水環境污染問題防治中應用生物監測技術的實踐探索

莊 輝

（棗莊市市中生態環境監控中心，山東 棗莊 277100）

1 棗莊市水環境污染現狀

棗莊市隸屬山東省，是山東省重要的現代煤化工、能源、建材和機械制造基地，當地工業化水平尤為先進。棗莊介于東經116°48′-117°49′，北緯34°27′-35°19′之間，屬中緯度暖溫帶季風型大陸性氣候區，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，棗莊境內涵蓋大小河流共有24條，均為淮河流域運河水系，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，雖然山東省地區為我國水資源匱乏地區，但棗莊市水資源情況較為平穩，但隨著棗莊市工業、農業、服務業等產業迅猛發展，導致該地區有限的水資源遭到一定程度的污染破壞，水環境污染問題日益嚴峻。本文采用指數平滑預測模型、灰色預測模型以及組合預測模型對棗莊市境內北沙河、城郭河、新薛河、薛城大沙河、薛城小沙河、小季河水等7條河流的水質現狀進行分析，以此明晰棗莊市水環境污染狀況。

1.1 棗莊市污染物排放現狀

研究結果表明化學需氧量（COD）、總氮（TN）、懸浮物（55）、石油類、重金屬、放射性、酸堿度（pH）、細菌總數等均為水環境污染判斷過程中監測河流水質污染狀況的相關指標，其中COD是棗莊市地區河流污染研究的主要指標，反映了水中受還原性物質污染的程度。基于此，本文結合大量文獻資料調查與相關數據報告分析將棗莊市境內北沙河、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數值總結如下表1。

表1 棗莊市河流污染物排放現狀

由上述相關數據可知城郭河工業COD以14 423噸領先，其他河流工業COD大部分在2 000噸以上，污染較為嚴重。基于數據表明該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 水質現狀

結合相關數據調查發現棗莊市境內北沙河、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條河流的水質情況不容樂觀，具體情況詳見表2。

表2 棗莊市河流水質現狀

通過上述7條河流水質研究數據可知，棗莊市整體水環境的水質情況較為惡劣，除峰城大沙河在枯水期與豐水期的水質與預期水質目標相符外，其他所有河流污染物均超標，其中超標因子為COD與油，而COD則為主要超標因子，城郭河與北沙河的超標倍數甚至高達幾十倍，由此可見，要想確保棗莊市水資源良好發展，必須對水環境污染問題進行防治。

2 采取生物監測技術防治棗莊市水環境污染

建立健全生物監測技術管理機制，確保生物監測技術成效。根據有關部門頒布的水環境監測技術管理規定，進行水環境監測工作，根據相關規章條例加強生物監測技術管理力度，使生物監測技術管理過程中的所有環節全部處于監督體系下，保證監測結果的真實性、合理性。

2.1 優化實驗室管理

加強把控實驗室認可和計量認證工作，提高生物監測技術管理機構的認可和認證要求并且嚴謹審核流程，對生物監測技術質量管理環節中排污單位的排污環境布點、水環境采樣、現場測試、樣品準備、分析檢測、數據評估等各個環節進行嚴格把關和審核，進而在提高水環境監測質量管理機構的專業監測水平的同時把控排污單位排放量。

2.2 加強生物監測技術應用考核

為進一步提升生物監測技術對防治棗莊市水環境污染的功效，可以加強生物監測技術應用考核，即將水環境監測站組織起來進行生物監測技術、數據分析、管理能力等多種方式的競賽和考核，并將考核結果整合起來，成立專門的數據對比庫，從而了解掌控各個監測站的生物監測數據的精準性。

2.3 完善制度

制定責任追究制度，基于水環境監測質量數據不準確問題，從績效、獎金、行政處罰等多方面進行責任追究，并同時處罰產生事故工作人員的直接上屬領導，進而使所有工作人員和管理者樹立環境監測質量意識，擺正工作態度，提高生物監測技術成效，確保水環境監測數據質量的真實性與精準性，從而促進水環境污染防治工作的順利開展。

2.4 生物監測技術的實踐應用

2.4.1 生物監測技術特點

生物監測技術在棗莊市水環境污染防治中具有靈敏度高、適用面廣、經濟效益強、效率高等優勢。通過在“水環境污染監測工作中生物監測技術的應用”研究中表明不同的生物水平，其所監測的內容也是存在一定差異的[1]。例如：分子水平應對應DNA損傷監測、酶類活性變化監測；細胞水平應對應各種細胞器的變化或者損傷監測；組織器官水平應對應生物生長發育畸形監測、各種生物變化監測；種群與生態系統水平應對應種群結構與多樣性監測；群落穩定性與結構變化監測。

2.4.2 指示生物法的應用

在對生物監測技術實踐應用研究中發現，不同生物對不同水環境污染物的反應有所不同，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采樣好的水環境中，從而將不同時間生物所發生的變化記錄下來，最后通過完整性的實驗記錄來判斷水環境遭受污染的程度。經過實踐結果證明，當所投放在水環境中的生物數量不斷減少時，表明該水環境已經發生污染。例如：通過對青蛙與鯽魚的對比實驗發現，青蛙健康狀態下的皮膚為綠色，將青蛙投放到被檢測水環境中，通過長時間觀察，如若青蛙皮膚顏色發生變化，將證明該水環境已發生污染。鯽魚也是一樣的理念，由于鯽魚對水環境的要求較低，在較為惡劣的水環境中均可以生存，但鯽魚對于二氯苯酚含量過高的水環境反應較大，因此要想檢測某一特定水環境是否存在二氯苯酚含量超標，則可以檢測鯽魚的肝臟功能，一旦鯽魚的肝臟功能出現病變則證明該水環境已被污染，且二氯苯酚含量超標。

2.4.3 原生生物的應用

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

2.4.4 藻類生物的應用

藻類是水環境中最為常見的生物，數量與種類僅次于原生生物，通過實踐研究發現藻類生物經常會發生不同狀態轉變，從而形成赤潮等現象。通過赤潮現象深入研究顯示，當藻類代謝功能受到破壞時，藻類就會發生細胞色素含量大幅度降低問題，從而發生赤潮，對藻類細胞色素含量降低原因調查發現，水環境中重金屬物質污染量超標是造成藻類細胞色素含量降低的主要原因。研究結果顯示作為水環境的最初生產者，不同藻類對重金屬需求和反應具有很大的差異性[2]。由此可見，當對某特定水環境開展重金屬污染情況監測時，可以利用藻類生物監測技術。

2.4.5 綠色整治方案的應用

與此同時，為強化兩棲動物、魚類生物、原生生物、藻類生物對水環境污染防治的綜合效值，進一步研究發現還應結合生物監測結果采用自然、生態、環保的綠色整治方案對棗莊市已發生污染的河流進行治理：

（1）加固河道原有結構和形態，順應河道起伏與蜿蜒狀態，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，進而確保河流水環境處于不斷革新狀態下；

（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，具體實施為：栽種自然植被，利用植被根須防風固沙穩定河道，同時使河道水流在固坡的反作用力下形成“可滲透”界面，保證河流內水源充足，并在河流湍急地帶所鋪設毛石的孔洞還可以為河流內的魚、蝦等生物提供生存和避難場地，從而保護生物多樣性，維護河流內部生態鏈平衡。

3 對水環境污染防治的思考

落實最嚴格水資源管理制度。以地下水資源管理為例，一是頒布相關條例加強依法治水管理，通過提高地下水開采許可審批權限，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，要求根據開采總量等級向相應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自治區水行政主管部門，接下來依次對應地與縣水行政主管部門，以此維護棗莊市地下水資源，避免出現超采問題，從而確保棗莊市水環境生態平衡。

建設地下水監控系統。在棗莊市各地區陸續開展地下水監控系統建設，開始實施機電井IC卡智能計量設施安裝工作，以新疆吐魯番、塔城等水資源匱乏地區為代表，新疆已經成功安裝機電井IC卡智能計量設施約1.5萬多個，同時，新疆地區在2020年底共鋪設地下水監測點317個，對部分地區地下水總量指標進行實時監測，由以上實例可以看出，地下水監控系統建設成效突出，在棗莊市水環境整體管理中具有一定的應用價值。

3.1 做好工業廢水排放量管控

3.1.1 嚴格實施排污許可證管理制度

濃度和總量雙重許可是現階段我國排污許可主要核定內容，而總量許可是基于原濃度許可新增加的許可內容，主要包括對COD、氨氮、SO2、氮氧化物、總磷、總氮、VOCs等重點污染物實施總量許可。濃度和總量雙重許可的實施不僅使排污量得以有效控制，同時也對環境保護主管部門提出了更為嚴苛的要求，例如，在排污量分配上，環境保護主管部門需要科學、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還能對排污單位的排污量進行管控。

3.2 進行雨污混接改造

對棗莊市雨污混接的小區和事業單位，設置截流井，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，繼續向下游流行，以此達到與污水分離的效果，從而避免污水直接流入河流，造成水環境污染。

4 結語

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展的重要資源，因此對水環境進行實時動態監測對社會發展具有重要意義，各級政府需要加強生物監測等技術的研究與應用。