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實(shí)驗室儀器
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小魚(yú)也能檢測水質(zhì) 生態(tài)方法科學(xué)迅捷
[2015/3/31]
近日,頤和園附近的京密引水渠團城湖北閘,從河北調來(lái)支援北京的水在此進(jìn)行清污,巨大的清污機下纏掛著(zhù)一些樹(shù)葉、樹(shù)枝等漂浮物,河水靜靜地流淌著(zhù),清澈見(jiàn)底,以每秒13立方米的速度,最后經(jīng)北京市水源九廠(chǎng)等水廠(chǎng)進(jìn)入北京千家萬(wàn)戶(hù)。
在清污機旁有一間外表不起眼的小房子,里面有一臺類(lèi)似取款機的機器,名為“水質(zhì)安全生物預警系統”,“這個(gè)機器可不一般,它的‘腹內’裝有20多條活蹦亂跳的小魚(yú),它們是24小時(shí)不下崗的‘水質(zhì)監測員’,時(shí)時(shí)守護著(zhù)京城的水源!敝袊茖W(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境水質(zhì)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室負責人王子健教授說(shuō)。
如水質(zhì)變化小魚(yú)行為異常會(huì )報警
7月上旬的一天,王子健教授帶著(zhù)他的學(xué)生來(lái)到京密引水渠團城湖北閘,他們每個(gè)月都要更換用來(lái)監測水質(zhì)的小魚(yú)。
“水質(zhì)安全生物預警系統”外形非常像取款機,上面部分為顯示儀,有著(zhù)類(lèi)似心電圖一樣的動(dòng)態(tài)顯示圖像,分別代表著(zhù)“游動(dòng)”、“擺動(dòng)”、“攝食運動(dòng)”、“擺鰭運動(dòng)”等不同指標,中間部分裝有8個(gè)測試管,每個(gè)管內分別裝有3至4條小魚(yú),這些小魚(yú)全身為半透明的青灰色,只有約2至3厘米長(cháng),就像小魚(yú)苗兒,與測試管連接的是兩個(gè)精密儀器,它們被安裝在機器下部,同時(shí)有水管與測試水源地相連。
王子健一邊指導學(xué)生更換小魚(yú),一邊講解:這種魚(yú)名為日本青鳉,生性比較敏感,如果水質(zhì)發(fā)生變化,它們就會(huì )出現行為異常,如不同程度的快速游動(dòng)、魚(yú)鰓張合速度改變,從而切割測試管內的電場(chǎng),儀器會(huì )自動(dòng)發(fā)出報警,而且這部?jì)x器裝有GPS傳輸系統,如果水質(zhì)發(fā)生異常,警報會(huì )直接傳送到檢測電腦以及檢測者的手機上,非常方便。
測試魚(yú)“年齡”3到4個(gè)月最合適
擔任“水質(zhì)監測員”的小魚(yú)全部來(lái)自中科院生態(tài)環(huán)境研究中心,走進(jìn)該中心環(huán)境水質(zhì)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室的養魚(yú)房,一排排水箱整齊排列,上下兩層,蔚為壯觀(guān),不同“年齡”不同品種的小魚(yú)生長(cháng)其間,每個(gè)水箱上面都有口徑約3毫米的水管不停向箱內注水,保證水箱內水質(zhì)清潔。
王子健教授介紹,這里儲備的測試水質(zhì)所用小魚(yú)達數千條,它們已在實(shí)驗室中生長(cháng)了六代,性能非常穩定,從種類(lèi)上說(shuō)分為三種,其中“日本青鳉”和“斑馬魚(yú)”皆為國際實(shí)驗物種,前者多生長(cháng)在稻田中,又名“稻田魚(yú)”,對稻田中的一些除草劑、殺蟲(chóng)劑等格外敏感;另一種為“稀有鯽”,從外形來(lái)看,像小號的鯽魚(yú),原生長(cháng)地為長(cháng)江上游的清潔水體中,對污染物極為敏感,即使是輕微污染也不耐受,“到中游一帶時(shí),長(cháng)江水質(zhì)已變渾,這種魚(yú)就極少能見(jiàn)到!
作為“水質(zhì)監測員”,小魚(yú)的“年齡”在3到4個(gè)月時(shí)最為合適,而且每?jì)蓚(gè)月就要更換一批。對此王子健教授解釋?zhuān)驗槿趑~(yú)長(cháng)得太大,它在水中適應性就會(huì )增強,變得比較耐污染,若太小又會(huì )特別敏感,也影響水質(zhì)監測的準確性。
生態(tài)方法檢測水質(zhì)科學(xué)迅捷
王子健教授介紹,從國家有關(guān)標準來(lái)看,要判斷水質(zhì)是否合格,有109項檢測指標,與之前的40多項相比已有明顯進(jìn)步,但與發(fā)達國家相比,水質(zhì)檢測方面差距還不小,如美國水質(zhì)檢測指標多達200多項。他說(shuō),“僅以人類(lèi)生產(chǎn)和使用的化學(xué)品種類(lèi)來(lái)講,就有103萬(wàn)多種,經(jīng)常在生活中遇到的也有3萬(wàn)多種,它們都有可能出現在水體中,從理論上說(shuō)要保證水體安全,至少要檢測幾千種污染物,因此目前的109種檢測指標也遠遠不夠,但每增加一種檢測指標就要增加檢測費用,因此單純用技術(shù)手段進(jìn)行水質(zhì)檢測還行不通!
王子健說(shuō),2005年松花江水污染事件給世人留下深刻印象,飲用水源一旦有毒,帶來(lái)的后果不堪設想,現在市場(chǎng)上供應的農藥品種很多,其中一些化學(xué)含量并不在國家飲用水源檢測指標中,如此說(shuō)來(lái),就是達到國家標準的水也不能保證其絕對“無(wú)毒”。而魚(yú)作為生長(cháng)在水中的生物對水質(zhì)天生敏感,特別是一些體形很小的魚(yú)類(lèi)對污染的耐受力很差,水體稍微有污染物,它們要么死亡要么行為會(huì )發(fā)生異常,通過(guò)對魚(yú)的監測來(lái)實(shí)現對水質(zhì)的監測既簡(jiǎn)單方便又科學(xué)迅捷。
敏感度高的小魚(yú)可辨別亞急性中毒
當大量有毒物品投放在水體中,一定體積的水中毒性突然增大,生活其中的魚(yú)就會(huì )急性中毒而亡,這樣的水質(zhì)變化一般可以明顯觀(guān)察到,在實(shí)際生產(chǎn)生活中,最擔心的是水質(zhì)的微弱變化,如水中已有一些含量較低的毒藥,但由于像草魚(yú)、鰱魚(yú)等傳統淡水魚(yú)對水質(zhì)要求不高,對污染物耐受性大,因此有可能這些魚(yú)的行為沒(méi)有發(fā)生什么異常,因此只有對水質(zhì)非常敏感的小體形魚(yú)才能作為合格的“水質(zhì)監測員”。
王子健表示,像“日本青鳉”、“稀有鯽”和“斑馬魚(yú)”都是采用生態(tài)法進(jìn)行水質(zhì)檢測的最好選擇,特別是在實(shí)驗室中經(jīng)過(guò)多代繁育的,生理機能非常穩定,對水質(zhì)敏感度非常高,當水體出現濃度較低的“亞急性中毒”時(shí),有毒的物質(zhì)會(huì )損害它們的神經(jīng)機能,使它們出現活動(dòng)遲鈍、生理機能改變等行為學(xué)異常,這些異常通過(guò)“水質(zhì)安全生物預警系統”及時(shí)地傳達給人,從而有效實(shí)現水質(zhì)監測。
曾經(jīng)在抗震救災中大顯身手
去年5月22日,王子健教授的學(xué)生——中科院生態(tài)環(huán)境研究中心饒凱鋒助研和任宗明博士,曾攜帶一大桶水登上開(kāi)往四川成都的航班,當時(shí)那桶“特殊”的水里裝的就是中國科學(xué)院捐贈給四川地震災區用于生物監測水質(zhì)安全的標準模式魚(yú),隨行的還有一套水質(zhì)安全在線(xiàn)生物預警系統,整套系統用于成都市區的自來(lái)水水源水質(zhì)監測,提高了成都對城市供水安全突發(fā)事件的快速應急能力,為地震災區的水源水質(zhì)安全保障提供了支持。
據了解,北京有六成的城市用水來(lái)自河北,河北水經(jīng)過(guò)長(cháng)途跋涉抵達京城后,除采用現有常規理化監測外,目前還采用了這種水質(zhì)在線(xiàn)生物安全預警系統。王子健說(shuō),通過(guò)先進(jìn)的生物檢測方法實(shí)現對重點(diǎn)地區、重點(diǎn)水域和供水水源地的水質(zhì)監測,及時(shí)準確地獲得水質(zhì)信息,將提高政府對突發(fā)水質(zhì)污染事故的預警預報及快速反應能力。