利用生物監測評價水質的研究
生物監測 (biological monitoring) 這壹術語在 1997 年 4 月由歐洲***同體 (EEC) 、世界衛生組織 (WHO) 、美國環境保護局 (EPA) 組織的 “關於生物樣品在評價人體接觸汙染物方面的應用”的國際會議上正式提出並給予的定義 (王煥校，2000) 。簡單地說，生物監測是利用群落、種群或生物個體對環境汙染狀況進行監測和評價。其方法大體上是測量活體生物對人為壓力反應的靈敏度。其中包括細胞的生物化學、生理、生長和健康狀況的變化; 個體及系統發育與繁殖的變化; 種群數量、群落及生態系統的變化等 (凱恩斯，1989) 。通過生物監測，可及時反應汙染物的綜合毒性效應及可能對環境產生的潛在威脅，掌握水環境質量，發現壹般監測或理化監測所發現不了的環境問題，具有理化監測無可比擬的綜合性、真實性和靈敏性。生物指示作用的特點決定了生物監測的實用性、綜合性、時效性和不可替代性 (許武德等，1997) 。浮遊生物個體小，對環境變化很敏感，水環境的變化直接影響其群落結構和功能。浮遊生物的種類和數量的變化直接或間接地對水生生物的分布和豐度產生影響。另壹方面，浮遊生物與水體質量的密切關系早以為人們所熟知，有些種類本身能積累和代謝壹定量的汙染物質，在某種程度上發揮了 “水質凈化器”的作用。不同類群對水環境變化的敏感性和適應能力各異，因此，利用浮遊生物群落結構和生物量變化以及優勢種分布情況監測評價水環境具有重要的應用價值，在國內外已有相當長的歷史並有大量有益的實踐。水生生物群落結構特征的變化與水體質量關系密切 (計承富，2007) 。
目前，應用浮遊生物群落結構特征的變化監測和評價水體質量，在國內外應用較廣泛。Kahem et al.(1994) 對 Wadi Haneefah 河進行浮遊生物調查，研究了浮遊生物適應的溫度和 pH 值範圍，得出浮遊動物在 4 月份形成數量高峰，並指出浮遊動、植物的種類分布與水環境中的壹些理化性質變化相關。利用生物體、種群或群落對水環境汙染和生態破壞所產生的反應來監測水環境汙染物的種類及數量，從生物學角度評價水環境質量狀況，是環境監測的重要方法之壹，已得到廣泛的應用。自 20 世紀初德國植物學家提出用汙水生物系統法來監測水體有機汙染程度或測定有機汙染物的生物降解以來，利用生物方法監測水環境汙染及評價水環境質量的研究工作十分活躍。該系統經 Liebmann 和津田松苗等人的不斷補充，日趨完善，在歐洲大陸被廣泛用為監測水體汙染的標準。我國自 70 年代以來，隨著環境監測工作的發展，逐步開展了生物監測工作，國家環保局於 1986 年首次頒布了 《生物監測技術規範》(水環境部分) ，該規範列有 22 個監測項目，並對水質生物監測斷面的布設原則、樣品的采集處理、試驗方法、數理統計方法及結果表達都作了統壹規定，使我國生物監測工作走上了正規化的道路。目前，國內外廣泛利用微生物、水生植物、水生動物作為監測生物進行水體監測和評價。
美國的 Cairns (1969) 首次用 PFU 法評價水質，該方法已普遍應用。Cairns et al.(1979) 應用 PFU 法研究了位於美國弗吉利亞的 Smith Mountain 湖中不同受汙區的原生動物群集過程。Shen.Buikema et al.(1986) 用 PFU 原生動物群落對美國壹條接受電鍍廠和生活汙水廠排放的復合廢水的 Cedar Run 河流進行汙染評價。Hart 等利用 PFU 法研究了美國 9 個淡水湖泊在環境壓迫條件下原生動物群落結構和功能繼續保持完整的能力—同化力。經我國原生動物學家、中科院水生生物研究所完善後成為我國首例生物監測的標準方法: 《水質 - 微型生物群落監測—PFU 法》(GB/T12990—91) ，使微型生物監測技術達到了行業應用標準，已在國內得到廣泛的應用。沈韞芬等 (1995) 采用 PFU 法對鴨兒湖氧化塘進行了生物監測並在之後作了壹系列的研究。許木啟等 (1996) 利用原生動物群落結構的綜合指標評價了府河—白洋澱水體的汙染程度和自凈效能等，均取得了良好的效果。寧應之等 (1993) 調查了蘭州市淡水中的原生動物，分析了蘭州市淡水原生動物與生態因子的關系，指出原生動物對水體的汙染情況具有宏觀的指示作用，並確定了部分汙染指示種類，在國外很早就有人試圖用原生動物作為活性汙泥性能或出水質量的指示生物。Curds (1971) 對 6 個處理場中的原生動物群落結構與 BOD 的大致範圍作了觀察，並利用原生動物群落結構的指標來預報水的環境質量，達到 83% 的正確率。Bick(1973) 調查了河川汙染帶原生動物，特別註意研究纖毛蟲類對環境因素的忍受範圍及其數量分布情況，找出壹些敏感和耐汙種類作為水體汙染的指示生物。孫勝利等(2000) 研究了黃河蘭州段浮遊動物種類構成特征，利用其優勢種群原生動物的汙生指數值對水質汙染進行了評價，結果表明黃河蘭州段水質屬於 βms - αms 汙染級，以有機物為主要汙染特征。
總之，水質變化對水生生物群落的影響通常表現在生物群落結構的變化和功能的改變兩個方面。結構變化的標誌，如群落組成成分的缺損、組成生物群落的種類和種群數量的增減，某些有指示價值的種類 (如對某種汙染有耐性或敏感的種類) 的出現或消失，生物自養—異養程度的變化等。群落功能變化的標誌表現在生產力高低程度的改變。群落中種群的多樣性是反應群落功能的生物學特征。多樣性大的群落，具有更復雜的營養通道，更多的營養鏈和側鏈，與密度有關的種群控制機能可通過多途徑起作用，群落的穩定性也就越大。壹般情況下，自然生物群落往往由較多個體數的少數種和較少個體數的多數種組成，當環境汙染後將導致群落中生物種類減少，降低種間競爭的相互作用，使留下的面汙種類的個體數增多，以致受汙染環境中群落的多樣性比正常環境內少，而其重復性高。因此，利用水生生物群落結構的變化可作為評價水質的生物學指標。
目前，關於礦區塌陷塘浮遊生物群落構成特征的研究國內外尚未見文獻報道。煤礦區塌陷塘與壹般湖泊有很大的差別，這就為研究塌陷塘浮遊生物群落的構成特征提供了天然的實驗基地。因此，開展塌陷塘和非礦區湖泊浮遊生物群落構成特征的研究具有重要的理論意義和實踐意義: ①摸清礦區塌陷塘浮遊生物群落的生態現狀，為開發、利用塌陷塘資源，實現社會經濟與環境的可持續發展提供決策依據; ②通過浮遊生物群落對周邊脅迫因子的響應及反饋機制的研究，探討生態系統的退化機制與途徑，從而為塌陷塘養殖業的可持續發展和生態保護策略提供理論依據。