生物監(jiān)測技術在水環(huán)境工程中的應用及研究

朱燦文 李思龍

摘要：近年來，我國工業(yè)體系不斷完善，經(jīng)濟發(fā)展水平穩(wěn)步提高，但水環(huán)境污染仍然比較嚴重，引起廣泛關注，對水環(huán)境監(jiān)測的要求也逐步提高。然而，傳統(tǒng)的物理監(jiān)測技術和化學監(jiān)測技術都存在一定的局限性，難以準確調查和客觀評價水環(huán)境的變化。因此，開發(fā)和推廣生物監(jiān)測新技術是提高水環(huán)境監(jiān)測質量的主要途徑。本文主要針對生物監(jiān)測技術在水環(huán)境工程中的應用進行簡要分析。

關鍵詞：生物監(jiān)測;技術;水環(huán)境;應用

1生物監(jiān)測技術概述

1.1生物監(jiān)測的內涵

利用生物個體、種群或群落對環(huán)境污染或變化所產生的反應闡明環(huán)境污染狀況，從生物學角度為環(huán)境質量的監(jiān)測和評價提供依據(jù)。生物監(jiān)測技術來源于20世紀70年代對水污染及生物監(jiān)測及研究。美國的《水和廢水質量的生物監(jiān)測會議論文集》就有提到利用水生物監(jiān)測技術監(jiān)測各類水生生物，是研究水污染關系的重要依據(jù)。

1.2生物監(jiān)測技術的原理

生物監(jiān)測技術是利用個體對環(huán)境變化的影響來監(jiān)測和評估環(huán)境的污染情況。生物監(jiān)測技術在水環(huán)境工程中的應用是利用各類水生生物對環(huán)境變化的影響來監(jiān)測和評估環(huán)境污染情況。它利用了毒性學方法和生態(tài)學方法的原理來實現(xiàn)對水生生物的監(jiān)測。生物監(jiān)測技術相對于傳統(tǒng)的物理監(jiān)測與化學監(jiān)測方法而言，具有較高的安全性和實用性優(yōu)勢。理論上，它是對傳統(tǒng)的物理監(jiān)測法與化學監(jiān)測法的延伸和補充。主要用于環(huán)境監(jiān)測與評價。毒理學原理在測定有毒物質在環(huán)境中的毒性作用方面有著明顯的應用優(yōu)勢。生物監(jiān)測技術可以分析水環(huán)境中污染物的綜合毒性，反應水環(huán)境污染問題。動態(tài)化的監(jiān)測過程能夠反應水環(huán)境長期污染情況，提供更加精準、真實的監(jiān)測數(shù)據(jù)及環(huán)境污染的信息依據(jù)。它在綜合環(huán)境評價中能夠客觀真實的反映水環(huán)境中存在的各方面的污染問題，可用于預測和治理水環(huán)境污染的客觀理論依據(jù)。根據(jù)當前生物監(jiān)測技術在我國水環(huán)境工程中的應用情況來看，生物監(jiān)測技術對當前生態(tài)系統(tǒng)中未被污染的區(qū)域的危害能夠起到一定的預測作用，預防水生態(tài)環(huán)境遭到污染和破壞。由此可見，生物監(jiān)測技術在水環(huán)境工程中的應用對維持長期有效的環(huán)境保護意義深遠。

1.3生物監(jiān)測技術在水環(huán)境工程中的應用作用

生物監(jiān)測技術可以綜合性的監(jiān)測水環(huán)境，監(jiān)測過程可以體現(xiàn)動態(tài)化和實時性。將生物監(jiān)測技術應用到水環(huán)境工程中，有助于提高水環(huán)境監(jiān)測的效率，及時獲取水環(huán)境中生物物質變化的進程，掌握系統(tǒng)、完整化的生物變化過程?；趯ι锉O(jiān)測信息的分析，還可以有效預見水環(huán)境的變化，通過前期污染預測可能發(fā)生的水體污染問題，起到預報環(huán)境污染的作用。傳統(tǒng)的物理監(jiān)測法及化學監(jiān)測法對水環(huán)境細微的變化監(jiān)測效果不明顯，而生物監(jiān)測技術能夠更加敏感地捕捉到水環(huán)境細微的變化，從污染前期預測細小的污染經(jīng)過長期的積累后演變的結果，起到預報污染變化的作用。對一些具有長期危害且其危害大、毒性范圍小的水污染，生物監(jiān)測技術的成本低、效率高。在廣泛的監(jiān)測水環(huán)境污染問題時，有助于降低水環(huán)境監(jiān)測成本的作用。

2水環(huán)境工程中的監(jiān)測內容

水環(huán)境工程中監(jiān)測的主要內容為動物、植物、微生物在環(huán)境中的分布、生長、發(fā)育狀況指標、生態(tài)系統(tǒng)變化及其與環(huán)境污染的關系。生物監(jiān)測法是測定環(huán)境污染物毒性的有效方法。對動物、植物及微生物的群落生態(tài)、個體生態(tài)、攜帶的毒性、致突變因素、體內殘留物等指標的測定，是了解水環(huán)境污染情況的重要依據(jù)。生物監(jiān)測獲得的監(jiān)測信息能夠更加確切的反映污染因子對人和生物的危害及環(huán)境污染的綜合影響。在環(huán)境污染物較低的情況下，利用某些生物對特定污染物的敏感性，對水環(huán)境污染危害人體做早期的診斷和預測。由于生物監(jiān)測技術不能獲得理化監(jiān)測那樣具體準確的數(shù)據(jù)，為了更加全面、準確地評價水環(huán)境質量，生物監(jiān)測技術在水環(huán)境工程中應用時可以結合理化監(jiān)測技術及其數(shù)據(jù)，將理化監(jiān)測數(shù)據(jù)作為生物監(jiān)測結果的補充，來評價生物反應現(xiàn)象。

3生物監(jiān)測技術的應用

3.1微生物群落監(jiān)測技術

通常，水中分布著大量的原生動物、細菌、藻類等，為微生物的繁殖提供了良好的外部環(huán)境。如果水環(huán)境受到污染，就會影響微生物的繁殖。因此，微生物群落監(jiān)測技術在水環(huán)境監(jiān)測中得到了廣泛的應用。通過監(jiān)測水環(huán)境中各種微生物種類的出現(xiàn)頻率或相對數(shù)量，可以評價水污染的程度。在特定條件下，該技術可以輔助監(jiān)測人員預測未來一定時期內的水環(huán)境變化。隨著生物監(jiān)測技術體系的逐步完善，生物群落監(jiān)測技術的應用前景更加廣闊。如在海洋環(huán)境監(jiān)測中，可應用微生物群落監(jiān)測技術，采用瓶裝聚氨酯泡沫塊，有效消除海洋環(huán)流和潮汐對監(jiān)測精度的影響。

3.2生物行為反應監(jiān)測技術

生物行為反應監(jiān)測技術可以根據(jù)特定生物在水環(huán)境中的行為反應來評價水污染的程度和種類，鎖定水污染的范圍。在水環(huán)境中，當污染物濃度超過一定指標時，一些生物會在短時間內發(fā)生反應。以斑馬魚為例，它是一種對水質極其敏感的熱帶淡水魚。如果水環(huán)境受到嚴重污染，它會迅速做出劇烈的行為反應，如呼吸不規(guī)律加速、鰓活動異常或死亡。斑馬魚的反應越強烈，水污染就越嚴重。目前，斑馬魚是監(jiān)測水污染的重要指標。

3.3發(fā)光細菌監(jiān)測技術

細菌廣泛存在于水環(huán)境中。監(jiān)測水環(huán)境中的細菌類型、數(shù)量，在評價水環(huán)境的安全性方面有著重要的應用價值。目前，我國的細菌監(jiān)測技術已經(jīng)相當成熟。細菌監(jiān)測技術的成熟性確保了水環(huán)境安全性監(jiān)測的有效性。發(fā)光細菌技術利用一些細菌細胞的發(fā)光特性來監(jiān)測污染物及其殘余遺傳毒性。該技術通過生物毒性探測器實現(xiàn)水環(huán)境細菌毒性的監(jiān)測。生物毒性探測器具有毒性監(jiān)測效率快、結果精準、操作方便等應用優(yōu)勢。采用生物毒性探測器，最快可在 3 小時內獲得水環(huán)境細菌及毒性監(jiān)測結果。

3.4底棲和兩棲監(jiān)測技術

底棲、兩棲動物數(shù)量是生物監(jiān)測水質的重要指標。底棲、兩棲動物對生存的水環(huán)境要求極高。底棲和兩棲監(jiān)測技術是通過監(jiān)測底棲、兩棲生物的生理、行為等指標來評價水質及水環(huán)境污染問題的。主要指標有 Saprobic 指標和 BI 指標兩類。底棲和兩棲動物的監(jiān)測指標是完整評價水環(huán)境變化的重要指標。

4應用前景分析

生物監(jiān)測技術在水環(huán)境工程中的應用有監(jiān)測水環(huán)境污染動態(tài)、預測污染發(fā)展情況、降低水環(huán)境監(jiān)測成本、提高水環(huán)境監(jiān)測效率和質量的作用。它的應用優(yōu)勢及其作用決定了其在未來有廣闊的市場前景。未來，水環(huán)境監(jiān)測將廣泛面向水環(huán)境展開，來提高水環(huán)境污染的監(jiān)測和保護。生物監(jiān)測技術成本低、易操作、毒性小、適用范圍廣，又能提供實時的監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結果預測未來污染情況。對水環(huán)境的監(jiān)測是水環(huán)境污染治理的必然條件。未來，隨著生物監(jiān)測技術水平的提升，生物監(jiān)測技術將應用到解決更加復雜的水環(huán)境系統(tǒng)工程問題。它能為環(huán)境治理提供客觀、精準的治理依據(jù)，在復合污染嚴重的水環(huán)境綜合治理中發(fā)揮更加重要的作用。

5結束語

綜上所述，生物監(jiān)測技術作為水環(huán)境綜合毒性評價的關鍵監(jiān)測技術，其應用前景十分廣闊。因此，為了充分發(fā)揮水環(huán)境監(jiān)測的技術效率，不斷提高水環(huán)境監(jiān)測的質量，應加強生物監(jiān)測技術的研究與開發(fā)，盡快解決生物監(jiān)測技術不能準確定量分析的問題，探索適合我國國情的生物監(jiān)測技術應用模式，進一步完善我國生物監(jiān)測技術體系。

參考文獻

[1]生物監(jiān)測技術在水環(huán)境工程中的應用及研究[J].王軍.資源節(jié)約與環(huán)保.2020（01）

[2]生物監(jiān)測技術在水環(huán)境工程中的應用及研究[J].吳芳.居舍.2019（25）

[3]基于生物監(jiān)測技術在水環(huán)境中的應用及研究[J].李民峰，李俊萱.低碳世界.2019（08）