水生生物學(xué)在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

摘要：水生生物學(xué)不但與生態(tài)學(xué)、湖沼學(xué)、海洋科學(xué)、漁業(yè)等密切相關(guān)，而且已經(jīng)在環(huán)境監(jiān)測(cè)和污水處理等方面得到了很多應(yīng)用。本文針對(duì)如何將水生生物學(xué)應(yīng)用到水環(huán)境監(jiān)測(cè)中以及水生生物在水環(huán)境保護(hù)中能夠起到的作用與研究進(jìn)展進(jìn)行了分析及闡述。

關(guān)鍵詞：水生生物學(xué);水質(zhì)監(jiān)測(cè);水環(huán)境保護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）02-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.02.105

Abstract：Aquatic biology is not only closely related to ecology，limnology，marine science，fishery，etc.，but also has been applied in many fields such as environmental monitoring and sewage treatment.This article analyzes and explains how to apply aquatic biology to water environment monitoring and the role and research progress of aquatic organisms in water environmental protection.

Key words：Aquatic biology;Water quality monitoring;Water environmental protection

水生生物學(xué)是研究水體生物的種類(lèi)、組成、演替、生命活動(dòng)規(guī)律及其與周?chē)h(huán)境之間相互關(guān)系的一門(mén)綜合性學(xué)科，隨著生化、生理、生態(tài)等多門(mén)學(xué)科的發(fā)展，水生生物學(xué)已經(jīng)從早期的研究水生生物的形態(tài)與分類(lèi)發(fā)展成為具有較為完整的水生態(tài)系統(tǒng)概念的學(xué)科。水體環(huán)境分為多污水域、中污寡污水域以及正常水域，可以通過(guò)水生生物學(xué)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)分辨水域的污染狀況。

1 水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)概述與水環(huán)境分類(lèi)

在過(guò)去的環(huán)境監(jiān)測(cè)中十分強(qiáng)調(diào)物理監(jiān)測(cè)和化學(xué)監(jiān)測(cè)，對(duì)生物監(jiān)測(cè)不夠重視。殊不知理化監(jiān)測(cè)的方法即使技術(shù)先進(jìn)，所設(shè)計(jì)的精密儀器也只能測(cè)出毒物的濃度，而無(wú)法測(cè)出它的毒性強(qiáng)度，毒性的強(qiáng)弱只能通過(guò)生物監(jiān)測(cè)的方法才能獲得[1]。因此，在現(xiàn)在的水環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中水生生物的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，經(jīng)常作為一種輔助手段來(lái)確定環(huán)境污染的程度。近幾年我國(guó)水生生物學(xué)在漁業(yè)水域研究評(píng)價(jià)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)以及水環(huán)境保護(hù)等方面的應(yīng)用研究取得了飛速的進(jìn)展。生物監(jiān)測(cè)法是對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)比較直觀(guān)而又有效的方法，水生物監(jiān)測(cè)是通過(guò)水中生物種類(lèi)與其生理結(jié)構(gòu)的變化作為水環(huán)境質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)之一。在水生生物中又以藻類(lèi)較多的浮游植物、以蟲(chóng)蚤類(lèi)較多的浮游動(dòng)物以及多為蚓類(lèi)的底棲動(dòng)物這三大類(lèi)作為主要監(jiān)測(cè)生物。

1.1 代表水域嚴(yán)重污染的生物種類(lèi)

裸藻、顫藻、衣藻、柵藻、硅藻等都算是較為耐污的種類(lèi)，其中裸藻是最為耐污的一類(lèi)。在污染嚴(yán)重的水域中，每1毫升水體中都會(huì)含有數(shù)十萬(wàn)的細(xì)菌，水中的細(xì)菌大量繁殖，非常不利于生物生存，因此在污染較為嚴(yán)重的水域中一般只會(huì)生長(zhǎng)裸藻;有的個(gè)別水域會(huì)生長(zhǎng)少許的硅藻與綠藻，而有較多的藍(lán)藻。

作為蚓科的尾鰓蚓可以對(duì)污泥進(jìn)行吞食，并在污泥中生長(zhǎng)繁殖，對(duì)污水有很強(qiáng)的抵抗性，作為耐污性較強(qiáng)的動(dòng)物，已經(jīng)被作為污水的指示生物，并且可以通過(guò)這種指示生物體內(nèi)的有毒物質(zhì)監(jiān)測(cè)出水質(zhì)情況。顫蚓類(lèi)可以在溶解氧較低的環(huán)境中生存，也是一種水質(zhì)污染嚴(yán)重的指示生物，顫蚓的數(shù)量與水質(zhì)污染的程度是成正比的。而對(duì)于含有化學(xué)污染的水源我們就可以通過(guò)螺、蝦以及蚌等指示生物對(duì)化學(xué)物質(zhì)殘留量高低來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.2 代表水域輕度污染的生物種類(lèi)

瓶螺、沙殼蟲(chóng)、龜甲輪蟲(chóng)等都是輕度污染水域的指示生物，輕度污染的水域中生物的種類(lèi)與數(shù)量比重污染水域中多很多。輕度污染的水域會(huì)生長(zhǎng)出大量的環(huán)綠藻、甲柵藻以及接合藻，這些生物對(duì)溶解氧較低的中輕度水域的耐受力較強(qiáng)，可以大量在水體中生長(zhǎng)并繁殖開(kāi)來(lái)。

1.3 代表正常水域的指示生物

正常水域的指示生物以藻類(lèi)較多，凹頂鼓藻屬、帶列硅藻、卵形藻屬、簇生枝竹藻等都屬于正常水域的藻類(lèi)代表。在正常水域中會(huì)含有較高的溶解氧，對(duì)于需要高溶解氧的蚊石蠶、蜻蜓幼蟲(chóng)、田螺等生物就只能生活在正常的水域中。正常水域中是不含有硫化氫的，其有機(jī)物與二氧化碳的含量也較為稀少，溶解氧較高，其較為適合生存的pH值也可以使大量的水生生物生活。水體中微生物的含量多少也可以作為判斷水污染的依據(jù)之一，正常水域的微生物含量極小，如果遇到了有機(jī)污染后，其數(shù)量就會(huì)驟然增加。

魚(yú)類(lèi)所生存的水域是生物多樣性指數(shù)較高的水域。對(duì)于水質(zhì)發(fā)生的變化，一些低等生物可能不會(huì)有明顯變化，但是會(huì)對(duì)魚(yú)類(lèi)造成一定影響，因此魚(yú)類(lèi)的生存狀況可以很好地反應(yīng)出水質(zhì)的變化情況。

2 水生生物學(xué)對(duì)水環(huán)境的保護(hù)

水生生物學(xué)在水環(huán)境保護(hù)中所起的作用主要是通過(guò)對(duì)以浮游植物、浮游動(dòng)物以及大型水生植物等為主體的水生生物進(jìn)行觀(guān)察研究、監(jiān)測(cè)及應(yīng)用，以達(dá)到管理水環(huán)境的目的。其中以毒性污染物的藻類(lèi)生物監(jiān)測(cè)、污水藻類(lèi)生物的處理以及污水的凈化這三方研究為主。

2.1 毒性污染物的藻類(lèi)生物監(jiān)測(cè)技術(shù)

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)伴隨著的還有相當(dāng)嚴(yán)重的水環(huán)境污染。國(guó)內(nèi)一些工廠(chǎng)不達(dá)標(biāo)的工業(yè)廢水的排放、人們亂扔的不可降解的垃圾、一些重金屬及農(nóng)藥的殘留都對(duì)我們賴(lài)以生存的水環(huán)境造成了很?chē)?yán)重的毒性污染。在這樣的水環(huán)境情況下，我們就可以應(yīng)用藻類(lèi)生物監(jiān)測(cè)來(lái)對(duì)這些毒性污染的水質(zhì)進(jìn)行分析判斷，辨別出其有毒物質(zhì)的毒性強(qiáng)弱，得到一個(gè)基礎(chǔ)的研究結(jié)果，為進(jìn)一步的環(huán)境修復(fù)提供支撐。例如利用藻類(lèi)生物監(jiān)測(cè)方法對(duì)農(nóng)藥毒性進(jìn)行評(píng)價(jià)，農(nóng)藥對(duì)藻類(lèi)的毒性強(qiáng)弱取決于農(nóng)藥的化學(xué)結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)，取決于不同水生藻類(lèi)的個(gè)體特性及其所處生存環(huán)境。農(nóng)藥主要通過(guò)破壞藻類(lèi)的生物膜結(jié)構(gòu)和功能從而影響藻類(lèi)的光合作用及呼吸作用等基本生理作用，通過(guò)改變水生藻類(lèi)細(xì)胞構(gòu)成的生物化學(xué)組成而降低其新陳代謝活性和生理活動(dòng)，通過(guò)與水生藻類(lèi)細(xì)胞中特定酶發(fā)生作用而影響藻類(lèi)的正常生長(zhǎng)繁殖[2]。通過(guò)監(jiān)測(cè)水生藻類(lèi)的群落組成及種群數(shù)量即可對(duì)水體污染程度做出一定的判斷。

2.2 藻類(lèi)生物處理技術(shù)對(duì)污水處理的作用

國(guó)外對(duì)藻類(lèi)生物處理技術(shù)的研究起步較早，已經(jīng)被應(yīng)用于水環(huán)境污染。我國(guó)的藻類(lèi)生物處理污水技術(shù)的研究時(shí)間雖然較短，但是在生活污水、農(nóng)藥廢水凈化這些方面進(jìn)步飛速，已經(jīng)取得了較好的效果。藻類(lèi)的耐污性極強(qiáng)、具有較好的沉降性，而且對(duì)溫度與光度的要求不高，非常容易培養(yǎng)，所以在污水處理技術(shù)中被普遍使用。在污水處理中常用的藻類(lèi)生物技術(shù)方法主要有氧化塘工藝、活性藻技術(shù)、藻類(lèi)固定化技術(shù)、著生絲狀藻類(lèi)等，這些方法都具有低投資、易管理、高效率等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 水生生物系統(tǒng)污水凈化新技術(shù)

傳統(tǒng)的污水處理都是通過(guò)嚴(yán)格的控制管理方式來(lái)進(jìn)行的環(huán)境控制，但是這樣的方法成效卻不很明顯。水生生物系統(tǒng)作為污水凈化新技術(shù)，利用水環(huán)境中自然生長(zhǎng)的生物來(lái)對(duì)污水進(jìn)行處理，通過(guò)與自然環(huán)境相結(jié)合的方式來(lái)達(dá)成污水處理的目的，其見(jiàn)效速度雖然較慢，但是效果卻非常好。與傳統(tǒng)的污水處理方法相比，其經(jīng)濟(jì)成本較低，能量與經(jīng)濟(jì)效益卻很高。

水生生物系統(tǒng)作為處理污水新技術(shù)一般是通過(guò)水生植物系統(tǒng)、水生動(dòng)物系統(tǒng)與混合系統(tǒng)這三種方法來(lái)進(jìn)行污水處理的。一般水生植物系統(tǒng)是污水處理的重點(diǎn)使用手段，針對(duì)水環(huán)境的進(jìn)一步凈化與控制水環(huán)境的有害生物會(huì)選擇使用水生動(dòng)物系統(tǒng)。水生植物系統(tǒng)不僅可以抑制低等藻類(lèi)的生長(zhǎng)、控制富營(yíng)養(yǎng)化，還可以吸收降解一些有機(jī)污染和重金屬、減少絲狀藻類(lèi)的生長(zhǎng)，防止產(chǎn)生二次污染。針對(duì)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的治理一般都會(huì)采用大型的水生植物，因?yàn)槠浞奖闳斯げ倏囟铱梢晕账w中氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并將其帶出水體。

對(duì)帶有活性污泥的污水處理一般都需要大量的經(jīng)濟(jì)成本來(lái)支撐，這對(duì)于一些經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱的國(guó)家來(lái)說(shuō)很難接受。使用大型水生植物對(duì)其進(jìn)行處理可以節(jié)省很多的經(jīng)濟(jì)成本，而且非常綠色不會(huì)產(chǎn)生其他有害產(chǎn)物對(duì)環(huán)境造成影響。大型水生植物的污水處理系統(tǒng)是以太陽(yáng)能為動(dòng)力進(jìn)行污水的深度處理，不會(huì)使用任何化學(xué)物品，最后通過(guò)大型水生植物還能夠回收一些資源和固定能源。隨著水生生物學(xué)越來(lái)越深入的研究發(fā)展，水生生物處理水環(huán)境污染將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上文我們可以了解到水生生物學(xué)不但可以應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測(cè)，同時(shí)還對(duì)水環(huán)境的凈化起到很大的作用。因此，為了保證我國(guó)水資源的持續(xù)發(fā)展，就需要繼續(xù)加大對(duì)水生生物學(xué)的研究，用最少的消耗解決以前難以解決的生態(tài)問(wèn)題。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，水生生物學(xué)與其它學(xué)科的聯(lián)系越來(lái)越緊密，水生生物學(xué)也將會(huì)在環(huán)境保護(hù)事業(yè)上起到更大的作用。

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收稿日期：2019-11-19

作者簡(jiǎn)介：張興安（1978-），男，漢族，研究生學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境保護(hù)及檢測(cè)。