一、什么是生物性污染物

生物性污染物是指能夠引起人類或其他生物體疾病或不適的微生物、寄生蟲、毒素等有機(jī)物質(zhì)，它們主要來源于人類活動(dòng)、動(dòng)植物排泄物、醫(yī)療廢棄物、工業(yè)廢水等。生物性污染物包括細(xì)菌、病毒、真菌、藻類、原生動(dòng)物、寄生蟲等，其中一些是致病性的，如大腸埃希氏菌、霍亂弧菌、諾如病毒等，它們可以通過水源傳播給人類或其他生物體，造成感染或中毒。

二、為什么要監(jiān)測生物性污染物

生物性污染物對水環(huán)境和人類健康的危害是不容忽視的。首先，生物性污染物會(huì)破壞水體的自凈能力，消耗溶解氧，降低水質(zhì)，影響水生態(tài)系統(tǒng)的平衡。其次，生物性污染物會(huì)威脅飲用水安全，導(dǎo)致水源性疾病的發(fā)生和流行，如霍亂、傷寒、肝炎等。再次，生物性污染物會(huì)影響農(nóng)業(yè)灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖的質(zhì)量和效益，降低農(nóng)產(chǎn)品和水產(chǎn)品的安全性和營養(yǎng)價(jià)值。最后，生物性污染物會(huì)影響水資源的利用和保護(hù)，增加水處理的成本和難度，限制水資源的可持續(xù)利用。  

因此，監(jiān)測生物性污染物是保障水環(huán)境質(zhì)量和人類健康安全的重要手段。通過監(jiān)測生物性污染物，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)警水體中的微生物污染情況，評估水體中的微生物風(fēng)險(xiǎn)等級，制定有效的防治措施和應(yīng)急方案，保障飲用水源和其他用水安全。

三、如何監(jiān)測生物性污染物

目前，監(jiān)測生物性污染物主要有兩種方式：離線監(jiān)測和在線監(jiān)測。離線監(jiān)測是指將采集的水樣送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析檢測，采用傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)法或現(xiàn)代的分子生物學(xué)方法。離線監(jiān)測具有較高的準(zhǔn)確度和靈敏度，但也存在一些缺點(diǎn)，如耗時(shí)長、費(fèi)用高、樣品易變質(zhì)、不能實(shí)時(shí)反映水體變化等。

在線監(jiān)測是指在現(xiàn)場或近現(xiàn)場對水樣進(jìn)行自動(dòng)化或半自動(dòng)化的分析檢測，采用基于光學(xué)、電化學(xué)、聲學(xué)或磁學(xué)等原理的傳感器技術(shù)。在線監(jiān)測具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、連續(xù)性好、費(fèi)用低、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些挑戰(zhàn)，如干擾因素多、穩(wěn)定性差、特異性低、標(biāo)準(zhǔn)缺乏等。

近年來，隨著生物傳感技術(shù)的發(fā)展，生物性污染物在線監(jiān)測技術(shù)得到了快速的進(jìn)步和應(yīng)用。生物傳感技術(shù)是指利用生物分子或細(xì)胞等具有特異性識別能力的生物組分，與物理或化學(xué)信號轉(zhuǎn)換器相結(jié)合，構(gòu)成能夠?qū)δ繕?biāo)物質(zhì)進(jìn)行靈敏檢測的生物傳感器。生物傳感器可以根據(jù)不同的識別元件和信號轉(zhuǎn)換器的類型，分為酶傳感器、抗體傳感器、核酸傳感器、細(xì)胞傳感器等。生物傳感器具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、響應(yīng)快、可定量等特點(diǎn)，適合用于生物性污染物在線監(jiān)測。

四、我國河流生物性污染物在線監(jiān)測的現(xiàn)狀和展望

我國是一個(gè)水資源匱乏的國家，水環(huán)境保護(hù)和水資源利用面臨著巨大的壓力和挑戰(zhàn)。我國河流中存在著多種多樣的生物性污染物，如大腸菌群、大腸埃希氏菌、諾如病毒等，它們對人類健康和水資源安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。為了有效地監(jiān)測和控制河流中的生物性污染物，我國政府和科研機(jī)構(gòu)在近年來投入了大量的人力和財(cái)力，開展了一系列的研究和示范工作。

例如，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“水體污染控制與治理”重點(diǎn)專項(xiàng)中，有一個(gè)子課題是“長江黃河生物性污染物在線監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)與業(yè)務(wù)示范”。該課題旨在研究長江黃河不同功能水體總大腸菌群、大腸埃希氏菌、諾如病毒等介水生物性污染物風(fēng)險(xiǎn)識別、評估與定性定量篩查技術(shù)，篩查包括常規(guī)污染和突發(fā)性應(yīng)急生物性污染事故的重點(diǎn)控制斷面，提出生物性污染物優(yōu)控清單；基于高風(fēng)險(xiǎn)生物性污染物設(shè)計(jì)特異性靶標(biāo)，研發(fā)基于生物傳感的非接觸式、抗水流水質(zhì)波動(dòng)和復(fù)雜流域基質(zhì)干擾的高靈敏性、高穩(wěn)定性、高特異性的原位自動(dòng)檢測技術(shù)；結(jié)合新一代人工智能，開發(fā)針對不同功能水體生物性污染物在線智能監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)，研制在線監(jiān)測智能成套設(shè)備；建立業(yè)務(wù)化應(yīng)用平臺，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化運(yùn)行；在長江黃河不同功能水體開展應(yīng)用示范。

該課題的考核指標(biāo)包括：編制長江黃河流域高風(fēng)險(xiǎn)生物性污染物清單1份；突破基于特異性靶標(biāo)高靈敏、抗干擾的生物性污染物生物傳感在線監(jiān)測技術(shù)，重復(fù)性大于95%；研制高風(fēng)險(xiǎn)典型生物性污染物在線監(jiān)測儀器設(shè)備原型機(jī)2臺，實(shí)現(xiàn)20種以上介水病原微生物（包括大腸埃希氏菌、霍亂弧菌、諾如病毒等）的在線監(jiān)測，檢測限不高于1個(gè)/L，單次測量時(shí)間小于20分鐘，儀器平均無故障運(yùn)行時(shí)間（MTBF）不少于720小時(shí)，特異性大于80%；提交行業(yè)部門在線監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范（建議稿）2個(gè)；建立長江黃河生物性污染物在線監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)平臺2個(gè)，在不少于10個(gè)國控?cái)嗝婊蚴】財(cái)嗝孢M(jìn)行業(yè)務(wù)化示范運(yùn)行，并提供1年以上業(yè)務(wù)化穩(wěn)定運(yùn)行記錄及應(yīng)用示范報(bào)告。

該課題的研究和示范工作，對于提高我國河流生物性污染物在線監(jiān)測的水平和能力，保障長江黃河流域水環(huán)境質(zhì)量和人類健康安全，具有重要的意義和價(jià)值。

除了該課題外，我國還有一些其他的研究和示范工作，也在推動(dòng)河流生物性污染物在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。例如，中國環(huán)境監(jiān)測總站在全國范圍內(nèi)建立了城市空氣日報(bào)、城市飲用水日報(bào)、城市地表水日報(bào)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布平臺，其中城市地表水日報(bào)包括了對大腸菌群、總大腸菌群、耐熱大腸菌群等生物性污染物的監(jiān)測數(shù)據(jù)。梅特勒-托利多公司開發(fā)了一種基于熒光法的TOC分析儀和在線微生物檢測儀，可以連續(xù)測量系統(tǒng)中水的TOC，監(jiān)測水系統(tǒng)中的微生物濃度，幫助用戶對污染事件做出即時(shí)反應(yīng)。央視新聞客戶端報(bào)道了黎巴嫩海洋學(xué)家對日本核污染水排海對人類和地球的危害無法預(yù)測的看法，指出生物性污染物會(huì)通過“生物富集效應(yīng)”在食物鏈中累積，影響所有海洋生物或任何生物體的行為。

從上述的一些例子可以看出，我國河流生物性污染物在線監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展和成果，但也還存在一些問題和挑戰(zhàn)，如監(jiān)測項(xiàng)目和范圍不夠全面和廣泛，監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備不夠成熟和穩(wěn)定，監(jiān)測數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)不夠準(zhǔn)確和統(tǒng)一，監(jiān)測結(jié)果和應(yīng)用不夠及時(shí)和有效等。因此，在未來的工作中，還需要加強(qiáng)河流生物性污染物在線監(jiān)測技術(shù)的研究和創(chuàng)新，完善河流生物性污染物在線監(jiān)測技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，推廣河流生物性污染物在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用和示范，提高河流生物性污染物在線監(jiān)測技術(shù)的水平和能力。

五、總結(jié)

河流生物性污染物在線監(jiān)測是保障水環(huán)境質(zhì)量的重要手段，也是水資源利用和保護(hù)的重要基礎(chǔ)。隨著生物傳感技術(shù)的發(fā)展，河流生物性污染物在線監(jiān)測技術(shù)得到了快速的進(jìn)步和應(yīng)用，但也還存在一些問題和挑戰(zhàn)，需要進(jìn)一步的研究和創(chuàng)新。

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