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国内外生物群落监测的发展历程和现状

发布时间:2017-03-09 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1628

我国在20世纪80年代,随着国家和地方环境监测机构成立,部分城市开展了生物监测工作。此后,生物监测经历了一个快速的发展时期。1984年,国家环保局首次召开了第一次环境生物监测工作会议,之后原国家环境保护局1986年颁布了《生物监测技术规范(水环境部分)》,1989年组织专家编写并出版了《水和废水监测分析方法》中的“水生生物检测分析方法”,之后于1993年又编写出版《水生生物监测手册》,并在这个时期初次建立起国家水生生物监测网,开始在我国全国范围开展例行的生物监测工作。这一时期,是全国环境监测系统的生物监测能力快速提升的一个阶段。以上几个技术文件中都包含了生物群落监测的重要内容,监测的类群包括浮游植物、浮游动物、着生生物、底栖动物、鱼类以及水生维管束植物,监测内容包含了采样方法、样品的保存、样品的鉴定和计数等。

美国EPA的生物调查监测体系在20世纪70年代以前主要采用生物多样性指数评价方法,但随着BI指数的在水环境质量评价中的应用的广泛开展,80年代末的1989年,美国EPA流域评估和保护部门制定了《生物快速评价方案》(Papid Bioassessment Protocol For Mse In Streams And Rivers. Benthic Macroinvertebrates And Fish ),开展包括大型底栖生物和鱼类的监测评价。期间美国EPA监测部门在全国开展了一系列培训和讨论工作,以及对不同溪流生态系统的具体应用,在此基础上对初版进行了修订和调整,于1999年由EPA水环境部门又推出了Papid Bioassessment Protocol for Mse in Stream and Wadeable Rivers:Perinhvton,Benthic Macroinvertebrates and fish (Second Fdition),该版优化了大型底栖生物的特定监测方法,并增加了着生藻类调查方案,同时增加了方法准确度和灵敏度等质控措施的内容。随后2006年,在上述针对溪流和浅河而制订的评估和调查方案基础上,EPA又针对大型河流的生物调查和评估发布了Concepts and Approaches for the Bioassessment of Non-wadeable Streams and Rivers,其中生物调查包括藻类、大型底栖生物和鱼类调查,着重强调生境评估和物理参数的调查分析,同时对得到的调查数据如何分析、整合、评估也有了更明确具体的介绍。在目前美国各州生物基准的应用情况是:有五个州在其水质量管理计划中采用了生物基准。其中缅因州和北卡罗来纳州采用叙述性基准,俄亥俄和佛罗里达州采用叙述性和数值类型两者结合的基准,特拉华州只定义了菏泽口水体的生物基准。大多数其他的州还处在不同的发展阶段。叙述性基准是对明确用途的水体质量和生物完整性状况的一般性描述,此类型标准的有效实施需要定量数据的支持。数值性生物基准:虽与叙述性基准基于同样的内容,但其中包含了量化的值,这些值归纳了生物群体的情况,描述了不同设计用途水资源系统所预期达到的状态。它与定量数据支持的叙述性基准最重要的不同就在于在其中是直接包含了数值和指数。

生物群落监测评价方法

生物群落监测的评价方法主要包括以下几种:指示生物评价法、指示群落评价法、指数分析法;其中指数分析法又可以分为生物指数法、多样性指数法、生物完整性指数法三类。

1.指示生物评价法

水污染指示生物通常是指在一定水质条件下生存,对水体环境质量的变化反应敏感而被用来监测和评价水体污染状况的水生生物。20世纪德国科学家Kolkwitz和Marsson提出污染指示生物学说,将污染河流划分为不同的污染带(寡污带、β-中污带、a-中污带、多污带)。

2.指示群落评价法

指示群落评价法是用水生生物群落的组成来评价水体污染状况的方法。浮游植物的种群结构和污染指示种是水质评价中的重要参数,到20世纪90年代,有研究提出利用指示性浮游植物群落划分污染等级的标准:蓝藻门占70%以上,耐污种大量出现的为多污带;蓝藻门占60%左右,藻类种数较多为a-中污带;硅藻门及绿藻门为优势类群,各占30%左右为β-中污带;硅藻门为优势类群,占60%以上为寡污带,这一标准在国内很多研究中被广泛应用。

3.指数分析法

浮游生物的种群和群落结构会随着水质的污染程度而变化,由此现象一些专家学者经过不断研究,促使这种变化数量化,并与水质状况产生相对应的关系,由此衍生出一系列指数分析方法,主要包括生物指数法、多样性指数法和生物完整性指数法三类。

现代新方法的应用

宏观方面,"3S”技术在水生态方面已开展了多项应用研究。GPS系统在浮游生物采集时被广泛应用;GIS系统被用于浮游植物生物多样性、时空分布及其与营养盐的相关性分析、生态环境质量综合评价等多方面的研究。

微观方面,包括DNA指纹、荧光识别法、核酸探针、聚合酶式反应技术(PCR技术)、生物传感器、酶免疫监测、单细胞凝胶电泳技术等也在生态监测中得到研究和应用。进入21世纪,研究己经从细胞水平逐步深入到分子水平,分子生物技术被引入到水生态监测和土壤微生物群落的监测中。

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