地方擷英 | 勇立潮頭探路水環境生物監測 開拓創新服務水生態目標管理——記江蘇省常州環境監測中心生物監測團隊

2021-02-15 中國環境監測

正文共:4917字

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人們嚮往河湖水質的清澈,更嚮往魚蝦暢遊、水草茵茵的勃勃生機。水環境監測不僅要說清水化學指標的狀況,更要說清水體的生物學狀況。水質達標並不意味著水生態系統的健康,它反映的是水體瞬時的狀況,而水生生物長期生活於水中,它能很好地反映水環境、水資源、水生態等各方麵條件綜合累積的效應。

滆湖水鳥

國家在《水汙染防治行動計劃》中提出了提升水生生物監測能力的要求,更是在「十四五」生態保護規劃中提出「有河有水、有魚有草、人水和諧」的總體要求及生物完整性指標的目標要求,水環境生物監測得到了空前的重視,迎來了蓬勃發展的春天。水生生物直觀、可視、親民,在汙染防治攻堅和生態環境保護中利於「國標」和「民標」的協調統一。

滆湖生態觀測試驗中心試驗池

我國水環境生物監測發端於20世紀80年代。江蘇省常州環境監測中心乘此東風,厚積薄發,不改初心,一步一個腳印,培育出了一支特別能吃苦、特別能戰鬥、特別能奉獻的生物監測團隊,無論在監測業務、還是在科研領域,亦或是在服務環境管理方面,都是碩果纍纍,初步實現了省內領先、國內一流、國際接軌的目標。

水清岸綠的竺山灣

標準化 規範化 打造真、準、全生物監測能力

常州環境監測中心歷屆班子非常重視和支持水環境生物監測,早在20世紀80年代生物監測起步階段就將其定位為21世紀環境監測現代化不可缺少的重要內容,在長期發展戰略上確定了將生物監測作為特色能力發展的目標。

——始終注重水環境生物監測項目能力的建設和儲備,在「全」字上下功夫

1991年,常州環境監測中心生物監測團隊已經有20餘個生物監測項目通過國家計量認證,是全省首個通過計量認證的單位,在全國也處在前列。到目前為止,已在微生物衛生學、水生生物群落生態學、水生態毒理學、生物殘毒與標誌物分析等四大方面擁有60餘項監測能力,涵蓋了所有《水和廢水監測分析方法(第四版)》中及國家已頒布的有關環境生物監測的標準方法。此外,團隊還根據ISO等國際標準方法,擴展水環境生物監測能力,成為國內開展生物監測方法最多、最全的單位之一。

底棲動物採樣

——始終注重水環境生物監測質量保證和質量控制,在「準」字上拼認真

生物監測不同於理化監測,「活物」較「死物」更具複雜性和不確定性,為此,團隊圍繞標準菌株、受試生物、參考標本、檢索系統等開展了生物監測特色質控體系建設並運用於監測業務和標準制修訂等科研活動。

實驗室能力比對是監測活動質量控制的重要抓手,由於生物監測不像理化監測那麼成熟,國內無論是國家層面還是行業層面都還沒有權威機構能夠組織實驗室間的能力比對,因此,團隊積極向國際看齊,2011年起,以發光細菌急性毒性試驗、大型溞急性毒性試驗以及糞大腸菌群等系列項目參與歐盟與美國有關機構組織的國際實驗室能力比對,取得滿意的結果,經歷了國際水平的大考,在國內生態環境系統是首家。

受試生物-生物類標準物質的使用與實驗室儀器設備-環境條件監控是生物監測分析質量的關鍵環節,團隊始終高度重視,形成的成果體現在團隊的質量體系中,更凝練在團隊所承擔編制的標準方法中,成為量值溯源的重要依據。例如,團隊是蠶豆根尖微核試驗方法標準受試生物「松滋青皮豆」的供應者,有關標準中規範了水質蛔蟲卵參考樣品製備的方法等等。同時,團隊始終將儀器設備與環境條件監控的現代化作為能力建設的基礎環節,萬級動物房、百級潔淨室、人工氣候房、培養箱等等均實現了溫度、溼度、壓差等關鍵參數的在線監控與其他重要參數的手工監控,有效支撐了現代生物實驗室的可靠性。

魚類預警

——始終注重水環境生物監測理論和技術的提升凝練,在「真」字上現情懷

從標準方法的使用者、執行者到制訂者,團隊實現了「從運動員到裁判員的升華」,目前,承擔制修訂的標準方法已頒布的有:HJ 755-2015《水質 總大腸菌群和糞大腸菌群的測定 紙片快速法》、HJ 775-2015《水質 蛔蟲卵的測定 沉澱集卵法》、HJ 1016-2019《水質 致突變性的鑑別 蠶豆根尖微核試驗法》、HJ 1069-2019《水質 急性毒性的測定 斑馬魚卵法》等,承擔編制並發布實施的地方技術規範有《江蘇水生態健康監測技術規程淡水大型底棲無脊椎動物》。

此外,還參與了國家《湖庫水生態環境質量監測與評價技術指南》的編制,參與兩項國家地表水環境質量監測網監測任務作業指導書的編制。站在一定理論實踐高度上,團隊成員在全國環境監測培訓系列教材《水環境監測技術》、江蘇省《環境監測專業知識試題集》等著作中負責「水環境生物監測技術及發展趨勢」「水生生物的監測」「生物監測」等章節的編寫。多年來,團隊成員還作為授課專家,在諸如「生態狀況監測與綜合評價」「長江生態環境保護修復駐點跟蹤研究」等生態環境部、中國環境監測總站組織的培訓班上授課,為全國生物監測相關從業者傳經送寶。

一路走來,團隊在更高的層面、更寬的領域探索生物監測「真、準、全」的道路,結出了豐碩的成果。2006年率先在江蘇省通過生態監測試點驗收,2007年以東道主身份協助中國環境監測總站召開了全國環境生物監測技術研討會,2010年作為承辦單位之一舉辦了150餘人規模的水質生物監測國際研討會,2013年和2016年分別建成江蘇省環境保護水環境生物監測重點實驗室和滆湖生態觀測試驗中心,2019年牽頭國家「長江及重要支流水生生物試點監測」底棲動物實驗室分析。

事業發展的同時,常州環境監測中心生物監測團隊不斷成長壯大,形成了一支監測業務精、科研能力強的隊伍,核心梯隊10餘人,其中,博士2人、碩士5人、研究員級高級工程師2人、高級工程師5人。團隊學科帶頭人徐東炯為國家環境監測「三五」人才「一流專家」、江蘇省突出貢獻中青年專家、江蘇省首屆十佳環保衛士,團隊骨幹陳橋、薛銀鋼均為國家環境監測「三五」人才「技術骨幹」、「江蘇省333人才培養工程」第三層次培養對象,薛銀剛還是國家環境保護專業技術青年拔尖人才,他們均成長為全國生物監測領域的專家。

成果化 應用化 支撐社會服務和管理應用

常州環境監測中心生物監測團隊在做好監測能力建設的同時,在說清水生態環境質量及其影響因素上發力,為管理服務、為社會服務。

——始終強調環境管理的支撐,「以說清環境狀況為本分,以診斷生態問題為己任」

藍藻水華預警應急監測是支撐水環境管理的重點工作,竺山灣是太湖水華及「湖泛」風險最高的區域,團隊12年如一日,在太湖安全度夏關鍵戰場上戰風鬥浪,同時將工作範圍擴展到區域重點湖庫,及時準確地提供相關環境風險、環境問題及生態恢復的信息,得到江蘇省生態環境廳的肯定。

化工企業爆炸事故引發的水汙染應急事件也是發揮生物監測獨特作用的場所,多年來團隊在多起此類事件中應用發光細菌毒性變化及其與汙染物響應的關係追蹤汙水團的變化遷移,大力支持了應急事故處置的決策。

團隊還編撰多個湖庫水生態專題報告,分析水質、生境、藻類與其他水生生物的狀況及其相互關係,進行問題溯源,為地方富營養化治理、水質與水生態目標管理提供決策支持。《江蘇省太湖流域水生態環境功能區劃(試行)》是全國首個政府發布實施的有關水生態功能區管理的文件,團隊依託自身在國家「水專項」課題中有關底棲動物生態分區,指標、目標及方法篩選,溼地、林地與生物多樣性關係等成果,在政策層面上對其水生態健康指數目標管理、溼地-林地空間管控提供了強有力的技術支持。

——始終注重服務社會的應用,「以服務展價值、以服務饋社會」

團隊立足於公共服務的職能定位,先後為長蕩湖清淤工程、長蕩湖溼地保護與恢復工程、滆湖攬月灣湖區清淤工程等多個投資過億元的環境重大影響工程進行生態監測與影響分析服務。引黃入冀補澱調水工程是服務於雄安新區建設的國家重大水利工程,團隊以自身過硬的業務素質遠赴河南、河北兩省,對黃河調水區、中段衡水湖環境敏感區、終點白洋澱湖區開展生物監測及分析,為國家重大工程服務。

科普宣傳是團隊服務社會的另一個重要陣地,滆湖生態觀測試驗中心是全國和江蘇省環保設施和城市汙水垃圾處理設施向公眾開放單位,是常州市未成年人社會實踐基地,是「產學研用」高校培訓、實習基地,自開放以來,已接待和組織了環境日、世界地球日、「蘇小環生態環保體驗營」、國際生物多樣性日等30餘次參觀及科普活動,特別是團隊依託科研成果開發出志願者水生生物監測規程,已組織開展多次中小學活動,積極推進水環境生物監測的公眾參與。

——始終秉持科研引領的理念,「以科研帶監測、以學術帶技術」

團隊始終以科研為抓手,瞄準生物監測技術前沿,聚焦生態環境中的重難點問題,持續強化科技成果產出,支撐水環境管理。近年來,先後參與國家重大科技專項「水專項」、生態環境部標準制修訂、江蘇省環保科研課題、江蘇省監測基金課題等各類科研課題項目40餘項,公開發表論文60餘篇,申請並授權專利24項。作為牽頭單位或參與單位獲生態環境部科技成果二等獎1項、三等獎兩項;獲得江蘇省人民政府科學技術三等獎1項,省環境保護科學技術一等獎1項、二等獎1項、三等獎1項。

——始終重視平臺紐帶的作用,「以平臺拓發展、以平臺促應用」

2009年建成全國首個集成式成組飲用水水源生物在線預警平臺,形成了一套多生物、多手段相結合的監控系統,極大地提升了飲用水水源預警水平,為其環境風險管理提供了生物自動化預警典型應用示範。江蘇省首家環保重點實驗室——江蘇省環境保護水環境生物監測重點實驗室的建成投運標誌著常州生物監測軟實力再上一臺階,為生態監測科技支撐和環境問題深度分析打開空間。基礎投資1100萬元、集觀測基地—科研基地—科普基地為一體的全國首個地級市環境監測綜合特色野外臺站滆湖生態觀測試驗中心的建成投運標誌著常州生物監測硬實力再上一等級,為開展水生態環境多要素—多學科—多手段長期原位定位觀測試驗、為太湖流域水生態問題識別、為「產學研用」合作等提供了條件。率先建成的3個平臺成為生物監測領域的創新中心、成果轉化基地和管理應用平臺,使常州水環境生物監測如虎添翼。

現代化 國際化 開拓水環境生物監測新天地

面向未來、面向世界,常州環境監測中心生物監測團隊將深刻把握「山水林田湖草是一個生命共同體」的科學內涵,緊盯生物監測前沿,向現代化、國際化邁進,為水生態環境高質量發展服務。團隊將以規範化、標準化、自動化、智能化、信息化、天空地一體化打造技術先進、面向管理、系統成熟的水環境生物監測業務化體系。團隊將圍繞生物監測相關環境問題、技術問題、科學問題等,開展理論技術、政策標準、環境演變、問題診斷、預警預測、工程模擬等方面的研究,創新和完善水環境生物監測的理論體系、技術體系、質量體系及應用體系。

指導小學生進行野外考察活動

團隊在能力建設提升和完善方面,一是加強生物多樣性監測能力建設,強化底棲動物、魚類、大型水生植物特色監測能力,形成以參考標本庫為基礎、經典方法與分子生物學方法相結合、QA/QC完備的成熟體系;提升浮遊生物-著生生物監測分析能力,開展水華預警預測預報研究,形成硅藻監測新亮點。二是打造分子生物學監測能力,形成eDNA基礎分析能力,具備水華生物及其產毒基因識別靶向分析能力,具備一般水生生物非靶向分析能力。三是加強生態毒理監測能力建設,建立「菌-藻-溞-魚」系統快速急性毒性診斷監測能力,提升遺傳、生殖、發育毒性等亞急慢性毒性監測水平,有計劃地開發慢性毒性監測項目,探索內分泌幹擾毒性與毒理基因組學。四是加強微生物衛生學指標監測,提升監測的水平和層次,開發新項目、新方法,具備常規病原菌檢測的條件和能力。五是加強生態環境遙感能力建設,強化水華遙感監測,形成以沉水植物為代表的水生植被遙感解譯能力,探索以遙感為手段的生境、景觀監測能力建設。

團隊在綜合分析能力建設方面,一是建立具有區域特點的生物生態大數據管理及分析平臺,包括生物監測資料庫、生物分類檢索系統、生物評價信息系統等,做好生物生態監測支撐水環境管理的基礎儲備。二是構建和優化水生態環境評價技術體系,優化水生態環境質量生物完整性指標、目標及方法體系;構建水生態環境質量生態毒理指標、目標及方法體系。三是構建水生態問題診斷技術體系,建立水生態問題候選清單,通過生物與汙染物及各脅迫因子關聯分析、響應分析、生物與生物相互作用分析,探討生態環境問題的根本原因。四是針對國考、省考、生態紅線區、飲用水水源地、化工園區等重點斷面區域等開展應用,形成能有效支撐管理的水生態環境狀況、生態安全、變化趨勢、長期演化、問題診斷等綜合分析能力。

來源:中國環境


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