生物監測技術在工業廢水監測領域的應用研究

朱冰清,姜 晟,蔡 琨,張小瓊,李旭文,徐東炯,劉 佳

1.江蘇省環境監測中心,江蘇 南京 210019

2.江蘇省常州環境監測中心,江蘇省環境保護水環境生物監測重點實驗室,江蘇 常州 213001

3.中國環境科學研究院,北京 100012

近年來,隨著我國工業化的快速發展,排放到空氣、水體及土壤中的化學污染物的總量大幅增長,對生態環境、群眾健康和社會穩定造成的危害不容小覷[1]。 對水體水質影響嚴重的工業廢水主要來自冶金、化工、印染和造紙等行業,該類廢水中所含的大量有毒有害物質具有成分復雜、毒性大、不易被生物降解和污染范圍廣等特點[2]。大量“三致”物質隨廢水排放至自然水體,會造成江河湖庫水質安全問題及生態系統退化。 縱觀全球,水環境質量不容樂觀。 由于缺乏對點源污染物排放的控制,北美有40%的流域受到工業廢水污染;歐洲部分流域僅有36%的水域達到《歐盟水框架指令》中的良好生態狀況標準;由于缺少完善的污水處理設施,非洲部分流域遭受大面積水質污染[3]。 據不完全統計,2018 年我國工業廢水排放量達 183 億噸, 占廢水排放總量的23.52%,造紙、制品制造、紡織等行業的化學需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)排放量占工業源排放總量的比例超過50%。 常規污染物問題尚未解決,新型污染物持續出現,水質綜合污染形勢十分嚴峻。 工業廢水排放量大,如果處理措施落實不到位,排放到自然水體中的大量工業廢水易對生態環境健康和安全產生負面影響,對受納水體中的水生生物產生生理、生化方面的毒害作用,導致物種密度的降低及生物多樣性的減少,甚至威脅到人類的生命安全[4]。

目前,對工業廢水的監測和處理主要針對懸浮物、COD 和NH3-N 等理化指標。 理化分析可以對水體中污染物的種類和濃度進行比較快速和靈敏的分析測定,但大部分監測只能反映瞬時樣品的污染水平,無法判斷排水是否安全,監測結果很難準確反映復雜的水環境健康變化趨勢,不能滿足水體安全保障、監管與評價的需求。 在受污水體中,生物的分布和生長發育會首先受到影響。生物監測就是利用生物種群、個體和細胞在結構、功能、生理狀況等指標上的變化,來對環境介質中的毒害物質進行監測和評價。 2015 年,國務院發布了《水污染防治行動計劃》,明確提出要提升水生生物監測技術支撐能力,提高環境監管能力。生物監測技術的應用已不僅僅是為了彌補理化監測的不足,而是作為一項綜合性監測從不同的視角深化水環境監測,有助于水環境管理目標從“水污染防治”向“水生態健康”的轉變[5]。 相比傳統理化分析,生物監測可以系統反映環境中的有害物質對生物生長的影響,及其在生物體內的轉化與遷移,可以表征生態環境的長期綜合質量狀況,在環境監測、綜合評價和生態預警過程中發揮著十分重要的作用。 本文就生物監測技術在工業廢水監測領域的應用進行了論述,并對其研究前景進行了展望,以期為生物監測技術在水環境監測領域的應用提供科學參考。

1 工業廢水生物監測研究進展

常見的工業廢水生物監測方法主要包括微生物群落監測法和生物毒性測試法。 隨著DNA 重組技術的建立,基于分子生物學的現代生物監測技術也被逐漸引入環境監測領域。

1.1 微生物群落監測法

不同于普通清潔水體監測常用的生物群落指標(浮游生物、底棲動物、著生生物等),工業廢水監測通常采用微生物群落指標,即通過掌握廢水微生物群落組成、豐度及分布的變化規律,來判斷和評價水質變化情況及污水處理效果[6]。 以下主要圍繞以傳統培養為主的聚氨酯泡沫塑料塊法(PFU)和基于分子生物學的微生物群落監測法進行論述。

1.1.1 PFU 法

19 世紀以來,隨著工業革命的興起,大量工業廢水、生活污水未經處理直排入河,導致受納河道生態系統面臨極大挑戰。 美國CAIRNS 等[7]于1966 年首次采用PFU 法測定了微生物的群集速度,對水體水質進行了監測與評價。 該方法僅需將PFU 塊放入受污染水體中,暴露一定時間后,通過實驗室鏡檢觀察PFU 孔中微生物群落的種群結構,即可判斷水體受污情況。 由于幾乎不受污水類型和時間、空間的限制,且操作簡單,PFU法被廣泛應用于工業排放廢水、城鎮生活廢水和各類污水的監測。 自20 世紀80 年代起,國內開始采用PFU 法從群落水平評價不同污染類型水體的水質狀況。 1985 年,沈蘊芬院士等[8]首次利用PFU 法采集了微生物群落,通過分析微生物種群在農藥廢水中的集群過程,監測、評價了水域農藥污染情況。 其研究結果進一步證實,PFU 法是一種操作簡便、迅速且經濟的生物監測方法,可用作判定廢水中污染物的生物效應。 1991 年,經過多年改進和完善,我國對PFU 法進行了標準化,制定了《水質 微型生物群落監測PFU 法》(GB/T 12990—1991)。 同時,基于群落水平的PFU 毒性試驗也被用作預報工業廢水對受納水體中微生物群落的毒性強度,為制定工業廢水安全排放濃度提供了科學依據。 陳旭[9]和鄭鑫[10]使用原生動物群落對冶金工業廢水的毒性效應進行了評價,并與理化監測評價方法(綜合污染指數法)進行了比較,發現兩種監測方法的結果趨勢基本一致,并且相比理化分析方法,PFU 法可以進一步反映潛在污染物的綜合毒性。 李朝霞等[11]采用PFU法評價了江蘇鹽城沿?；@區的靜態毒性,發現原生動物群落對化工廢水效應濃度(EC)的變化非常敏感,隨著暴露時間的延長,微生物種群多樣性指數下降、種類減少、群集速度明顯降低,說明化工廢水有較強的生物脅迫效應。 DING 等[12]采用PFU 法對造紙廢水的生物累積效應和生態毒性進行了監測,其中,靜態毒性試驗表明,原生動物群落對造紙廢水中毒素反應時間和效應濃度的變化非常敏感。 相比其他水生生物群落法,PFU 法可以準確、經濟地監測并反映水質突變,被廣泛應用于水環境質量與狀況預警。

1.1.2 基于分子生物學技術的微生物群落監測法

過去,工業廢水大多未經處理直接排放至自然水體,而如今大部分污水均通過污水處理廠或納入污水處理管網處理后達標排放,導致排水中微生物群落的數量及種類較過去大幅下降,因此,如仍采取傳統PFU 法進行微生物群落監測,存在富集時間長、時效性差等問題。 不斷發展的分子生物學技術為微生物群落監測提供了新方向,該技術可以同時從物種和基因水平評估微生物群落的豐度和多樣性等特征。 基于核酸雜交的微生物群落分析方法是在一定條件下以被標記的特異性單鏈核苷酸片段為探針,根據堿基互補配對原則,與目標樣品中微生物的核苷酸形成雜交分子,從而通過自顯影或者發光技術對微生物群落結構進行分析[13]。 利用該技術可以在短時間內對廢水中的菌種豐度、多樣性和一些重要致病菌進行檢測,提高了微生物檢測的時效性。 核酸雜交技術無需對目標基因進行聚合酶鏈式反應(PCR),可以減少PCR 過程中產生的誤差,但未經擴增的基因濃度較低,也會給檢測帶來困難。 同時,由于微生物存在亞群類的差異,如果設計的探針核苷酸序列與某些亞群目標基因的互補性較差,會造成某些微生物群落檢測結果的假陰性。

PCR 技術則是通過選取目標微生物的特異性基因進行體外脫氧核糖核酸(DNA)合成反應,然后對擴增后的產物進行分析,從而確定環境基質中微生物的種類與含量。 相比傳統的微生物監測方法,PCR 技術特異性好、靈敏度高,且具有較高的可重復性。 就工業廢水而言,利用PCR 技術可以對樣品中的微生物群落結構進行更詳盡的深度分析。 通過采用16S rRNA 特異性片段進行PCR 擴增,可以對廢水中的微生物進行精準鑒定和定量分析[14-16]。 基于16S rDNA 的PCR-變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)技術則是利用不同序列組成的DNA 在變性梯度電泳膠上變性后跑膠速度的不同,來區分、鑒別不同的DNA 片段。 提取樣本中微生物的DNA 后,通過對特征序列進行PCR 擴增,再利用DGGE 方法分離擴增后的PCR產物,可以客觀、完整地判斷廢水中微生物群落的組成及功能。 采用PCR-DGGE 技術分析石化、冶金和制藥廢水處理系統中的微生物結構,發現不同廢水中的微生物群落多樣性和結構差異很大,研究結果對于優化不同類型工業廢水處理系統中活性污泥的微生物工藝具有重要意義[17-19]。

為進一步降低樣品量大小、采樣難易程度的限制,高通量測序技術也被應用于對微生物群落結構及多樣性的深入研究,尤其是二代測序技術使直接研究自然條件下的微生物種群結構與動態變化成為可能,還把對環境微生物的認識從物種水平上升到基因功能水平,極大地拓展了對環境微生物的認知[20]。 HU 等[21]應用高通量測序技術對采用不同處理工藝的污水處理廠曝氣池中的微生物群落進行了監測研究,發現處理方法的差異會直接導致污水中優勢菌群的改變。 LU 等[22]利用該技術研究了不同類型生產企業排放的廢水對受納河道中微生物生態系統的影響,發現各類廢水均會影響水生生態系統的自然變化,導致環境生物均質化。

綜上,基于微生物群落的廢水生物監測技術可以準確、直觀地反映水質突變,被廣泛應用于水環境質量與狀況監控預警。 在微生物群落監測中引入分子生物學技術,可以更加快速地獲得水體中微生物的結構、功能及遺傳多樣性等信息,便于優化和調整污水處理系統。

1.2 生物毒性測試法

盡管理化監測可以快速、準確地判斷污染物的環境水平,但對于污染物成分通常比較復雜的工業廢水來說,該方法難以反映全部污染組分對環境的綜合影響。 生物毒性測試法可以綜合反映廢水中各種污染物的相互作用,判定污染水平與生物效應的直接關系。 目前常用的工業廢水生物毒性分析方法有發光細菌急性毒性測試法、藻類毒性測試法、蚤類毒性測試法和魚類毒性測試法等,詳見表1。

1.2.1 發光細菌急性毒性測試法

由于發光細菌對有毒物質的靈敏度高,且檢測結果與理化分析指標有較好的相關性,利用發光細菌監測工業廢水毒性的方法已相對成熟。 該方法根據細菌發光強度與水體毒性之間的相關性,以相對發光度評價受污染水體的綜合毒性,或有針對性地對其中的單一污染物組分測定[23]。我國于1995 年將發光細菌法列為進行水質急性毒性檢測的國家標準方法。 國內與國際測試方法的主要區別在于菌種和毒性的表達形式。 其中,應用最廣的發光細菌包括費氏弧菌、青?；【兔髁涟l光桿菌等,毒性結果的表達形式主要有氯化汞當量、發光率/抑光率和半數效應濃度(EC50)等。

表1 不同受試生物標準毒性測試方法Table 1 Standard toxicity test methods for different testing organisms

20 世紀80 年代初,為了更加快速、便捷地檢測廢水生物毒性,BULICH 等[24]首次將發光細菌與所用試劑、耗材制備成試劑盒,開啟了水質毒性檢測的商業化時代。 研究表明,石化、印染、造紙等工業廢水對發光菌均有很強的抑制作用[25-27]。馬梅等[28]分別利用從青海湟魚體表提取出的青?；【兔髁涟l光桿菌對重金屬含量很高的水體進行了毒性測試,發現前者對水體中大多數重金屬的靈敏度很高。 張秀君等[29]用明亮發光桿菌測定了污染源廢水樣的毒性,發現評價級別的高低與采樣點相對于污染源的位置呈現正相關,且金屬冶煉業和化纖業排水的毒性要明顯高于醫藥業和食品加工業。 唐景春等[2]對天津某化工園區9 個主要污染企業總排放口的排放尾水進行了理化監測和生物毒性監測,發現排污口污水對發光菌有較強的促進作用,且對周邊植物生長有不利影響,個別企業廢水具有很強的生物毒性,進入受納水體后會對河流生態產生負面作用。

發光細菌毒性測試在水質突發性污染監測方面也發揮了重要作用。 與實驗周期較長的魚類、蚤類和藻類毒理學試驗相比,發光細菌法通?？稍谳^短的時間內(30 min)判斷出水質綜合毒性。2008 年汶川大地震后,華東師大朱文杰課題組[30]和成都軍區環境監測中心站[31]分別利用青?；【兔髁涟l光桿菌及時、準確地對受災地區的飲用水樣本做出安全性判斷,有效保障了災區人民的飲用水安全。 化工園區突發環境污染事故時,可采用該方法對可能遭受污染的水體進行實時監控,迅速確定污染物在水體中的擴散范圍和綜合毒性級別,跟蹤污染物遷移狀態,及時指導監測人員對有毒點位優先進行理化分析,進一步判斷污染來源,為應急監測方案的制訂提供數據支撐。

發光細菌毒性測試法具有受試生物反應靈敏、儀器操作自動化程度高等優點,可被應用于重污染行業廢水毒性常規監測和突發事件安全應急監測等,但該方法同時也存在發光菌菌種成本高、表征指標單一和國內外缺乏統一的毒性等級劃分標準等問題。

1.2.2 藻類和蚤類毒性測試法

藻類和蚤類個體小,在水體中可大量繁殖。當生存環境惡化時,藻類的生長會受到抑制,蚤類的生存和繁殖能力也會發生變化,因此,在毒理學研究中,通常采用生長率和繁殖率作為監測評價毒性效應的終點。

張瑛等[32]以微藻的生長抑制率為測試指標,研究了不同行業廢水對4 種微藻的急性毒性效應,發現不同行業廢水對微藻的毒性效應有明顯差異,研究結果為化工廢水毒性監測與評價中受試生物的選擇提供了數據支撐。 2002 年,COOMAN 等[33]用兩種蚤類對皮革廠排放污水不同工藝的出水進行了毒性效應評價,發現兩種水蚤對所有工藝出水均有毒性響應,致毒因子主要來源于出水中殘余的NH3-N 和氧化劑。 然而,韓洪軍等[34]利用生物毒性法測試了煤熱解廢水的毒性,發現藻類方法在實際操作中易受光照強度和氮磷濃度的影響,無法準確判斷水質毒性,認為大型蚤更宜作為評估該類工業廢水毒性的指示生物。 GUO 等[35]基于大型蚤在江蘇省某化工園區排水中表現出的體內毒性效應,對工業廢水中的致毒化合物進行了高通量可疑性篩查,發現4 類疏水性有機污染物的致毒效應最明顯。 HASHIGUCHI等[36]根據大型蚤毒性試驗結果,對馬來西亞棕櫚油廠排水的整體綜合毒性進行了判斷,并結合致毒因子的毒性鑒別評估技術(TIE),得出受納水體中的有毒物質主要來源于棕櫚油制作加工過程中的精煉環節使用到的凈化劑的結論。

藻類和蚤類毒性試驗均能通過生物生長狀態的變化直觀地反映廢水的毒性效應,但也存在前期培養工作量大、測定周期長、應急響應不及時等問題,預計未來有關這兩類生物毒性效應測試新技術的研究將主要側重于分子水平。

1.2.3 魚類毒性測試法

與低等實驗生物相比,魚類是水體中群落級別較高的動物,使用魚類作為受試生物的廢水毒性測定方法已相對成熟,目前已被廣泛應用于行業廢水毒性測試與評價。 在ISO、OECD 和歐盟等組織的相關標準中,主要通過觀察成魚和仔魚外觀和行為的改變,或通過獲取LC50來判斷成魚的毒性效應,從而確定受試水體的污染程度。

作為標準毒性測試生物,斑馬魚與人類的基因相似度接近90%,由斑馬魚毒性測試結果可以間接推導出污染物對人類潛在的致毒機制。 李麗君等[37]以斑馬魚的LC50作為評價指標,對不同企業排放的工業廢水進行了急性毒性試驗,發現不同行業廢水的濃度變化與毒性效應均成正相關,其中電子行業廢水毒性最大。 陳文艷等[38]采用斑馬魚幼魚和胚胎對制革廢水進行了毒性評價,發現斑馬魚胚胎對制革廢水的敏感性明顯高于幼魚。 2005 年,查金苗等[39]將斑馬魚仔魚暴露于印鈔廠廢水,通過評估早期發育階段的形態學變化、急性毒性、慢性毒性和內分泌干擾情況,構建了一套評估污水或排水毒性和內分泌干擾效應的方法。

采用魚類進行工業廢水毒性效應評價有比較成熟的國內外技術方法標準,但實際開展情況受到很大的制約。 首先,國內行業廢水達標排放限值中,未將魚類毒性效應作為規定的監測指標;其次,依據單一魚種的毒性試驗標準得出的評價結果存在一定的局限性。

1.2.4 成組生物毒性測試法

由于水體中各生物之間存在著復雜的競爭、捕食及共生等關系,對有毒物質的敏感程度也不同,以單一物種的毒性試驗結果表征水生態健康綜合受影響程度并不絕對科學。 成組生物毒性測試法則是以涵蓋不同營養級別的受試生物對廢水進行急性和慢性毒性試驗,以毒性當量、LC50和EC50等為毒性表征指標。

周秀艷等[40]用斑馬魚、發光菌和蠶豆微核根尖等檢測了遼寧省某重點工業污染源廢水的毒性,發現廢水的綜合生物毒性與廢水排放量、受試生物種類之間存在密切聯系。 孫婕等[41]利用3種小型觀賞魚對工業廢水進行了急性毒性試驗,分析了不同行業廢水對受試生物的劑量效應和時間效應,將受試生物在廢水原液中的半致死時間作為劃分毒性等級的依據,提出了一套全新的毒性級別分析標準。 鄒葉娜等[42]將發光菌、大型蚤急性毒性試驗與單細胞凝膠電泳技術相結合,建立了潛在生態毒性效應探測(PEEP)方法,可以對不同種類工業廢水的生物綜合效應進行監測評價,更客觀、真實地反映工業廢水中的污染物對水質與生物的影響。 生物綜合毒性在線監測設備利用多層級生物對有毒污染物敏感的特點,根據標準模式生物的生理響應與水體中的有機污染物、重金屬等有毒物質具有劑量效應關系的毒理學機制,將模式魚、發光菌等作為多層級模式生物,通過生物傳感器監測生物生理變化(行為變化、發光量變化等),可以實現對水質綜合毒性的在線生物預警監測,擴大飲用水水源地生物毒性連續監測和生物預警監測的范圍,進一步全面有效地預警監測水質突發污染事故。 目前,作為實現水質污染早期預報的有效技術手段,大部分在線生物預警設備主要被應用于飲用水水源地水質監測,在工業廢水監測中引入在線生物預警設備仍存在一定困難,需在儀器安裝調試前使用實驗室靜水暴露稀釋方法測定該污水處理廠排水對模式生物有無水質綜合毒性,確定LOEC,并以此為依據確定在線監測時的污水稀釋倍數,以稀釋后的水樣測定模式生物的行為變化,評價水質綜合毒性。

西方發達國家在采用生物綜合毒性法評價工業廢水水質毒性的基礎上,制定了相關的毒性排放標準。 德國在成分較為復雜的化工行業污水排放標準中引入了綜合毒性指標,毒性試驗受試生物包括不同營養級別的水生生物,工業污水對生物的綜合毒性采用LID 表示[43]。 EPA 對綜合毒性測試生物的選擇與德國類似,要求至少包含3種不同營養級的物種,分別以96 h LC50和7 d NOEC 表示急性毒性和慢性毒性的測試終點[44]。

今后,在應用綜合毒性指標評價污水質量時,需考慮選取有代表性的水生生物,明確受試生物綜合毒性的表征方式,廣泛開展工業廢水綜合毒性監測研究并積累數據,構建出適合我國的工業廢水生物毒性評價技術規范與管理辦法。

1.3 其他生物監測方法

除較為人熟知的生物群落監測和生物毒性監測等方法外,許多以理化指標為對象的生物監測技術也被應用于工業廢水監測領域。 例如,生物傳感器和生物電化學監測方法是將生物識別單元和物理轉換器相結合,然后將產生的信號轉化為電化學信號并檢測。 應用于廢水監測的生物傳感器所使用的分子識別元件有酶、微生物和細胞等,主要用于檢測有機物和重金屬等污染物。

傳統稀釋接種法測定生化需氧量(BOD)需要在實驗室連續監測5 ～7 d,而使用固定了微生物的醋酸纖維膜傳感器可以在數分鐘內測定BOD 濃度,方法檢出限達1 mg/L[45]。 OLANIRAN等[46]報道了由全套發光酶基因轉換的兩種全細胞細菌生物傳感器,可以通過檢測生物發光效應來測定廢水中的COD 含量。 近年來,基于微生物燃料電池的生物傳感器被逐步引入水質監測,不僅可以對溶解氧(DO)、BOD 和COD 進行檢測,同時還可以鑒別和分析水樣中的多種有機污染物[47]。 DOONG 等[48]和MARRAZZA 等[49]分 別利用光化學生物傳感器和電化學生物傳感器檢測了廢水中的多環芳烴(PAHs) 和多氯聯苯(PCBs)。 酚類生物傳感器將從新鮮植物中提取的酪氨酸酶與碳納米管修飾電極相結合,主要用于檢測制藥廠、合成纖維廠生產過程中產生的且最終通過工業廢水進入環境水體的鄰苯二酚、鄰甲酚等酚類物質[50]。 還有某些生物傳感器可以在含有低濃度重金屬的水體中發射生物發光信號,進而通過信號強度判斷重金屬含量。 例如,基于熒光蛋白表達的細菌生物傳感器,當其與重金屬接觸時,可以通過蛋白質的熒光表達強度判斷廢水中的重金屬含量[51]。 基于抑制效應的酶生物傳感器也被廣泛應用于對含有鉻離子、銀離子和鎳離子等重金屬的廢水的監測[52-53]。 DNA 生物傳感器以核酸探針為元件,通過特定指示劑信號判斷環境基質中有機物和重金屬等污染物的濃度[54]。 隨著DNA 重組技術和納米技術的高速發展,基于熒光共振能量轉移(FRET)的納米生物傳感器也被應用于多種重金屬的測定。 WU等[55]研發的新型FRET 傳感器針對不同金屬離子顯示出相應的熒光信號,可以特異性地檢測工業廢水中單一重金屬的含量。

除了以上技術,應用于工業廢水監測的生物監測方法還包括生物芯片技術、流式細胞測定技術等。 現代生物監測技術發展迅速,與傳統生物監測方法相比,其特異性好、靈敏度高,可以提高生物處理效率,但也存在設備、試劑等耗材經濟成本高,對實驗人員的專業性要求高等問題(表2)。

表2 廢水監測領域生物監測方法綜合比較Table 2 General comparison of biological monitoring methods of wastewater monitoring

2 現存問題及對策建議

工業廢水中污染物的種類復雜且排放量相對不穩定,采用生物監測技術可以實現對污染物環境影響的連續監測,并能對污水處理廠各個環節的出水進行綜合生物效應分析,但目前依然存在以下幾點問題:

一是受生物群落鑒定和實驗技術方法的制約,大部分生物監測技術無法做到精準定量分析,且相較于理化監測,生物監測的結果缺少合適的方法標準和對應的質量評價標準。 因此,建議加強生物監測結果與理化監測結果的聯合分析,從不同角度對廢水進行綜合、系統、全面的環境質量狀況評價,并建立起適用于人類健康風險評價的方法標準和質量評價標準。

二是生物監測對潛在污染因子的識別存在一定困難。 目前,主要利用TIE 技術判斷潛在的目標污染物。 該技術主要是應用理化方法(有針對性地去除或屏蔽某一類物質)初步鑒別樣品中的重金屬、NH3-N、氧化劑等無機污染物,但對有機物質的分析鑒定能力有限。 效應引導的污染物識別技術(EDA)可以有效彌補TIE 方法在有機化合物鑒別方面的不足。 EDA 方法通過高通量篩查將樣品中的有機污染物進行提取分離,有效鎖定目標污染物,進而對每個組分進行毒性評估,可精確識別關鍵污染因子。

三是盡管現代分子生物技術的特異性好、靈敏度高,可以提高生物處理效率,使得研究周期縮短,增加數據豐富度,但仍存在著一些不足。 例如:在PCR 操作過程中,由于試劑、樣品易受污染,容易導致檢測結果的假陽性和假陰性,做好實驗室質控及增加平行樣可以有效減少此類錯誤的發生;高通量測序技術后續涉及的數據分析量巨大,亟須研究開發更為人性化的統計學方法和分析軟件;除常規儀器設備外,分子生物學實驗室其他專業儀器的價格通常相對較為高昂,試劑耗材等的經濟成本高,且對實驗人員有較高的專業技術要求。 隨著生物學技術的快速發展,廣大科研人員可以通過更深入的研究探索,進一步完善和優化該類技術,并與其他監測手段配合使用,為環境監測提供可靠的技術支撐。

作為一種綜合性監測技術,工業廢水生物監測已不再僅僅是理化監測的補充,它可以從宏觀和微觀角度全面深入地審視水環境質量狀況,進而對其產生的生物健康效應進行直觀評價。 因此,在廢水監管中開展生物監測是環境監測發展的必然趨勢。 近幾十年來,我國針對生物監測技術在廢水監管中的應用開展了積極的研究和探索,在《化學合成類制藥工業廢水污染物排放標準》(GB 21904—2008)中首次引入了發光菌毒性指標,并規定了毒性當量限值。 當前,我國水環境管理正從單純的水質管理向生態管理轉變,傳統的理化指標監測已不能滿足生態和健康風險評價的需求,迫切需要將生物指標引入水體生態和健康風險管理當中。 建議在進一步完善我國工業廢水生物監測體系時,可以借鑒西方國家的成熟經驗,篩選出國際普遍認可的方法標準,并不斷加強生物監測人才隊伍建設,鼓勵開展本土受試生物的篩選和標準化工作,進而制定出符合我國需求及特征的工業廢水生物監測方法與評價標準,為掌握工業園區整體環境健康及污染狀況、受納地表水體水生生物健康狀況,加強對排污企業的管理提供技術支撐和科學依據。