水環(huán)境治理中生物監(jiān)測運用分析

遼寧省錦州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 趙雯諾

一、生物監(jiān)測原理

生物監(jiān)測是通過生物物種或個體對環(huán)境變化的響應來監(jiān)測和評估環(huán)境污染。生物監(jiān)測原理主要有兩方面：毒理學方法和生態(tài)學方法,生物監(jiān)測方法比傳統(tǒng)的物理和化學測試方法具有更高的安全性和實用性。同時,生物監(jiān)測方法也是物理和化學方法的重要補充和發(fā)展,在環(huán)境監(jiān)測和評價中發(fā)揮著非常重要的作用。其中,通過生物檢測方法中的毒理學預防可以測量某種有毒物質(zhì)在環(huán)境中的毒性,并且還可以分析各種污染物的綜合毒性。從監(jiān)測結果上來說能夠?qū)ξ廴疚锏南嚓P情況進行全面準確地反映,并將環(huán)境的長期污染狀況用數(shù)據(jù)真實的反映出來。生物測定方法在綜合環(huán)境評價中具有非常明顯的應用優(yōu)勢。此外,生物檢測技術具有很強的預測功能,在環(huán)境預測中起著非常重要的作用。從目前的應用情況上來說生物監(jiān)測技術主要是對現(xiàn)階段生態(tài)系統(tǒng)中還沒有被污染物所危害的地區(qū)進行監(jiān)測,盡可能預測和測試,以避免污染,并確保生態(tài)環(huán)境的平衡。

二、生物監(jiān)測的意義、優(yōu)點及缺點

（一）生物監(jiān)測的意義

生物監(jiān)測的實質(zhì)就是指：根據(jù)環(huán)境變化引起生物種群或個體的改變情況為基礎，對環(huán)境受到污染的情況進行監(jiān)測和分析。它的主要檢測方法為毒理學方法和生態(tài)學方法。與之前的監(jiān)測方法相比，生物監(jiān)測方法的安全性和實用性較好，另外，其方法的出現(xiàn)，也恰好彌補了傳統(tǒng)監(jiān)測方法存在的缺陷，在環(huán)境監(jiān)測領域得到了廣泛的應用。運用其毒理學方法不僅能夠檢測出有毒物質(zhì)的毒性情況，還能夠分析出多種污染物混合在一起產(chǎn)生的毒性。而其與生態(tài)學方法相比，生態(tài)學方法的性能要優(yōu)于毒理學法，它只需要相關人員根據(jù)監(jiān)測對象所反映出的特性，就可以分析出所測環(huán)境的實際污染狀況，同時這種方式的檢測結果相對科學，能夠最大限度地顯示出環(huán)境的污染情況。

（二）生物監(jiān)測的優(yōu)點

1.能夠系統(tǒng)地了解水環(huán)境的整體情況

普通的水環(huán)境監(jiān)測技術只能檢測污染的元素的含量，并不能夠系統(tǒng)地了解水環(huán)境的整體污染情況，而水環(huán)境的質(zhì)量監(jiān)測的真正目的是要監(jiān)測整個水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)。上文已經(jīng)提過，水環(huán)境中存在一個生態(tài)系統(tǒng)，里面生存了許多的微生物，水污染會影響所有生存在其中的水生生物。人類的生活污水和工業(yè)廢水中排放的不會只有一種元素，通常包含各種各樣的元素和有機物，這些化學元素會與有機物與水環(huán)境中生存的一些微生物產(chǎn)生一系列反應，進而改變水生動植物的生存環(huán)境，導致其中的動植物瘋狂生長或者滅絕，最終打破了整個水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的平衡，使水環(huán)境質(zhì)量不符合標準要求。利用生物監(jiān)測技術即通過監(jiān)測原本水環(huán)境的動植物和微生物的生存狀態(tài)、數(shù)量變化以及體內(nèi)含有的元素變化等，可以對水環(huán)境的整體質(zhì)量有一個系統(tǒng)的評估。

2.相比傳統(tǒng)水環(huán)境監(jiān)測技術經(jīng)濟效益更高

傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測技術需要采購專業(yè)的機器設備才能進行，并且設備的價格昂貴，相比傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測技術，生物監(jiān)測技術的經(jīng)濟效益明顯要高。采用生物監(jiān)測技術不僅能達到監(jiān)測水環(huán)境的效果，還可以節(jié)約購買水檢測設備的花費。

3.有利于為研究污染對生物的影響等其他研究提供依據(jù)

生物監(jiān)測技術不僅能監(jiān)測水環(huán)境的質(zhì)量，還能夠記錄生物在不同水體環(huán)境中的生長狀況，有利于為其他行業(yè)的研究提供原始依據(jù)，比如可以為研究水污染對生物的影響提供原始數(shù)據(jù)支持，并且對于加強人類的環(huán)境保護意識有著重要的作用。

4.對污染具有提前預見性，可以提前處理污染源

水環(huán)境的生態(tài)環(huán)境自身具有一定的凈化和修復能力，因此水環(huán)境污染不是短期內(nèi)形成的，而是污水長期排放，污染程度超過了水體凈化的極限，從而導致水體逐漸惡化，這就加大了水環(huán)境監(jiān)測的難度。傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測技術無法預見水體污染會愈來愈惡化的情況，而生物監(jiān)測技術則有一定的預見性，通過監(jiān)測水環(huán)境內(nèi)生物的生長狀況和體內(nèi)一些化學物質(zhì)的含量變化，發(fā)現(xiàn)異常時可以及時查找引起異常的原因，從而可以及時發(fā)現(xiàn)污染源頭，在水環(huán)境被徹底污染之前提前處理好污染源頭。

（三）生物監(jiān)測技術存在的缺陷

1.缺少具體的監(jiān)測標準

雖然生物監(jiān)測技術監(jiān)測的結果比較準確，但它也具有一定的局限性。水環(huán)境之間的差異，就導致生物的種類不同，在對其進行監(jiān)測時，由于沒有具體的監(jiān)測標準，讓其結果沒有辦法實現(xiàn)全面覆蓋。這種問題就阻礙了生物監(jiān)測技術的發(fā)展，在使用其對面積較大的水環(huán)境進行監(jiān)測時，相關人員只能把它看成理論化的技術，導致其監(jiān)測結果不準確。一些生物監(jiān)測技術發(fā)展速度較快的國家，為了提高監(jiān)測結果的準確性，創(chuàng)建了相關監(jiān)測模型。而我國受到部分地區(qū)的條件影響，并沒有辦法相關監(jiān)測模型，這就為統(tǒng)一監(jiān)測標準增加了難度。

2.監(jiān)測環(huán)境多樣

監(jiān)測環(huán)境的不同其環(huán)境變化引起生物種群或個體的改變情況也有所差異。由于我國的監(jiān)測環(huán)境比較復雜，在對不同水環(huán)境進行監(jiān)測時，為了得到較為精準的檢測結果，相關人員需要根據(jù)所監(jiān)測環(huán)境區(qū)域的特征，了解其生物的生長和生活習慣，之后在對水環(huán)境中生物種群進行樣本監(jiān)測。而其水環(huán)境中的生物多樣性，阻礙了其監(jiān)測工作的進一步實施。

3.監(jiān)測結果存在偏差

與其他監(jiān)測技術相比，生物監(jiān)測技術的使用時間較短，導致部分人員并不能全面的掌握其技術，只是將其監(jiān)測結果當作參照。生物監(jiān)測技術的作用主要是分析生活環(huán)境中生物存在的情況，進一步完成對生物生存環(huán)境的分析和探討，所以其監(jiān)測結果只是對生物種類和數(shù)量的反應，并不能直接得出水污染的具體情況。而還有一些人員，在進行環(huán)境監(jiān)測時，只看重結果不注重過程，這也是引起監(jiān)測結果存在偏差的重要因素。生物監(jiān)測所需要消耗的時間較長，相關人員需要花費較多的時間觀察生物的變化，將其作為分析水環(huán)境污染的依據(jù)，并不是只通過結果判斷。

三、生物監(jiān)測技術在水環(huán)境監(jiān)測中的運用

（一）微生物群落監(jiān)測技術

微生物群落監(jiān)測技術主要是通過對水環(huán)境中的微生物的生存狀況、數(shù)量等進行檢測，進而實現(xiàn)對水環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測。生活污水和工業(yè)廢水中含有大量的有機物、有毒物質(zhì)等，將其排放到水體中，會使微生物的群落發(fā)生很大的變化。微生物對某些物質(zhì)和元素的濃度的變化敏感程度很高，污染的水環(huán)境可能會使其中的某一種微生物大量繁殖，而使其他微生物的生存空間受到擠壓，致使微生物的群落的多樣性降低。監(jiān)測人員通過采集水體樣本對單位面積內(nèi)的微生物進行科學計數(shù)，了解整個水環(huán)境中的微生物分布情況，再結合有機物和毒性物質(zhì)相關濃度對微生物的影響，從而可以判斷整個水體環(huán)境的質(zhì)量狀況。監(jiān)測人員還可以采取不同時期的水體樣本進行對照研究，由此得出更精確的評估結論。

（二）生物行為反應監(jiān)測技術

周圍生存環(huán)境的變化會使生物的行為發(fā)生一些變化，生物行為反應監(jiān)測技術就是利用的這一原理。通過監(jiān)測水中動物，如金魚、斑馬魚等魚類，在水環(huán)境中表現(xiàn)出來的生理行為如呼吸、游動頻率、進食是否正常等來判斷水環(huán)境的污染程度。比如斑馬魚可以用來檢測水環(huán)境中一些重金屬的污染，此外，一些小型魚類的行為反應都在也可以用來檢測水環(huán)境質(zhì)量，若水體污染嚴重，會在較短的時間內(nèi)導致某些小型魚類死亡。通過對這些魚類的行為反應監(jiān)測，能使人類間接判斷出水污染對人體的危害程度。

（三）發(fā)光細菌監(jiān)測技術

發(fā)光細菌檢測技術的原理是利用某些細菌在熒光酶作用下，其能量會以光的形式釋放出來發(fā)光反應，其在正常狀態(tài)下熒光酶處于活性狀態(tài)，從而呈現(xiàn)發(fā)光狀態(tài)；而在有毒性物質(zhì)的水環(huán)境中，毒性物質(zhì)會抑制熒光酶的活性，使細菌發(fā)光反應受到阻礙，導致發(fā)光細菌只能發(fā)出相比正常狀態(tài)較弱的光甚至完全不發(fā)光，由此便可以通過發(fā)光細菌的發(fā)光程度監(jiān)測水環(huán)境中的毒性。發(fā)光細菌法檢測速度快、對各種物質(zhì)的靈敏度高，可以用來對許多有毒物質(zhì)進行檢測，應用范圍很廣，在重金屬監(jiān)測方面也有很大的應用前景，因此，國內(nèi)外都在加強這方面的研究，目前國外已經(jīng)有利用其原理研發(fā)的水環(huán)境監(jiān)測儀，可以用來對自來水出水進行毒性監(jiān)測，但發(fā)光細菌法也存在一些缺點，比如操作過程太過煩瑣、誤差不易控制等。

（四）兩棲動物的生物監(jiān)測技術

生物監(jiān)測技術需要被監(jiān)測的生物對周圍的變化敏感性高，如果能綜合地測量多種環(huán)境則更好，而兩棲動物就有這樣的優(yōu)勢。兩棲動物幼體狀態(tài)是在水中生存發(fā)育的，發(fā)育到成體后既能在水中生活又能在陸地上生活，它們與水環(huán)境、陸地環(huán)境的聯(lián)系都很密切，因此可以用兩棲動物進行水環(huán)境的質(zhì)量監(jiān)測和陸地環(huán)境的質(zhì)量監(jiān)測。兩棲動物的另一特點提高了其對環(huán)境質(zhì)量的敏感性，它們除了用肺呼吸，還會用皮膚輔助呼吸，在用皮膚呼吸的過程中污染物會伴隨呼吸過程進入體內(nèi)，加快污染在體內(nèi)的積累進程，因此相比其他生物更容易表現(xiàn)對污染的敏感反應。相關數(shù)據(jù)顯示，在人類居住人群較少的地方，兩棲動物的種群數(shù)量也突然大量減少，國外研究后認為許多兩棲動物比如蛙類的種群數(shù)量減少，有些物種甚至滅絕的原因與農(nóng)藥殘留在水土環(huán)境中有關。正是因為兩棲動物需要依靠皮膚輔助呼吸，所以使它們相比其他生物對環(huán)境的污染變化敏感性更高、生理反應更強烈，因此國內(nèi)外開始采用兩棲動物來監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量，比如對水環(huán)境中農(nóng)藥和重金屬的監(jiān)測等。

四、結束語

綜上所述，生物監(jiān)測技術的出現(xiàn)彌補了傳統(tǒng)監(jiān)測技術中存在的缺陷，其在水環(huán)境工程的應用有利于人們對水污染情況的掌握，對環(huán)境污染監(jiān)測的發(fā)展具有極大的推動作用。本文通過對底棲和兩棲動物、發(fā)光細菌等生物反應的監(jiān)測，并對其反應結果進行了相應的分析，以此希望能夠推動相關生物監(jiān)測技術研究的發(fā)展。