水環(huán)境污染問題防治中應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)的實(shí)踐探索

莊 輝

（棗莊市市中生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，山東 棗莊 277100）

1 棗莊市水環(huán)境污染現(xiàn)狀

棗莊市隸屬山東省，是山東省重要的現(xiàn)代煤化工、能源、建材和機(jī)械制造基地，當(dāng)?shù)毓I(yè)化水平尤為先進(jìn)。棗莊介于東經(jīng)116°48′-117°49′，北緯34°27′-35°19′之間，屬中緯度暖溫帶季風(fēng)型大陸性氣候區(qū)，兼有南方溫濕氣候，降水量充沛，但具有降水集中、雨熱同期特征。與此同時(shí)，棗莊境內(nèi)涵蓋大小河流共有24條，均為淮河流域運(yùn)河水系，其中伊家河、嶧城大沙河、城郭河為中型河流，流域面積在100平方千米以上的河流共有8條，河川年徑流量為10.7億立方米。由此可見，雖然山東省地區(qū)為我國水資源匱乏地區(qū)，但棗莊市水資源情況較為平穩(wěn)，但隨著棗莊市工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)等產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，導(dǎo)致該地區(qū)有限的水資源遭到一定程度的污染破壞，水環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻。本文采用指數(shù)平滑預(yù)測模型、灰色預(yù)測模型以及組合預(yù)測模型對棗莊市境內(nèi)北沙河、城郭河、新薛河、薛城大沙河、薛城小沙河、小季河水等7條河流的水質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，以此明晰棗莊市水環(huán)境污染狀況。

1.1 棗莊市污染物排放現(xiàn)狀

研究結(jié)果表明化學(xué)需氧量（COD）、總氮（TN）、懸浮物（55）、石油類、重金屬、放射性、酸堿度（pH）、細(xì)菌總數(shù)等均為水環(huán)境污染判斷過程中監(jiān)測河流水質(zhì)污染狀況的相關(guān)指標(biāo)，其中COD是棗莊市地區(qū)河流污染研究的主要指標(biāo)，反映了水中受還原性物質(zhì)污染的程度?；诖耍疚慕Y(jié)合大量文獻(xiàn)資料調(diào)查與相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)告分析將棗莊市境內(nèi)北沙河、城郭河、新薛河、薛城大沙河、薛城小沙河、小季河水、峰城大沙河等7條河流的COD數(shù)值總結(jié)如下表1。

表1 棗莊市河流污染物排放現(xiàn)狀

由上述相關(guān)數(shù)據(jù)可知城郭河工業(yè)COD以14 423噸領(lǐng)先，其他河流工業(yè)COD大部分在2 000噸以上，污染較為嚴(yán)重?；跀?shù)據(jù)表明該7條河流的總廢水排放量為16 879萬噸，其中生活廢水總排放量為5 866萬噸，在總排放量中占比為34.75%，工業(yè)廢水總排放量為11 245萬噸，在總排放量中占比為66.625%。COD總排放量為47 723噸，生活COD總排放量為20 650噸，在總量中占比為43.27%，工業(yè)COD總排放量為25 499噸，所占比例為53.43%。由此可見，棗莊市境內(nèi)的北沙河、城郭河、新薛河等7條河流的受污染程度較高。

1.2 水質(zhì)現(xiàn)狀

結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)棗莊市境內(nèi)北沙河、城郭河、新薛河、薛城大沙河、薛城小沙河、小季河水、峰城大沙河等7條河流的水質(zhì)情況不容樂觀，具體情況詳見表2。

表2 棗莊市河流水質(zhì)現(xiàn)狀

通過上述7條河流水質(zhì)研究數(shù)據(jù)可知，棗莊市整體水環(huán)境的水質(zhì)情況較為惡劣，除峰城大沙河在枯水期與豐水期的水質(zhì)與預(yù)期水質(zhì)目標(biāo)相符外，其他所有河流污染物均超標(biāo)，其中超標(biāo)因子為COD與油，而COD則為主要超標(biāo)因子，城郭河與北沙河的超標(biāo)倍數(shù)甚至高達(dá)幾十倍，由此可見，要想確保棗莊市水資源良好發(fā)展，必須對水環(huán)境污染問題進(jìn)行防治。

2 采取生物監(jiān)測技術(shù)防治棗莊市水環(huán)境污染

建立健全生物監(jiān)測技術(shù)管理機(jī)制，確保生物監(jiān)測技術(shù)成效。根據(jù)有關(guān)部門頒布的水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)管理規(guī)定，進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測工作，根據(jù)相關(guān)規(guī)章條例加強(qiáng)生物監(jiān)測技術(shù)管理力度，使生物監(jiān)測技術(shù)管理過程中的所有環(huán)節(jié)全部處于監(jiān)督體系下，保證監(jiān)測結(jié)果的真實(shí)性、合理性。

2.1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室管理

加強(qiáng)把控實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可和計(jì)量認(rèn)證工作，提高生物監(jiān)測技術(shù)管理機(jī)構(gòu)的認(rèn)可和認(rèn)證要求并且嚴(yán)謹(jǐn)審核流程，對生物監(jiān)測技術(shù)質(zhì)量管理環(huán)節(jié)中排污單位的排污環(huán)境布點(diǎn)、水環(huán)境采樣、現(xiàn)場測試、樣品準(zhǔn)備、分析檢測、數(shù)據(jù)評估等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)和審核，進(jìn)而在提高水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)的專業(yè)監(jiān)測水平的同時(shí)把控排污單位排放量。

2.2 加強(qiáng)生物監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用考核

為進(jìn)一步提升生物監(jiān)測技術(shù)對防治棗莊市水環(huán)境污染的功效，可以加強(qiáng)生物監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用考核，即將水環(huán)境監(jiān)測站組織起來進(jìn)行生物監(jiān)測技術(shù)、數(shù)據(jù)分析、管理能力等多種方式的競賽和考核，并將考核結(jié)果整合起來，成立專門的數(shù)據(jù)對比庫，從而了解掌控各個監(jiān)測站的生物監(jiān)測數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

2.3 完善制度

制定責(zé)任追究制度，基于水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確問題，從績效、獎金、行政處罰等多方面進(jìn)行責(zé)任追究，并同時(shí)處罰產(chǎn)生事故工作人員的直接上屬領(lǐng)導(dǎo)，進(jìn)而使所有工作人員和管理者樹立環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量意識，擺正工作態(tài)度，提高生物監(jiān)測技術(shù)成效，確保水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的真實(shí)性與精準(zhǔn)性，從而促進(jìn)水環(huán)境污染防治工作的順利開展。

2.4 生物監(jiān)測技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

2.4.1 生物監(jiān)測技術(shù)特點(diǎn)

生物監(jiān)測技術(shù)在棗莊市水環(huán)境污染防治中具有靈敏度高、適用面廣、經(jīng)濟(jì)效益強(qiáng)、效率高等優(yōu)勢。通過在“水環(huán)境污染監(jiān)測工作中生物監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用”研究中表明不同的生物水平，其所監(jiān)測的內(nèi)容也是存在一定差異的[1]。例如：分子水平應(yīng)對應(yīng)DNA損傷監(jiān)測、酶類活性變化監(jiān)測；細(xì)胞水平應(yīng)對應(yīng)各種細(xì)胞器的變化或者損傷監(jiān)測；組織器官水平應(yīng)對應(yīng)生物生長發(fā)育畸形監(jiān)測、各種生物變化監(jiān)測；種群與生態(tài)系統(tǒng)水平應(yīng)對應(yīng)種群結(jié)構(gòu)與多樣性監(jiān)測；群落穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)變化監(jiān)測。

2.4.2 指示生物法的應(yīng)用

在對生物監(jiān)測技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用研究中發(fā)現(xiàn)，不同生物對不同水環(huán)境污染物的反應(yīng)有所不同，且差異較大，因此從宏觀角度分析表明要想有針對性的了解某一特定水環(huán)境可能存在的污染問題有哪些，且主要污染物是什么，需要選擇特定的生物將其放入已經(jīng)采樣好的水環(huán)境中，從而將不同時(shí)間生物所發(fā)生的變化記錄下來，最后通過完整性的實(shí)驗(yàn)記錄來判斷水環(huán)境遭受污染的程度。經(jīng)過實(shí)踐結(jié)果證明，當(dāng)所投放在水環(huán)境中的生物數(shù)量不斷減少時(shí)，表明該水環(huán)境已經(jīng)發(fā)生污染。例如：通過對青蛙與鯽魚的對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，青蛙健康狀態(tài)下的皮膚為綠色，將青蛙投放到被檢測水環(huán)境中，通過長時(shí)間觀察，如若青蛙皮膚顏色發(fā)生變化，將證明該水環(huán)境已發(fā)生污染。鯽魚也是一樣的理念，由于鯽魚對水環(huán)境的要求較低，在較為惡劣的水環(huán)境中均可以生存，但鯽魚對于二氯苯酚含量過高的水環(huán)境反應(yīng)較大，因此要想檢測某一特定水環(huán)境是否存在二氯苯酚含量超標(biāo)，則可以檢測鯽魚的肝臟功能，一旦鯽魚的肝臟功能出現(xiàn)病變則證明該水環(huán)境已被污染，且二氯苯酚含量超標(biāo)。

2.4.3 原生生物的應(yīng)用

原生生物是指本就生活在該水環(huán)境中的生物，而如何利用原生生物判斷水環(huán)境是否存在污染問題呢？本文作者通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)具有獨(dú)特的食物鏈，每一種群體的數(shù)量在物競天擇下都會維持著較為穩(wěn)定的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)平衡。但當(dāng)將有機(jī)顆粒等物質(zhì)投放到水環(huán)境樣品中后發(fā)現(xiàn)，某一原生生物群體數(shù)量明顯增加，群落分布逐漸廣泛。由此可見，該原生生物對有機(jī)顆粒等物質(zhì)的接納程度較高，一旦水環(huán)境發(fā)生該類物質(zhì)污染超標(biāo)，該原生生物數(shù)量將會大幅度提升，因此通過實(shí)踐應(yīng)用可知，原生生物對水環(huán)境污染監(jiān)測具有較高的應(yīng)用價(jià)值，通過原生生物數(shù)量監(jiān)測可以明晰特定水環(huán)境的污染情況，從而可以幫助環(huán)境保護(hù)人員制定有針對性的污染防治方案。

2.4.4 藻類生物的應(yīng)用

藻類是水環(huán)境中最為常見的生物，數(shù)量與種類僅次于原生生物，通過實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)藻類生物經(jīng)常會發(fā)生不同狀態(tài)轉(zhuǎn)變，從而形成赤潮等現(xiàn)象。通過赤潮現(xiàn)象深入研究顯示，當(dāng)藻類代謝功能受到破壞時(shí)，藻類就會發(fā)生細(xì)胞色素含量大幅度降低問題，從而發(fā)生赤潮，對藻類細(xì)胞色素含量降低原因調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水環(huán)境中重金屬物質(zhì)污染量超標(biāo)是造成藻類細(xì)胞色素含量降低的主要原因。研究結(jié)果顯示作為水環(huán)境的最初生產(chǎn)者，不同藻類對重金屬需求和反應(yīng)具有很大的差異性[2]。由此可見，當(dāng)對某特定水環(huán)境開展重金屬污染情況監(jiān)測時(shí)，可以利用藻類生物監(jiān)測技術(shù)。

2.4.5 綠色整治方案的應(yīng)用

與此同時(shí)，為強(qiáng)化兩棲動物、魚類生物、原生生物、藻類生物對水環(huán)境污染防治的綜合效值，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)還應(yīng)結(jié)合生物監(jiān)測結(jié)果采用自然、生態(tài)、環(huán)保的綠色整治方案對棗莊市已發(fā)生污染的河流進(jìn)行治理：

（1）加固河道原有結(jié)構(gòu)和形態(tài)，順應(yīng)河道起伏與蜿蜒狀態(tài)，從而使河道水流自然流淌，維持河道不同地段的不同水流速度，進(jìn)而確保河流水環(huán)境處于不斷革新狀態(tài)下；

（2）確保河流的河面有寬有窄、河岸有高有底、河道有深潭、有淺灘、有沙洲，從而保證河流內(nèi)部生物多樣性；

（3）在河流的河道全段盡可能采用生物固坡，在必要且河流湍急地段適量采用工程固坡，從而保證河道與道路交際處地帶的生物系統(tǒng)，具體實(shí)施為：栽種自然植被，利用植被根須防風(fēng)固沙穩(wěn)定河道，同時(shí)使河道水流在固坡的反作用力下形成“可滲透”界面，保證河流內(nèi)水源充足，并在河流湍急地帶所鋪設(shè)毛石的孔洞還可以為河流內(nèi)的魚、蝦等生物提供生存和避難場地，從而保護(hù)生物多樣性，維護(hù)河流內(nèi)部生態(tài)鏈平衡。

3 對水環(huán)境污染防治的思考

落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度。以地下水資源管理為例，一是頒布相關(guān)條例加強(qiáng)依法治水管理，通過提高地下水開采許可審批權(quán)限，將地下水總開采量劃分為500萬立方米以上、100萬至500萬立方米之間以及100萬立方米以下三個等級，要求根據(jù)開采總量等級向相應(yīng)的等級部門申請取水許可證，即500萬立方米以上第一等級對應(yīng)自治區(qū)水行政主管部門，接下來依次對應(yīng)地與縣水行政主管部門，以此維護(hù)棗莊市地下水資源，避免出現(xiàn)超采問題，從而確保棗莊市水環(huán)境生態(tài)平衡。

建設(shè)地下水監(jiān)控系統(tǒng)。在棗莊市各地區(qū)陸續(xù)開展地下水監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，開始實(shí)施機(jī)電井IC卡智能計(jì)量設(shè)施安裝工作，以新疆吐魯番、塔城等水資源匱乏地區(qū)為代表，新疆已經(jīng)成功安裝機(jī)電井IC卡智能計(jì)量設(shè)施約1.5萬多個，同時(shí)，新疆地區(qū)在2020年底共鋪設(shè)地下水監(jiān)測點(diǎn)317個，對部分地區(qū)地下水總量指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，由以上實(shí)例可以看出，地下水監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)成效突出，在棗莊市水環(huán)境整體管理中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

3.1 做好工業(yè)廢水排放量管控

3.1.1 嚴(yán)格實(shí)施排污許可證管理制度

濃度和總量雙重許可是現(xiàn)階段我國排污許可主要核定內(nèi)容，而總量許可是基于原濃度許可新增加的許可內(nèi)容，主要包括對COD、氨氮、SO2、氮氧化物、總磷、總氮、VOCs等重點(diǎn)污染物實(shí)施總量許可。濃度和總量雙重許可的實(shí)施不僅使排污量得以有效控制，同時(shí)也對環(huán)境保護(hù)主管部門提出了更為嚴(yán)苛的要求，例如，在排污量分配上，環(huán)境保護(hù)主管部門需要科學(xué)、合理分配排污量從而在滿足排污單位基本排污需求的同時(shí)還能對排污單位的排污量進(jìn)行管控。

3.2 進(jìn)行雨污混接改造

對棗莊市雨污混接的小區(qū)和事業(yè)單位，設(shè)置截流井，旱季管中只有污水，截流井可以將污水截住，流往新建污水管中，雨季時(shí)將部分雨水與污水截住并流入污水管中，其余雨水溢流通過井中堰，繼續(xù)向下游流行，以此達(dá)到與污水分離的效果，從而避免污水直接流入河流，造成水環(huán)境污染。

4 結(jié)語

綜上所述，水資源作為人類生存必不可少的生命資源之一，是確保人類繁衍生息、人類文明得以有效進(jìn)展的重要資源，因此對水環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測對社會發(fā)展具有重要意義，各級政府需要加強(qiáng)生物監(jiān)測等技術(shù)的研究與應(yīng)用。