论原生动物水质监测的研究现状

引言

现代社会，环境的破坏日益加重，工业污染也越来越严重，在研究环境的治理问题中，认识到想要准确反映污染物对生物体或者是生态系统的整体效应，单方面依靠理化的监测，一定不能对污染物做出准确的评价和规划治理。观测原生动物种群，从多种角度研究水体污染的危害程度，监测水体破坏和改善水质，引起国内外的广泛重视。

原生动物不但能在自然形成的水域中大范围的分布，而且可以在净化废液和污水时构建的人工体系中栖居，在污水净化的人工体系中，污水处理的程度和原生动物种群的密度密不可分。

1原生动物在水质监测中的地位

早期的探究主要是直接的反映不同浓度下单个毒物对受试体的形态变化、生长刺激、增殖抑制、死亡诱发等方面以及不同种类毒物的综合效应。林利明等早期利用尾草履虫作为实验材料，分析他们在不同水质的趋向性，记录他们在不同水样中的数目，可以判断出水样的毒性强和弱。吴伟等利用阳性致突变物诱发四膜虫刺泡发射，结果表明，四膜虫对致突变阳性物质相当敏感，且有剂量效应关系。王丽等在四膜虫彗星实验在环境水质检测中的应用文章中叙述了不同水资源对四膜虫DNA破坏的等级程度。

2原生动物在水质监测中的优势

在水质监测中，大型动物有很多优点，但是和原生动物比较以后，优势明显降低，并且原生动物有着很大的优势。

原生动物繁殖速度很快，可以在短时间内测出几世代的毒性效应。但是，高等动物就不同了，如果要测出上述数据，则需要数天、数与甚至数年才能完成，因为高等动物的繁殖速度很慢。除了考虑繁殖速度的问题，高等动物的实验用品和器械设备，要比原生动物的实验用品和器具设备昂贵很多。

原生动物属于单细胞生物，它的细胞膜直接暴漏在水中，并且与高等动物的细胞比较，体积也比高等动物细胞体积大很多，原生动物与周围水质和污染体直接接触，水体的细微变化都会被它觉察到，这些变化也会使群落组成、结构和行为发生变化。

原生动物的形态、生化和遗传学等方面的特点相似，一些原生动物在世界各地几乎可以发现，并且不局限于地区和气候。为不同地区的实验结果提供了参考价值，同时可以作为全球性指示生物。

文献中记载很多种原生动物，也说明原生动物种类众多，大约有8万种，其中至少半数是存在的，并且在土壤，水体等地方都能发现。

3原生动物在水质监测中的应用研

目前，原生动物己经被称为指示生物，经常用于水质监测和评价中。原生动物也是构成水域中的重要生物群体，一方面原生动物的数量可以直接影响到水体食物网的组成，同时影响到了高等动物的密度。另一方面，大多数原生动物，对水质的任何变化，都很敏感，大多数研究者都把原生动物看作是指示生物。许多的研究结果表明:急剧的水质变化，都会引起原生动物的特征和种群数量变化。

3.1监测赤潮

水体中有很多微小的浮游生物，例如蓝藻和纤毛虫等的过多繁育和高密度聚集到一起可以引起赤潮，从而对水体中的生物造成负的影响。早期有人发现赤潮对原生动物的群落数量、种群的结构特征和代谢活动产生影响。Rosettan等Aiyama X57发现在1991年日本广岛湾发生了赤潮异弯藻( Heterosigma akashiwo)，赤潮时期砂壳纤毛虫的数量有所变化:在赤潮出现时砂壳纤毛虫主要出现在深水表层，伴着赤潮的退去，砂壳纤毛虫逐渐向水的表层移动，并且随着赤潮的消失，砂壳纤毛虫也逐渐减少，知道最后消失。而Eutintinnus tuhulosus和Helicostomellalonga在赤潮出现期间，大部分在潜水层出现，每当赤潮异弯藻减少至103个/mL的时候，Eutin-tinnus tuhulosus大多数在水表层1~2 m处，并且当赤潮消退的时候在水表层1 m处达到610个/mL; Helicostomella longa在赤潮异弯藻消失时，才会形成种群。Kamiyam。等在随后的研究中又发现在该海域的圆鳞异囊藻( Hetero-capsacircularisquama)。这些实验说明经常出现赤潮的水域，利用原生动物数量，种群变化、种群结构、摄氏率、生命活动周期等来监测赤潮也是可行的。

3.2水体中重金属的监测

早期有学者研究了Cu2+ Zn+对尾草履虫的急性毒性，并且实验得出，CuZ+和Zn+浓度越大，毒性效应越强，并且CuZ+的毒性大于Zn+的毒性。研究发现，当水体中不止一种离子时，同时或者多种重金属离子，这些离子也会出现协同作用，所以我们在监测重金属离子对水质污染时不要考虑单一离子，还要考虑多种离子共同作用。Martn-Gonzle，等研究了Cd,Zn和Cu对原生动物旋转单镰虫、暗尾丝虫、游仆虫的细胞毒性作用。这个实验得出三种离子对这些原生动物的毒性作用是Cu Zn或者CdZn，因为当Zn作用时，Cd的离子毒性会降低，上述实验说明可以用纤毛虫来监测重金属离子污染，同时可以作为监测重金属的指示生物。

4原生动物评价水质的方式 原生动物与它们生存的水质环境是相互依赖的统一整体，当水质受到污染、发生变化时，原生动物也会产生影响，，其影响对水质监测提供良好依据，也构成了水体监测的基本过程。

4. 1微生物种群监测法 当水体受到污染时，同样这几个参数发生改变，平衡也会受到破坏。因此，在微型生物在PFU上的聚集过程中观察3个参数的改变，可以监测水体的污染和水质的改变。20世纪80年代初，沈锡芬将此技术引入中国，并经10余年的修正、改进、验证和推广。并在1991年确定为我国水质微生物种群监测的国家标《水质微型生物群落监测-PFU法》( GB /T 12990一91)。

王智慧对红枫湖PFU原生动物群落群集参数进行调查，在污染严重的水体中，Seq少、G低、T90%长;在干净水体中，Seq多、G高、T90 %短。王荣昌、孙刚等利用PFU法分别在清华园和长春南湖两个地点进行水质的分析。其结果表明水体微型生物群落参数和水质指标之间具有良好的相关性。陈廷在广州市区人工湖泊用PFU原生动物群落群集参数(Seq, G, T90% )对水质进行评价，群集参数反映出的水质状况与该湖理化指标评价结果一致。许木启在白洋淀研究PFU原生动物群集速度与水质的关系，发现受污水体的采样点，PFU原生动物的群集速度缓慢;离开污染源较远的采样点，由于湖水的稀释和自净作用，水质得以改善，PFU原生动物的群集速度明显上升。

4. 2指数评价法

指数评价法是依据多种污染因子生物群落对的各种影响，用数学形式表现群落结构变化来指示生物环境。主要包括指示物种、群落结构和功能类群。

4. 2. 1指示物种

指示生物是指对某一环境特征具有某种指示特性的生物。某一水域被污染后，在这个水域生活的生物群落会发生改变，耐受污的种群数量会越来越多，相反，则越来越少。马正学发现被锌和铅污染后的甘肃徽县水阳江，草履唇滴虫( Chilomonas paramaecium )、阿氏波豆虫(Bodoalex原eieffii)、普通表壳虫(A rcella vulgaris)、瓜形膜袋虫(Cyclidium citrullu)、尾草履虫(Paramo-ecium cauda原tum)、薄漫游虫(Litonotus lamell)可以在水阳江中生存，并且成为了很有优势的种群。

4.2.2群落结构 水

体中的原生动物是由个体、种群、群落从低级到高级的连续发展的系统，因此对某个体的生理、生态、毒理研究不能全面的反映污染物对水体的影响，应把群落作为一个独立的单元。种群结构包括类别组成、单个密度、物种数量、优势种、物种多样性等。根据沈锡芬、许木启、施心路、徐润林等在我国多个水域中研究原生动物群落结构与水质污染中发现，随着污染的增加，物种种类越来越少。而有一部分物种数量增加，使得水质环境中物种多样性大幅度减少。并且这种现象越来越严重，使得物种越来越少甚至消失。

5目前原生动物在水质监测中存在的问题和今后的发展方向

国内外科研人员对原生动物在水质监测中的应用做了很多实质性探究，也为以后的可行性做了分析。但是在当前原生动物在水质监测中的应用也存在几方面问题: (1)个别物种的缺陷。如部分原生动物在水质中对毒物的灵敏度不是很高，并且同种原生动物生长阶段不同，对毒物的灵敏度也不同。(2)除了毒物以外的其他污染源影响监测结果。如生活在一定水域的原生动物受到毒物和水质的影响外，还受到季节，气候和地域等其他因素的影响，很多原生动物对毒物的研究是在实验室环境下进行的，实验室相对室外而言，环境差异大，所以对环境的监测还有一定局限。根据上述这几方面，原生动物用于水质监测中不能单一靠理化性质来监测，应该避免上述错误再次发生，还应该与生物统计、数学分析，生物技术，信息技术相结合，重视理论与实践的相结合，设计合理的实验方法。由于环境中的污染物有很多种，他们之间可能存在拮据，协同等作用，所以多种污染物的叠加在一起的毒性作用有待进一步拓展，控制监控信号的偏差，建立灵敏的环境预警系统，在未来的水质监测预警等有着深渊意义。