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天博体育环境DNA检测、查水质“指纹”……这些水利“黑科技”超给力

发布时间: 2024-09-08 次浏览

  天博体育环境DNA检测、查水质“指纹”……这些水利“黑科技”超给力本周是第三十七届“中国水周”,今年活动主题是“精打细算用好水资源,从严从细管好水资源”。管好水资源,需要发挥科技的力量。通过采集江里的一杯水进行检测,就能知道江里有没有江豚,这种方法被称为“环境DNA”检测。

  在湖南岳阳,生态环境监测人员正在准备采集水环境样本,通过环境DNA技术,对长江岳阳段和洞庭湖的水生生物资源现状进行分析。

  过去,对江豚、鱼类等水生生物的检测主要依靠人工观测,不仅费时费力,观测出来的数据也不精准。环境DNA技术是一种新兴的生物监测方法,即使在江豚密度较低的情况下,也能够实现高频次、多范围的有效监测。在中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室里,科研人员向记者展示了采集到的江豚DNA片段,并与数据库进行了比对。

天博体育环境DNA检测、查水质“指纹”……这些水利“黑科技”超给力(图1)

  中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室副主任 赵晓丽:我们刚刚获得的实验结果和数据库进行了一个对比,和数据库中江豚的DNA特征相似度达到(超过)了百分之九十七,这说明这个水域里面有江豚活动和生活过的痕迹。

  环境DNA监测,是通过采集游离在水体中的生物DNA,包括体液、脱落的皮肤、排泄物等,揭示水体中可能存在的生物物种。

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  中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室副主任 赵晓丽:环境DNA检测正是利用分子生物学的技术,将生物体向水体中排放的少量DNA进行一个扩增和放大,再通过基因测序的方法获得其中大量的生物学信息,从而实现一个快速高灵敏分析的这样的一个目的。

  江豚是国家一级重点保护野生动物,被誉为“水中大熊猫”,对于长江流域水生态系统健康具有极强的指示作用。

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  湖南省洞庭湖生态环境监测中心主任 李本超:过去(江豚)主要集中在(长江)三江口一带,现在湘江流域都发现了江豚的踪影,江豚的数量达到了160多头,较以前有了较大幅度的增加。底栖动物物种数也在逐年增加,目前达到50多种。

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  长江江豚对生存环境要求高,需要丰富的食物支撑,由此也可判断出该水域有着丰富的鱼类、无脊椎动物、浮游动物等水生生物,类似环境DNA检测这样的科技手段正在长江环境保护和修复中,发挥着更大的作用。

天博体育环境DNA检测、查水质“指纹”……这些水利“黑科技”超给力(图5)

  中国环境科学研究院首席科学家 国家长江生态环境保护修复联合研究中心副主任 宋永会:治理水污染,保护水环境是一项系统工程,通过科技创新解决难点问题,提供综合方案,支撑了长江保护修复攻坚战,提升了水生态环境治理体系和治理能力现代化水平。

  科技创新不仅帮助我们监测水生态,也用来监管水环境。水质指纹污染溯源技术就是这样一项水环境监管技术,被称为水环境治理的“福尔摩斯”。它是如何对水质进行监管的?

  在中国环境科学研究院的实验室里,科研人员正在为记者演示一个特殊的实验:科研人员收集了3份不同污染源的废水样本,分别是:煤化工行业废水、农药制造废水和城镇生活废水。记者随机地挑选出一种废水样本交给另一组科研人员检测。为了增加实验的难度,实验人员将废水样本加入湖水样本中模拟污染排放。下面我们就看看科研人员怎么利用这种污水指纹的技术,寻根溯源。

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天博体育环境DNA检测、查水质“指纹”……这些水利“黑科技”超给力(图7)

  记者看到,检测出的污水荧光图谱,从形象上来说,和人类的指纹真有几分神似。记者算了一下,这次实验过程持续时间是15分钟,这意味着科学家们根据污水显示的三维荧光图谱,就能很快找到污染源。

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  中国环境科学研究院流域水环境污染综合治理研究中心主任 高红杰:不同的废水有机物的组成是不太相同的天博体育官方平台入口。那么正是因为这些物质存在,所以在做三维荧光光谱的时候,才会出来这些峰值。也就是说每一个废水都具有自己独特的这个荧光光谱。

  去年,四川沱江某小流域高锰酸盐指数出现波动超标现象,如何尽快找到污染源,成为精准治污、改善水质的关键。四川省生态环境科学研究院的专家,依靠水质指纹技术天博体育官方平台入口,最终锁定重点点位。

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  四川省生态环境科学研究院副院长 陈强:咱们应用三维荧光光谱技术,精准地识别了水产养殖尾水、生活污水等污染排放问题,并针对性地开展这个治理和管控,有效地实现了这个流域水质相应指标的持续下降,和这个水质的稳定达标。

  在江苏宜兴,有座全国首个水资源概念厂,如何把污水变废为宝、充分利用资源,戳视频↓去看看概念厂里的设计。

  走进宜兴水资源概念厂,厂区看不见污水、闻不到臭味,设置在一楼的咖啡厅内时不时有客人光顾,墙上“好水不问出处”的标语十分醒目,这“好水”的出处正是经过污水处理厂处理后的水。

天博体育环境DNA检测、查水质“指纹”……这些水利“黑科技”超给力(图10)

  水资源概念厂研发工程师 曹利亚:就像这个展厅内的直饮水,以及泡咖啡的水,都是来源于处理后的尾水。

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  沿着螺旋楼梯来到长长的空中廊桥之上能俯瞰整个水处理区。被处理过的污水,大大优于环太湖流域地方排放标准天博体育官方平台入口。与传统污水处理厂不同,概念厂通过厌氧工艺对污泥进行厌氧消化,厌氧微生物将有机质转化成沼气,可以进行发电。最后产生的营养土,还能用来种菜。

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  水资源概念厂研发工程师 袁志航:我们的有机营养土经过无害化处理后,会在这边进行资源还田,进行资源化利用的尝试。

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  中国环境科学研究院首席科学家 国家长江生态环境保护修复联合研究中心副主任 宋永会:水生态环境管理的思路,由过去的污染治理为主,向水资源、水生态、水环境三水统筹转变。从生态系统整体性和流域系统性出发,全面推进三水统筹,着力实现有河有水、有鱼有草、人水和谐,人民群众对美好生态环境的获得感、幸福感和安全感正在不断提升。

  本周是第三十七届“中国水周”,今年活动主题是“精打细算用好水资源,从严从细管好水资源”。管好水资源,需要发挥科技的力量。

 
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