(shù)評(píng)價(jià)法是依據(jù)多種污染因子生物群落對(duì)的各種影響,用數(shù)學(xué)形式表現(xiàn)群落結(jié)構(gòu)變化來指示生物環(huán)境。主要包括指示物種、群落結(jié)構(gòu)和功能類群。
4. 2. 1指示物種
指示生物是指對(duì)某一環(huán)境特征具有某種指示特性的生物。某一水域被污染后,在這個(gè)水域生活的生物群落會(huì)發(fā)生改變,耐受污的種群數(shù)量會(huì)越來越多,相反,則越來越少。馬正學(xué)發(fā)現(xiàn)被鋅和鉛污染后的甘肅徽縣水陽江,草履唇滴蟲( Chilomonas paramaecium )、阿氏波豆蟲(Bodoalex原eieffii)、普通表殼蟲(A rcella vulgaris)、瓜形膜袋蟲(Cyclidium citrullu)、尾草履蟲(Paramo-ecium cauda原tum)、薄漫游蟲(Litonotus lamell)可以在水陽江中生存,并且成為了很有優(yōu)勢(shì)的種群。
4.2.2群落結(jié)構(gòu) 水
體中的原生動(dòng)物是由個(gè)體、種群、群落從低級(jí)到高級(jí)的連續(xù)發(fā)展的系統(tǒng),因此對(duì)某個(gè)體的生理、生態(tài)、毒理研究不能全面的反映污染物對(duì)水體的影響,應(yīng)把群落作為一個(gè)獨(dú)立的單元。種群結(jié)構(gòu)包括類別組成、單個(gè)密度、物種數(shù)量、優(yōu)勢(shì)種、物種多樣性等。根據(jù)沈錫芬、許木啟、施心路、徐潤林等在我國多個(gè)水域中研究原生動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)污染中發(fā)現(xiàn),隨著污染的增加,物種種類越來越少。而有一部分物種數(shù)量增加,使得水質(zhì)環(huán)境中物種多樣性大幅度減少。并且這種現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,使得物種越來越少甚至消失。
5目前原生動(dòng)物在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中存在的問題和今后的發(fā)展方向
國內(nèi)外科研人員對(duì)原生動(dòng)物在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用做了很多實(shí)質(zhì)性探究,也為以后的可行性做了分析。但是在當(dāng)前原生動(dòng)物在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用也存在幾方面問題:
(1)個(gè)別物種的缺陷。如部分原生動(dòng)物在水質(zhì)中對(duì)毒物的靈敏度不是很高,并且同種原生動(dòng)物生長階段不同,對(duì)毒物的靈敏度也不同。
(2)除了毒物以外的其他污染源影響監(jiān)測(cè)結(jié)果。如生活在一定水域的原生動(dòng)物受到毒物和水質(zhì)的影響外,還受到季節(jié),氣候和地域等其他因素的影響,很多原生動(dòng)物對(duì)毒物的研究是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行的,實(shí)驗(yàn)室相對(duì)室外而言,環(huán)境差異大,所以對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)還有一定局限。
根據(jù)上述這幾方面,原生動(dòng)物用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)中不能單一靠理化性質(zhì)來監(jiān)測(cè),應(yīng)該避免上述錯(cuò)誤再次發(fā)生,還應(yīng)該與生物統(tǒng)計(jì)、數(shù)學(xué)分析,生物技術(shù),信息技術(shù)相結(jié)合,重視理論與實(shí)踐的相結(jié)合,設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方法。由于環(huán)境中的污染物有很多種,他們之間可能存在拮據(jù),協(xié)同等作用,所以多種污染物的疊加在一起的毒性作用有待進(jìn)一步拓展,控制監(jiān)控信號(hào)的偏差,建立靈敏的環(huán)境預(yù)警系統(tǒng),在未來的水質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)警等有著深淵意義。
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