生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境工程中的應(yīng)用及研究

錢振潔 趙陸萍

山東省日照生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 山東日照 276800

1 生物監(jiān)測的意義

在使用生物監(jiān)測技術(shù)的過程中，可以發(fā)現(xiàn)一些小的外源物質(zhì)對水生生物有較大的影響，并且比傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)更容易從表面反映出來，人們也可以完成相關(guān)數(shù)據(jù)和信息的收集。生存在這種水環(huán)境下的污染物，生物所接觸的環(huán)境污染不止一種。一旦生物接觸到多種污染物，就會有多種類型的研究主體來分析污染物的綜合性，從而進一步得知污染對生物帶來的危害。不僅如此，生物監(jiān)測還具有預(yù)測功能，能夠直接反映污染物對生物的影響，并在污染物到達生物鏈頂端時及時監(jiān)測這些癥狀，給人們時間研究解決方案。通過生物監(jiān)測可以方便地對毒性效應(yīng)進行小范圍的分析和判斷，但對于危害較大的毒性效應(yīng)，只能通過生物反應(yīng)來判斷。生物監(jiān)測管理成本相對較低，且經(jīng)濟性高，能最大限度地節(jié)約研究成本[1]。

2 生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境工程中的應(yīng)用

2.1 微生物群落監(jiān)測技術(shù)

微生物群落監(jiān)測技術(shù)用于監(jiān)測水環(huán)境中的細菌、水藻及原生物等微生物。水環(huán)境中的各類微生物的數(shù)量、出現(xiàn)頻率能夠反映一個階段內(nèi)水環(huán)境的情況。微生物群落監(jiān)測技術(shù)主要監(jiān)測指標有微生物園中類型、多樣性指數(shù)、異養(yǎng)指數(shù)、鞭毛百分率。采用聚氨酯塑料收集水樣，結(jié)合數(shù)據(jù)計算方法計算微生物的分布指數(shù)，評價水環(huán)境污染程度。理論上，水環(huán)境污染情況是個動態(tài)化的過程。污染條件也在不斷地發(fā)生變化。微生物監(jiān)測技術(shù)對微生物評價指標應(yīng)根據(jù)污染條件的變化不斷擴展和擴充，以提高水環(huán)境污染評價的全面性。

2.2 生物行為反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)

生物行為反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)用于監(jiān)測微生物污染時發(fā)生的行為變化。部分微生物在受到敏感的污染條件時，會發(fā)生明顯的生物變化、行為變化或壓力性反應(yīng)。這些指標能夠較為準確地反映環(huán)境污染存在的問題。例如斑馬魚、金魚等，對外部環(huán)境污染的變化感知極其敏感。斑馬魚、金魚的生理變化、行為變化等，可以作為指示淡水水質(zhì)的變化的指標，來評價監(jiān)測區(qū)域水環(huán)境的污染問題。斑馬魚與人體具有很多相似的行為反應(yīng)。監(jiān)測斑馬魚的反映在指示水環(huán)境污染對人體的危害方面具有極高的應(yīng)用價值。

2.3 發(fā)光細菌監(jiān)測技術(shù)

細菌廣泛存在與水環(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(yīng)用價值。目前，我國的細菌監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)相當成熟。細菌監(jiān)測技術(shù)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(shù)利用一些細菌細胞的發(fā)光特性來監(jiān)測污染物及其徐俊遺傳毒性。該技術(shù)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(jié)果精準、操作方便等應(yīng)用優(yōu)勢。采用生物毒性探測器，最快可在3小時內(nèi)獲得水環(huán)境細菌及毒性監(jiān)測結(jié)果。

2.4 底棲和兩棲監(jiān)測技術(shù)

底棲、兩棲動物數(shù)量是生物監(jiān)測水質(zhì)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(shù)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(zhì)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。

2.5 生物傳感器監(jiān)測技術(shù)

生物傳感器監(jiān)測技術(shù)借助傳感器自動捕捉和識別信號的功能，用以監(jiān)測部分生物有機體做出的應(yīng)急響應(yīng)。生物有機體的應(yīng)急響應(yīng)能夠反映水環(huán)境污染變化情況，可作為指示水環(huán)境污染的應(yīng)急電信號。電信號是間接測量和評價水環(huán)境中污染物濃度的重要依據(jù)。監(jiān)測到的電信號結(jié)合有機體DNA重組技術(shù)對生物做更加深入的研究，來幫助我們了解生物體攜帶的中毒素及其含量，獲得更加全面、復(fù)雜的水環(huán)境污染指標[2]。

3 應(yīng)用前景分析

生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境工程中的應(yīng)用有監(jiān)測水環(huán)境污染動態(tài)、預(yù)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(zhì)量的作用。它的應(yīng)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。微生物監(jiān)測技術(shù)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)測預(yù)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(shù)水平的提升，生物監(jiān)測技術(shù)將應(yīng)用到解決更加復(fù)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(fù)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。

4 結(jié)語

水資源作為所有生物賴以生存的生命源泉，對于人類社會及其文明的可持續(xù)發(fā)展意義重大。為了人類文明的可持續(xù)發(fā)展，人類必須加強水環(huán)境保護及污染控制，構(gòu)建和維護長期的水生態(tài)平衡狀態(tài)。生物監(jiān)測技術(shù)是監(jiān)測水環(huán)境生物安全性必不可少的技術(shù)。微生物群落監(jiān)測技術(shù)、生物行為反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)、發(fā)光細菌監(jiān)測技術(shù)、底棲和兩棲監(jiān)測技術(shù)、生物傳感器監(jiān)測技術(shù)能夠為水環(huán)境工程中水體的微生物、生物行為、細菌、兩棲生物、底棲生物的生物動態(tài)監(jiān)測提供技術(shù)支撐，同時監(jiān)測水體中的非金屬無機物及其他污染物，了解生物生存狀態(tài)及其安全性，為水環(huán)境生物保護及污染治理提供依據(jù)。鑒于其在水環(huán)境工程監(jiān)測中的重要性，建議加大對生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境工程中應(yīng)用的研究和推廣[3]。