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王子健认为,鱼类等水生生物在其进化过程中对毒性反应敏感,让他们做水质毒性的“看门狗”再合适不过。据他介绍,其实国外早就在应用生物进行水源预警。“比如德国莱茵河就利用大型溞等生物进行预警监测。但是,由于用大型溞监测对维护条件要求严格,需要每7天更换一次溞,在我国并不太适合。”
“因此,结合863的研究项目,在石家庄水源地预警监测中,我们采用了青鳉鱼,也就是俗称的稻田鱼。这种鱼对待不同量的化学毒性会有不同行为响应,其逃避运动的电信号会产生变化。我们通过电信号的改变,经过计算机对数据进行系统分析,进而判断污染性质及其程度。”王子健说。
记者在滹沱河智能化超级水质预警监测站运行的智能综合预警监测系统(i-BEWs)中看到了这种小鱼,24条青鳉鱼体长在3~5厘米左右,分别置于8个透明玻璃体中,上面置有监测鱼行为运动信息的显示屏。
整个生物监测设备被置于智能化集成系统平台中,并在这个系统上连接不同理化监测设备,可以同时对常规5项参数(pH、温度、浊度、溶解氧、电导率)、高锰酸盐、有机化学污染物和多种重金属进行同步检测。滹沱河水被不断抽取到集成系统中,首先流过小鱼所在的设备中,再进入其他设备。
中国科学院生态环境研究中心助理研究员饶凯锋向记者介绍说:“看似像器皿的玻璃体实为8个生物行为传感器,以保证生物监测毒性的重复性和准确性。而这些看似平常的小鱼实际上是在无污染的条件下经过毒理学规范标准化繁殖培养,以保证它们对毒性物质敏感。如果有毒物质进入水体,就会触发它们响应,通过电信号反馈到控制系统,通过模式识别等算法模型来预警水体综合毒性。”
他说,它们尤其对杀虫剂等有机污染物响应敏感,最长无人值守时间可达3个月以上。但是为了保持生物对毒物的敏感性,每月要换一次鱼。
智能集成系统成“专家”
系统智能检测污染物,并可提供相应解决方案
据了解,我国的水质预警监测存在监测指标欠缺、难以及时有效提供解决方案等不足。“我国的水源地监测技术一般包含常规5参数指标、氮、磷、COD,部分配有TVOC、重金属,少部分配有发光菌、鱼设备等,在生物预警监测系统的建设方面还很欠缺。”
王子健表示,“欧盟在2005年至今的水环境监测预警技术开发布局中支持各类型新型生物监测预警技术设备,其中包括多级生物毒性预警仪器、新型生物在线传感技术设备、快速筛查诊断技术等。而石家庄采用的水环境生物毒性预警监测和智能化综合集成技术监测技术已经能够实现对多种有机污染物和重金属的监测预警。”
同时,将对毒性应急处置的解决方案集成进整个系统也是生物预警监测技术的创新之处。“即使在欧盟一些国家仍然是将监测预警和提供解决方案分开。而随着我国相关研究不断发展,已经可以把针对不同毒性物质的预警及其解决方案集成到一套监测预警系统中。”王子健说。
他进一步解释说,这一技术可以将生物毒性监测预警技术、智能化判断污染因子的技术和解决方案模块嵌入整套系统,通过智能化解析真正实现由监测预警系统来“开药方”,便于决策者进行决策,大大节省了应急处置时间。
此外,生物预警监测技术还能将数据通过APP实时传送到手机等移动终端,便于监测者实时了解水质污染及其产生原因。
流域监测预警方式尚需优化
生物监测设备进入市场需要对设备进行质量认证,同时目前分散的设备不利于流域综合管理和调度
在进行生物预警监测过程中如何布点并进行评价也是业内关注的重点。河北省环境监测中心站站长谢剑锋表示,地表水监测的点位优化问题值得重视。“比如在某段水体上有几个连续的采样点儿,地方政府希望在水质良好的水体上多布点。这就需要科学合理布点。”
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