實驗室水箱內(nèi)守護京城水源的小魚
近日,頤和園附近的京密引水渠團城湖北閘,從河北調(diào)來支援北京的水在此進行清污,巨大的清污機下纏掛著一些樹葉、樹枝等漂浮物,河水靜靜地流淌著,清澈見底,以每秒13立方米的速度,最后經(jīng)北京市水源九廠等水廠進入北京千家萬戶。
在清污機旁有一間外表不起眼的小房子,里面有一臺類似取款機的機器,名為“水質(zhì)安全生物預警系統(tǒng)”, “這個機器可不一般,它的‘腹內(nèi)’裝有20多條活蹦亂跳的小魚,它們是24小時不下崗的‘水質(zhì)監(jiān)測員’,時時守護著京城的水源?!敝袊茖W院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境水質(zhì)學國家重點實驗室負責人王子健教授說。
如水質(zhì)變化小魚行為異常會報警
7月上旬的一天,王子健教授帶著他的學生來到京密引水渠團城湖北閘,他們每個月都要更換用來監(jiān)測水質(zhì)的小魚。
“水質(zhì)安全生物預警系統(tǒng)”外形非常像取款機,上面部分為顯示儀,有著類似心電圖一樣的動態(tài)顯示圖像,分別代表著“游動”、“擺動”、“攝食運動”、“擺鰭運動”等不同指標,中間部分裝有8個測試管,每個管內(nèi)分別裝有3至4條小魚,這些小魚全身為半透明的青灰色,只有約2至3厘米長,就像小魚苗兒,與測試管連接的是兩個精密儀器,它們被安裝在機器下部,同時有水管與測試水源地相連。
王子健一邊指導學生更換小魚,一邊講解:這種魚名為日本青鳉,生性比較敏感,如果水質(zhì)發(fā)生變化,它們就會出現(xiàn)行為異常,如不同程度的快速游動、魚鰓張合速度改變,從而切割測試管內(nèi)的電場,儀器會自動發(fā)出報警,而且這部儀器裝有GPS傳輸系統(tǒng),如果水質(zhì)發(fā)生異常,警報會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“年齡”3到4個月最合適
擔任“水質(zhì)監(jiān)測員”的小魚全部來自中科院生態(tài)環(huán)境研究中心,走進該中心環(huán)境水質(zhì)學國家重點實驗室的養(yǎng)魚房,一排排水箱整齊排列,上下兩層,蔚為壯觀,不同“年齡”不同品種的小魚生長其間,每個水箱上面都有口徑約3毫米的水管不停向箱內(nèi)注水,保證水箱內(nèi)水質(zhì)清潔。
王子健教授介紹,這里儲備的測試水質(zhì)所用小魚達數(shù)千條,它們已在實驗室中生長了六代,性能非常穩(wěn)定,從種類上說分為三種,其中“日本青鳉”和“斑馬魚”皆為國際實驗物種,前者多生長在稻田中,又名“稻田魚”,對稻田中的一些除草劑、殺蟲劑等格外敏感;另一種為“稀有鯽”,從外形來看,像小號的鯽魚,原生長地為長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,長江水質(zhì)已變渾,這種魚就極少能見到。”
作為“水質(zhì)監(jiān)測員”,小魚的“年齡”在3到4個月時最為合適,而且每兩個月就要更換一批。對此王子健教授解釋,因為若魚長得太大,它在水中適應(yīng)性就會增強,變得比較耐污染,若太小又會特別敏感,也影響水質(zhì)監(jiān)測的準確性。
生態(tài)方法檢測水質(zhì)科學迅捷
王子健教授介紹,從國家有關(guān)標準來看,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,“僅以人類生產(chǎn)和使用的化學品種類來講,就有103萬多種,經(jīng)常在生活中遇到的也有3萬多種,它們都有可能出現(xiàn)在水體中,從理論上說要保證水體安全,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)手段進行水質(zhì)檢測還行不通?!?/DIV>
王子健說,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,帶來的后果不堪設(shè)想,現(xiàn)在市場上供應(yīng)的農(nóng)藥品種很多,其中一些化學含量并不在國家飲用水源檢測指標中,如此說來,就是達到國家標準的水也不能保證其絕對“無毒”。而魚作為生長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類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發(fā)生異常,通過對魚的監(jiān)測來實現(xiàn)對水質(zhì)的監(jiān)測既簡單方便又科學迅捷。
敏感度高的小魚可辨別亞急性中毒
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,生活其中的魚就會急性中毒而亡,這樣的水質(zhì)變化一般可以明顯觀察到,在實際生產(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、鰱魚等傳統(tǒng)淡水魚對水質(zhì)要求不高,對污染物耐受性大,因此有可能這些魚的行為沒有發(fā)生什么異常,因此只有對水質(zhì)非常敏感的小體形魚才能作為合格的“水質(zhì)監(jiān)測員”。
王子健表示,像“日本青鳉”、“稀有鯽”和“斑馬魚”都是采用生態(tài)法進行水質(zhì)檢測的最好選擇,特別是在實驗室中經(jīng)過多代繁育的,生理機能非常穩(wěn)定,對水質(zhì)敏感度非常高,當水體出現(xiàn)濃度較低的“亞急性中毒”時,有毒的物質(zhì)會損害它們的神經(jīng)機能,使它們出現(xiàn)活動遲鈍、生理機能改變等行為學異常,這些異常通過“水質(zhì)安全生物預警系統(tǒng)”及時地傳達給人,從而有效實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)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往四川成都的航班,當時那桶“特殊”的水里裝的就是中國科學院捐贈給四川地震災區(qū)用于生物監(jiān)測水質(zhì)安全的標準模式魚,隨行的還有一套水質(zhì)安全在線生物預警系統(tǒng),整套系統(tǒng)用于成都市區(qū)的自來水水源水質(zhì)監(jiān)測,提高了成都對城市供水安全突發(fā)事件的快速應(yīng)急能力,為地震災區(qū)的水源水質(zhì)安全保障提供了支持。
據(jù)了解,北京有六成的城市用水來自河北,河北水經(jīng)過長途跋涉抵達京城后,除采用現(xiàn)有常規(guī)理化監(jiān)測外,目前還采用了這種水質(zhì)在線生物安全預警系統(tǒng)。王子健說,通過先進的生物檢測方法實現(xiàn)對重點地區(qū)、重點水域和供水水源地的水質(zhì)監(jiān)測,及時準確地獲得水質(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(yīng)能力。
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