水生生物学在生态环境保护中的应用研究进展

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　　摘要：水生生物学不但与生态学、湖沼学、海洋科学、渔业等密切相关，而且已经在环境监测和污水处理等方面得到了很多应用。本文针对如何将水生生物学应用到水环境监测中以及水生生物在水环境保护中能够起到的作用与研究进展进行了分析及阐述。
　　关键词：水生生物学;水质监测;水环境保护
　　中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：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
　　水生生物学是研究水体生物的种类、组成、演替、生命活动规律及其与周围环境之间相互关系的一门综合性学科，随着生化、生理、生态等多门学科的发展，水生生物学已经从早期的研究水生生物的形态与分类发展成为具有较为完整的水生态系统概念的学科。水体环境分为多污水域、中污寡污水域以及正常水域，可以通过水生生物学的监测指标分辨水域的污染状况。
　　1 水质生物监测概述与水环境分类
　　在过去的环境监测中十分强调物理监测和化学监测，对生物监测不够重视。殊不知理化监测的方法即使技术先进，所设计的精密仪器也只能测出毒物的浓度，而无法测出它的毒性强度，毒性的强弱只能通过生物监测的方法才能获得[1]。因此，在现在的水环境保护监测中水生生物的应用越来越广泛，经常作为一种辅助手段来确定环境污染的程度。近几年我国水生生物学在渔业水域研究评价、水质监测以及水环境保护等方面的应用研究取得了飞速的进展。生物监测法是对水环境监测比较直观而又有效的方法，水生物监测是通过水中生物种类与其生理结构的变化作为水环境质量好坏的标准依据之一。在水生生物中又以藻类较多的浮游植物、以虫蚤类较多的浮游动物以及多为蚓类的底栖动物这三大类作为主要监测生物。
　　1.1 代表水域严重污染的生物种类
　　裸藻、颤藻、衣藻、栅藻、硅藻等都算是较为耐污的种类，其中裸藻是最为耐污的一类。在污染严重的水域中，每1毫升水体中都会含有数十万的细菌，水中的细菌大量繁殖，非常不利于生物生存，因此在污染较为严重的水域中一般只会生长裸藻;有的个别水域会生长少许的硅藻与绿藻，而有较多的蓝藻。
　　作为蚓科的尾鳃蚓可以对污泥进行吞食，并在污泥中生长繁殖，对污水有很强的抵抗性，作为耐污性较强的动物，已经被作为污水的指示生物，并且可以通过这种指示生物体内的有毒物质监测出水质情况。颤蚓类可以在溶解氧较低的环境中生存，也是一种水质污染严重的指示生物，颤蚓的数量与水质污染的程度是成正比的。而对于含有化学污染的水源我们就可以通过螺、虾以及蚌等指示生物对化学物质残留量高低来进行监测。
　　1.2 代表水域轻度污染的生物种类
　　瓶螺、沙壳虫、龟甲轮虫等都是轻度污染水域的指示生物，轻度污染的水域中生物的种类与数量比重污染水域中多很多。轻度污染的水域会生长出大量的环绿藻、甲栅藻以及接合藻，这些生物对溶解氧较低的中轻度水域的耐受力较强，可以大量在水体中生长并繁殖开来。
　　1.3 代表正常水域的指示生物
　　正常水域的指示生物以藻类较多，凹顶鼓藻属、带列硅藻、卵形藻属、簇生枝竹藻等都属于正常水域的藻类代表。在正常水域中会含有较高的溶解氧，对于需要高溶解氧的蚊石蚕、蜻蜓幼虫、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氢的，其有机物与二氧化碳的含量也较为稀少，溶解氧较高，其较为适合生存的pH值也可以使大量的水生生物生活。水体中微生物的含量多少也可以作为判断水污染的依据之一，正常水域的微生物含量极小，如果遇到了有机污染后，其数量就会骤然增加。
　　鱼类所生存的水域是生物多样性指数较高的水域。對于水质发生的变化，一些低等生物可能不会有明显变化，但是会对鱼类造成一定影响，因此鱼类的生存状况可以很好地反应出水质的变化情况。
　　2 水生生物学对水环境的保护
　　水生生物学在水环境保护中所起的作用主要是通过对以浮游植物、浮游动物以及大型水生植物等为主体的水生生物进行观察研究、监测及应用，以达到管理水环境的目的。其中以毒性污染物的藻类生物监测、污水藻类生物的处理以及污水的净化这三方研究为主。
　　2.1 毒性污染物的藻类生物监测技术
　　在我国经济快速发展的同时伴随着的还有相当严重的水环境污染。国内一些工厂不达标的工业废水的排放、人们乱扔的不可降解的垃圾、一些重金属及农药的残留都对我们赖以生存的水环境造成了很严重的毒性污染。在这样的水环境情况下，我们就可以应用藻类生物监测来对这些毒性污染的水质进行分析判断，辨别出其有毒物质的毒性强弱，得到一个基础的研究结果，为进一步的环境修复提供支撑。例如利用藻类生物监测方法对农药毒性进行评价，农药对藻类的毒性强弱取决于农药的化学结构及理化性质，取决于不同水生藻类的个体特性及其所处生存环境。农药主要通过破坏藻类的生物膜结构和功能从而影响藻类的光合作用及呼吸作用等基本生理作用，通过改变水生藻类细胞构成的生物化学组成而降低其新陈代谢活性和生理活动，通过与水生藻类细胞中特定酶发生作用而影响藻类的正常生长繁殖[2]。通过监测水生藻类的群落组成及种群数量即可对水体污染程度做出一定的判断。 　　2.2 藻类生物处理技术对污水处理的作用
　　国外对藻类生物处理技术的研究起步较早，已经被应用于水环境污染。我国的藻类生物处理污水技术的研究时间虽然较短，但是在生活污水、农药废水净化这些方面进步飞速，已经取得了较好的效果。藻类的耐污性极强、具有较好的沉降性，而且对温度与光度的要求不高，非常容易培养，所以在污水处理技術中被普遍使用。在污水处理中常用的藻类生物技术方法主要有氧化塘工艺、活性藻技术、藻类固定化技术、着生丝状藻类等，这些方法都具有低投资、易管理、高效率等优点。
　　2.3 水生生物系统污水净化新技术
　　传统的污水处理都是通过严格的控制管理方式来进行的环境控制，但是这样的方法成效却不很明显。水生生物系统作为污水净化新技术，利用水环境中自然生长的生物来对污水进行处理，通过与自然环境相结合的方式来达成污水处理的目的，其见效速度虽然较慢，但是效果却非常好。与传统的污水处理方法相比，其经济成本较低，能量与经济效益却很高。
　　水生生物系统作为处理污水新技术一般是通过水生植物系统、水生动物系统与混合系统这三种方法来进行污水处理的。一般水生植物系统是污水处理的重点使用手段，针对水环境的进一步净化与控制水环境的有害生物会选择使用水生动物系统。水生植物系统不仅可以抑制低等藻类的生长、控制富营养化，还可以吸收降解一些有机污染和重金属、减少丝状藻类的生长，防止产生二次污染。针对湖泊富营养化的治理一般都会采用大型的水生植物，因为其方便人工操控而且可以吸收水体中氮磷等营养物质并将其带出水体。
　　对带有活性污泥的污水处理一般都需要大量的经济成本来支撑，这对于一些经济基础薄弱的国家来说很难接受。使用大型水生植物对其进行处理可以节省很多的经济成本，而且非常绿色不会产生其他有害产物对环境造成影响。大型水生植物的污水处理系统是以太阳能为动力进行污水的深度处理，不会使用任何化学物品，最后通过大型水生植物还能够回收一些资源和固定能源。随着水生生物学越来越深入的研究发展，水生生物处理水环境污染将会得到更广泛的应用。
　　3 结束语
　　通过上文我们可以了解到水生生物学不但可以应用于水环境监测，同时还对水环境的净化起到很大的作用。因此，为了保证我国水资源的持续发展，就需要继续加大对水生生物学的研究，用最少的消耗解决以前难以解决的生态问题。随着我国科学技术的快速发展，水生生物学与其它学科的联系越来越紧密，水生生物学也将会在环境保护事业上起到更大的作用。
　　参考文献
　　[1]刘健康.高级水生生物学[M].北京：科学出版社，1999.
　　[2]沈国兴，严国安，彭金良，等.农药对藻类的生态毒理学研究：Ⅱ毒性机理及其富集和降解[J].环境科学进展，1999，7（6）：131-140.
　　[3]王汨，杨柏贺，孟云飞，殷旭旺，徐宗学，HAO Changqi.北运河水系河流轮虫群落结构与水环境因子的关系[J].暨南大学学报（自然科学与医学版），2017，38（06）：467-474.
　　收稿日期：2019-11-19
　　作者简介：张兴安（1978-），男，汉族，研究生学历，工程师，研究方向为环境保护及检测。
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