淺析水環(huán)境中生物檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

陳艷

摘 要：生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用原則是當(dāng)水環(huán)境污染物還沒(méi)有達(dá)到危害生態(tài)系統(tǒng)的程度時(shí)，快速、高效的監(jiān)測(cè)出有害物質(zhì)，避免出現(xiàn)水環(huán)境污染問(wèn)題$對(duì)此，本文首先介紹了幾種常見(jiàn)的生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，然后對(duì)其在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：水環(huán)境；生物檢測(cè)技術(shù)；應(yīng)用

水環(huán)境監(jiān)測(cè)是水環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)，其目的是通過(guò)對(duì)水體的環(huán)境變化進(jìn)行定量的調(diào)查， 全面及時(shí)掌握水環(huán)境質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化特征， 為水資源的保護(hù)、水環(huán)境的管理以及水污染的防治提供可靠的依據(jù)。傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)方法主要是物理和化學(xué)方法。目前，傳統(tǒng)的理化監(jiān)測(cè)，無(wú)論在成本還是效率上，已不能滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)的需要；再者，理化分析只能對(duì)化學(xué)物精確定量，卻不能反映其對(duì)生物體的效應(yīng)。鑒于此，針對(duì)水環(huán)境中生物檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用具有重要的研究意義。

1 生物監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)

生態(tài)環(huán)境受到污染后，生物生長(zhǎng)也會(huì)受到影響，將生物監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用在環(huán)境管理中，能夠取得顯著的效果。生物在生長(zhǎng)期間受環(huán)境影響嚴(yán)重，如果周圍環(huán)境中含有污染物質(zhì)，生物物種可能會(huì)出現(xiàn)病變或者基因突變的情況，但環(huán)境污染問(wèn)題通常是在小范圍內(nèi)發(fā)生，在選擇取樣檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，要考慮實(shí)際情況，根據(jù)可能造成的環(huán)境污染，有針對(duì)性的選擇測(cè)試點(diǎn)，這種能夠確保結(jié)果與實(shí)際情況相吻合。生物檢測(cè)能夠反映一段時(shí)間內(nèi)的環(huán)境變化情況，幫助環(huán)保工作人員明確檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)存在的污染物質(zhì)種類，有針對(duì)性的開(kāi)展治理工作。例如，在對(duì)水體進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以對(duì)內(nèi)部生物生長(zhǎng)情況進(jìn)行檢驗(yàn)，這樣所得到的結(jié)果更全面。開(kāi)展生物監(jiān)測(cè)不能局限于檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的物種，更要結(jié)合周邊環(huán)境情況來(lái)進(jìn)行，生態(tài)環(huán)境影響是相互的。

2 生物監(jiān)測(cè)在水環(huán)境中的應(yīng)用

2.1 群落監(jiān)測(cè)

群落監(jiān)測(cè)主要用來(lái)收集自然生態(tài)群落結(jié)構(gòu)和功能信息、評(píng)價(jià)環(huán)境狀況和預(yù)測(cè)未來(lái)可能出現(xiàn)的變化。群落監(jiān)測(cè)可利用環(huán)境中的生物信息反映生態(tài)系統(tǒng)受到的污染狀況。因此，群落監(jiān)測(cè)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著十分巨大的作用。群落監(jiān)測(cè)的具體內(nèi)容可分為以下兩個(gè)方面。

1.水環(huán)境評(píng)價(jià)

生物監(jiān)測(cè)在水體環(huán)境的總體評(píng)價(jià)中具有較大的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)研究水生生物群落和種類的變化情況，可了解水體質(zhì)量長(zhǎng)、短期的變化情況。比如在20世紀(jì)90年代，歐洲部分國(guó)家的水庫(kù)遭受了嚴(yán)重的植物營(yíng)養(yǎng)素污染，當(dāng)時(shí)通過(guò)研究水庫(kù)中不同時(shí)期生物的種類和組成，了解了水體的變化情況，促使水庫(kù)的凈化過(guò)程得到了加速，并對(duì)水庫(kù)功能的應(yīng)用造成了影響；萊茵河流經(jīng)歐洲多國(guó)，一直以來(lái)污染嚴(yán)重，河中生物幾近滅絕，但通過(guò)歐洲各國(guó)的不斷努力，逐漸提升了該河的水體質(zhì)量，在河道中又出現(xiàn)了原先的生物。水生生物的指示作用較為明顯，既可宏觀顯示環(huán)保措施的成效，又可以讓人們了解環(huán)境質(zhì)量。

2.水域宏觀規(guī)劃

水生指示生物會(huì)隨環(huán)境的變化而出現(xiàn)一定的反應(yīng)，以此可掌握水體的質(zhì)量和類型，應(yīng)將其有針對(duì)性地利用起來(lái)。比如，如果水體中生長(zhǎng)著較為旺盛的藻類，就可以放養(yǎng)一些鰱魚(yú)、羅非魚(yú)等魚(yú)種。此類魚(yú)的餌料主要為藻類。這樣不僅可增加魚(yú)的產(chǎn)量，還能逐步減輕水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度，同時(shí)，也可以減少餌料的投入量。通過(guò)觀察和監(jiān)測(cè)水體中水生生物的群落結(jié)構(gòu)，了解相應(yīng)水域水體的類別和性質(zhì)，可宏觀規(guī)劃水域，確定水體的相應(yīng)功能，最終達(dá)到合理劃分水域功能的目的。

2.2 生物測(cè)試的應(yīng)用

生物測(cè)試指的是通過(guò)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方法，研究和監(jiān)測(cè)環(huán)境污染對(duì)生物的影響情況，以便評(píng)價(jià)水體的質(zhì)量和受污染狀況。它主要分為兩類應(yīng)用：①監(jiān)測(cè)水中植物營(yíng)養(yǎng)素和生長(zhǎng)刺激素的狀況；②監(jiān)測(cè)廢水對(duì)生物產(chǎn)生的毒性。在宏觀和非定量評(píng)價(jià)中，經(jīng)常應(yīng)用到的是群落監(jiān)測(cè)，但在監(jiān)測(cè)水體的質(zhì)量和受污染狀況時(shí)，主要依據(jù)生物測(cè)試。生物測(cè)試具體分為以下兩方面。

1.生物傳感器

生物傳感器應(yīng)用了固定化細(xì)胞核和固定化酶技術(shù)，將生物學(xué)元件作為功能性識(shí)別元件，并按照一定規(guī)律將以識(shí)別和感知為目的被測(cè)物轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的信號(hào)。它的工作原理是在生物組分與待測(cè)對(duì)象之間生成相互作用，借助于電子組分檢出待測(cè)對(duì)象，并對(duì)其轉(zhuǎn)化，最終成為可以測(cè)量的電子信號(hào)。通常情況下，可以將生物傳感器劃分為多種類型，比如細(xì)胞傳感器、免疫傳感器和DNA傳感器等，這樣劃分的依據(jù)是識(shí)別元件構(gòu)成材料的差異。

2.制訂環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)

在水環(huán)境中生長(zhǎng)的生物個(gè)體因食物鏈和生長(zhǎng)需要，會(huì)在水環(huán)境中積累各種成本。在生物測(cè)試應(yīng)用中制訂水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須將污染物在生物體內(nèi)的累積對(duì)生物生理機(jī)能和遺傳效應(yīng)產(chǎn)生的毒害納入考慮范圍內(nèi)。目前，我們已經(jīng)在飲用水中分離和鑒定了超過(guò)2000種有機(jī)化合物，但采用理化監(jiān)測(cè)無(wú)法識(shí)別這些化合物對(duì)人體的危害。而通過(guò)應(yīng)用生物監(jiān)測(cè)技術(shù)合理選擇受試生物和監(jiān)測(cè)條件，制訂出的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)更加合理、嚴(yán)格。此外，還可結(jié)合不同的水體，對(duì)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行差異化的制訂。

2.3 具體技術(shù)的應(yīng)用

1.微生物監(jiān)測(cè)法

微生物群落監(jiān)測(cè)法是發(fā)展應(yīng)用較早的生物監(jiān)測(cè)方法，主要是監(jiān)測(cè)微型生物、含細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物等。在水環(huán)境中出現(xiàn)的物種頻率或者相對(duì)數(shù)量，然后通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算統(tǒng)計(jì)得出的分布指數(shù)，以此為指標(biāo)評(píng)價(jià)水污染程度。研究人員通過(guò)利用聚氨酯塑料塊為基質(zhì)，采集水體中的微型生物，然后統(tǒng)計(jì)分析收集到的微生物群落各種參數(shù)，以評(píng)價(jià)水質(zhì)的污染狀況。我國(guó)研究人員通過(guò)對(duì)微生物群落監(jiān)測(cè)法進(jìn)行修正和改進(jìn)，提出了與化學(xué)監(jiān)測(cè)參數(shù)有顯著相關(guān)性的四個(gè)生物學(xué)參數(shù)，即原生動(dòng)物種數(shù)、植鞭毛蟲(chóng)百分比、多樣性指數(shù)和異養(yǎng)性指數(shù)，發(fā)展和建立適用于我國(guó)生態(tài)環(huán)境的微生物群落監(jiān)測(cè)方法，并成為我國(guó)第一個(gè)自行制訂的生物監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。另外，通過(guò)改進(jìn)微生物監(jiān)測(cè)裝置，采用瓶裝聚氨酯泡沫塑料塊消除海洋潮汐流和環(huán)流的影響，能夠有效監(jiān)測(cè)海水環(huán)境中的微型生物。

隨著微生物群落監(jiān)測(cè)法的發(fā)展，數(shù)學(xué)分析在微生物群落監(jiān)測(cè)法發(fā)揮的作用也越來(lái)越明顯。數(shù)學(xué)分析以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展有利于在更大范圍內(nèi)揭示生物群落參數(shù)的變化規(guī)律，使微生物群落監(jiān)測(cè)法的使用范圍更加廣泛，而且還能夠保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的精確性。

2.發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測(cè)法

發(fā)光細(xì)菌法是一種發(fā)展比較成熟的生物監(jiān)測(cè)方法，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測(cè)中。通過(guò)發(fā)光細(xì)菌，能夠監(jiān)測(cè)出水樣中大部分有毒物質(zhì)。研究人員利用費(fèi)氏弧菌的細(xì)胞發(fā)光特性，設(shè)計(jì)出一種水質(zhì)毒性檢測(cè)儀，可用來(lái)測(cè)定水環(huán)境污染物綜合毒性水平，并且通過(guò)選用遺傳改造的發(fā)光細(xì)菌Acinetobactersp.RecA作為指示物種，建立起污染物遺傳毒性快速檢測(cè)方法，通過(guò)這一方法，能夠在3h內(nèi)獲得毒性評(píng)價(jià)結(jié)果。發(fā)光細(xì)菌法在有機(jī)物及重金屬等毒性物質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，但其本身也存在操作繁瑣、誤差較大等問(wèn)題。電子技術(shù)的發(fā)展為發(fā)光細(xì)菌法的研究和應(yīng)用提供了保證，結(jié)合熒光光度法、紫外分光光度法等儀器方法以及基因操作技術(shù)，發(fā)光細(xì)菌法將有更加廣泛的發(fā)展和應(yīng)用空間。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著工業(yè)用水、生活用水、農(nóng)業(yè)用水不合理使用和排放的現(xiàn)象越來(lái)越多，水環(huán)境污染也越來(lái)也嚴(yán)重，水體監(jiān)測(cè)和治理已經(jīng)逐漸成為環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)。在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，常見(jiàn)的生物監(jiān)測(cè)技術(shù)有微生物監(jiān)測(cè)技術(shù)、發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測(cè)技術(shù)、生物行為反應(yīng)監(jiān)測(cè)技術(shù)以及動(dòng)物監(jiān)測(cè)技術(shù)，在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況合理選擇具體的生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，確保其適用性和合理性，這樣才能更加高效、準(zhǔn)確的判斷出水體污染情況。

參考文獻(xiàn)

[1]劉允，解鑫.水體生物毒性檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展綜述[J].凈水技術(shù)，2013，32（5）：5-10.

[2]王亞星，羅湘南，劉瀟等.水環(huán)境中生物毒性污染物檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用[J].河北企業(yè)，2015，（5）：136-138.

[3]馬原.生物監(jiān)測(cè)在水環(huán)境中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2016，（12）：105-105.endprint