水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域生物監(jiān)測技術(shù)實踐及優(yōu)勢探討

陸　璐

(新疆維吾爾自治區(qū)水文局，新疆 烏魯木齊 830000)

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水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域生物監(jiān)測技術(shù)實踐及優(yōu)勢探討

陸璐

(新疆維吾爾自治區(qū)水文局，新疆 烏魯木齊 830000)

我國在大力發(fā)展經(jīng)濟的同時，對自然生態(tài)環(huán)境造成了一定程度的破壞，由此導(dǎo)致水環(huán)境污染問題日益嚴重，為此，開展水環(huán)境監(jiān)測工作顯得尤為必要。生物監(jiān)測技術(shù)以其自身所具有的諸多優(yōu)勢，在水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用?；诖它c，首先概括性介紹了生物監(jiān)測技術(shù)與水環(huán)境監(jiān)測，隨后對生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的具體優(yōu)勢進行分析，在此基礎(chǔ)上論述了生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用。期望通過本文的研究能夠?qū)Υ龠M生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用有所幫助。

水環(huán)境監(jiān)測；生物監(jiān)測技術(shù)；優(yōu)勢

1　生物監(jiān)測技術(shù)與水環(huán)境監(jiān)測概述

生物監(jiān)測技術(shù)是指運用生物學(xué)方法，從生物學(xué)角度利用不同生物水平上的指示生物對環(huán)境污染產(chǎn)生的反應(yīng)，對水環(huán)境污染狀況進行監(jiān)測和評價的一種技術(shù)。該技術(shù)需要在人類活動干擾的情況下，測量活體生物表現(xiàn)出來的反應(yīng)靈敏度，具體包括以下方面：細胞健康狀況以及生長、生理、生化方面的變化；活體生物個體與整體的發(fā)育、生長、繁殖的變化；種群數(shù)量、群落發(fā)展、生態(tài)系統(tǒng)進化等。不同生物監(jiān)測技術(shù)反映的生物水平如表1所示。

表1　不同生物水平的生物監(jiān)測技術(shù)匯總表

在水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中，生物監(jiān)測技術(shù)是水環(huán)境生物技術(shù)的重要內(nèi)容，屬于環(huán)境生物學(xué)范疇，是生物科學(xué)與環(huán)境科學(xué)結(jié)合發(fā)展的成果，重點研究水生生物與水環(huán)境之間相互作用肌理與規(guī)律。隨著環(huán)境保護重視程度的不斷提高，環(huán)境監(jiān)測的地位日益凸顯，推動了生物監(jiān)測技術(shù)的快速發(fā)展。在水環(huán)境監(jiān)測中，生物監(jiān)測技術(shù)利用監(jiān)測生物在受人類干擾的水環(huán)境中產(chǎn)生的變化，進而推斷水環(huán)境的污染狀況以及污染程度，預(yù)測污染發(fā)展趨勢。同時，生物監(jiān)測技術(shù)引入了生態(tài)毒理學(xué)，進一步豐富了生物監(jiān)測技術(shù)手段，如監(jiān)測區(qū)域內(nèi)所選水生生物體內(nèi)的毒性物質(zhì)水平、毒性物質(zhì)種類、毒性物質(zhì)數(shù)量等，以及將其與對照地的生物體內(nèi)毒性物質(zhì)相關(guān)特性進行對比分析。

2　生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的具

體優(yōu)勢

與物理監(jiān)測技術(shù)、化學(xué)監(jiān)測技術(shù)相比，生物監(jiān)測技術(shù)能夠更直接、更全面地反映水環(huán)境變化，其應(yīng)用優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1長期性

在水環(huán)境監(jiān)測中，物理、化學(xué)監(jiān)測技術(shù)只能反映取樣期間的水污染情況，而生物監(jiān)測技術(shù)的監(jiān)測對象是長期生活在一定區(qū)域內(nèi)的生物，通過監(jiān)測可反映出該區(qū)域長期的污染狀況。由此可見，生物監(jiān)測技術(shù)可以彌補物理、化學(xué)監(jiān)測限制條件較多、連續(xù)取樣過于繁瑣的不足，實現(xiàn)對水環(huán)境的連續(xù)、動態(tài)監(jiān)測。

2.2多樣性

生物監(jiān)測技術(shù)的監(jiān)測范圍廣，能夠監(jiān)測到傳統(tǒng)物理、化學(xué)分析方法難以檢測到的外源性化學(xué)物質(zhì)，以及該物質(zhì)對生物物種的影響，從而判斷外源性化學(xué)物質(zhì)對水環(huán)境帶來的細微變化。

2.3綜合性

在水環(huán)境中，生物會同時接觸多種污染物，這些污染物混合起來可能產(chǎn)生協(xié)同作用，增大對水環(huán)境的危害程度。而應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)能夠綜合、全面地反映污染混合物對水環(huán)境產(chǎn)生的效應(yīng)。

2.4靈敏性

若水環(huán)境中侵入低濃度或痕量污染物，生物會迅速作出反應(yīng)，在特性上產(chǎn)生變化，通過監(jiān)測生物的變化，進而幫助監(jiān)測人員及時發(fā)現(xiàn)污染源，加強污染源防治。與物理、化學(xué)監(jiān)測技術(shù)相比，生物監(jiān)測技術(shù)具備較強的靈敏性，可快速監(jiān)測出新污染源。

2.5全面性

物理、化學(xué)監(jiān)測技術(shù)僅適用于特定條件下的污染物含量、類別檢測，而生物監(jiān)測技術(shù)能夠在完全的自然條件下，監(jiān)測多種污染物混合作用對生物產(chǎn)生的影響，為水環(huán)境評價提供更加全面、客觀的依據(jù)。

2.6多功能性

生物監(jiān)測的功能更加多樣化，既可以監(jiān)測一種生物受多種污染物影響產(chǎn)生的反應(yīng)，以及表現(xiàn)出的癥狀，也可以監(jiān)測生物種群結(jié)構(gòu)、多樣性與穩(wěn)定性受污染物影響產(chǎn)生的變化，同時還可以引入生物毒理學(xué)，監(jiān)測生物體內(nèi)毒性物質(zhì)的性質(zhì)。

2.7便捷性

生物監(jiān)測技術(shù)可以進行大面積的連續(xù)布點，即使在邊遠地區(qū)也可以布設(shè)監(jiān)測點，加之該技術(shù)不需要對監(jiān)測儀器設(shè)備進行頻繁保養(yǎng)和維修，所以與物理、化學(xué)監(jiān)測相比，可以有效降低監(jiān)測成本。

雖然生物檢測技術(shù)具備上述應(yīng)用優(yōu)勢，但是也必須看到該技術(shù)也存在一些局限性，具體表現(xiàn)在：生物監(jiān)測對象是復(fù)雜程度高的生態(tài)系統(tǒng)，而當(dāng)前針對一些污染物的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，加之新污染物不斷出現(xiàn)，導(dǎo)致監(jiān)測功能指標(biāo)不全面，限制了生物監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用。與物理、化學(xué)監(jiān)測相比，生物檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍有限，有待于進一步完善與拓展。

3　生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1依托指示生物在水中的數(shù)量監(jiān)測水質(zhì)

所謂的指示生物具體是指環(huán)境當(dāng)中對某些物質(zhì)(包含污染物)能產(chǎn)生各種反應(yīng)或是信息而被用于監(jiān)測、評價水環(huán)境質(zhì)量及變化情況的生物。依據(jù)對水環(huán)境中污染物敏感的或有較高耐受性的生物種類的存量及缺失情況，以及生物數(shù)量的多少，指示水體內(nèi)有機物或污染物的多少及分解程度，這一過程即指示生物監(jiān)測法。該方法是一類比較實用的生物學(xué)評價水質(zhì)方法，通?？捎盟w中的底棲生物、浮游生物、微生物等作為指標(biāo)生物。指示生物的種類及其對應(yīng)的水體污染程度如表2所示。

表2　指示生物對應(yīng)的水體污染等級

備注：Ⅰ級為清水水體；Ⅱ級為中度污染；Ⅲ級為重度污染。

應(yīng)用指示生物對水環(huán)境進行具體監(jiān)測時，為使水質(zhì)評價結(jié)果更加準(zhǔn)確，應(yīng)將所用的指示生物鑒定到種，這是因為每一大類的指示生物中各種不同生物種類對污染的敏感及耐受程度均不相同。

3.2生物測試

生物測試具體是指借助生物的反應(yīng)測定一種或多種污染物造成的影響及危害，水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中的水污染生物測試又被稱之為毒性試驗。急性毒性試驗是生物測試較為常用的方法之一，它主要研究的是化學(xué)物質(zhì)大劑量一次性染毒或是24 h內(nèi)多次染毒動物所引起的毒性試驗，通過該試驗可以達到如下目的：即在相對較短的時間內(nèi)對污染物的毒性大小及特點進行了解，為其它毒性試驗的開展提供指導(dǎo)依據(jù)。其原理為生物暴露于不同劑量或是濃度的受試物下，將會有不同的反應(yīng)，如生長速度受到抑制、本體活性降低甚至死亡等，根據(jù)這種反應(yīng)結(jié)果，可以建立劑量-效應(yīng)曲線。污染物毒性的大小及不同污染物的毒性比較，可以各種毒性參數(shù)為依據(jù)，較為常用的毒性參數(shù)有以下幾種：致死濃度(LC)；最大和最小無作用劑量；毒性作用帶；半數(shù)效應(yīng)濃度等等。此外，生物測試法在尋找污染物、評價環(huán)境污染程度及確定廢水處理效果等方面均有一定的實用性。

3.3生物傳感器

生物傳感器是以固定化細胞核及固化酶技術(shù)為理論基礎(chǔ)，并以生物學(xué)元件作為功能性識別元件，對被測物進行識別和感知，并將這一過程按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化為可識別信號的裝置。生物傳感器的工作原理如下：生物組分與待測物之間發(fā)生相互作用后，借助電子組分將被測物檢出并轉(zhuǎn)化為可以測量的電子信號。識別 元件是生物傳感器的核心部分，依據(jù)構(gòu)成材料的種類，大體可將之分為微生物型傳感器、酶傳感器、細胞傳感器、DNA傳感器以及免疫傳感器等等。在水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中，生物傳感器主要被應(yīng)用于以下幾個方面：檢測水源水體中的農(nóng)藥及殺蟲劑的痕量級；污水BOD測量等等。此外借助生物傳感器還能對水體進行連續(xù)不間斷的在線監(jiān)測，這使得生物傳感器在水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中的應(yīng)用具有了更加廣闊的前景。

4　結(jié)語

綜上所述，水是生命之源，一旦水質(zhì)受到污染，不但會對人類的健康造成影響，而且還會影響到水中的生物種群。為了避免水環(huán)境污染問題的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)加大對水環(huán)境的監(jiān)測力度，并在監(jiān)測過程中，合理運用生物監(jiān)測技術(shù)，由此不但能夠提高監(jiān)測效率和質(zhì)量，而且還能降低監(jiān)測成本。

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2016-03-08

陸璐(1985-)，女，江蘇無錫人，工程師，主要從事水環(huán)境監(jiān)測，水質(zhì)分析評價和監(jiān)測方面工作。

P332.7

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1004-1184(2016)04-0107-02