生物監測技術在水環境監測中的應用

朱耀祖

摘 要：研究表明，生物監測技術具有一系列的優勢，但技術因素限制了其廣泛應用。生物監測方法通常可以分為兩大類，分別是群落監測和生物測試。通過簡要分析生物監測技術在水環境監測中的應用，提出了一些有價值的參考意見。

關鍵詞：生物監測技術；水環境；水體污染；水生生物

中圖分類號：X835 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）21-0153-01

具體而言，生物監測指的是從生物學的角度分析環境污染或環境變化對生物的組分、個體、種群或群落的影響情況，以便更好地監測和評價環境質量。20世紀初期開始出現生物監測技術，它經歷了多個發展時期。20世紀90年代，細胞生物學和分子生物學發展較快，信息科學技術日趨成熟，這都對生物監測技術的發展起到了有效的推動作用。

1 生物監測概述

水環境生物監測的依據是一種互相依存和制約的，存在于各種水生生物之間和生物與其生存的水環境之間的穩定平衡關系。如果水體受到污染，水環境被改變，則以各種形式反映在各種生物中。通過對生物的外在表現、體內某些物質含量的變化進行觀察，可弄清水體中污染物的種類及其對水體的危害形式。

相較于傳統的物理、化學監測方法，生物監測具有很大的優越性。生物物種或生物調控過程受到外源性化學物質的影響都是比較細微的，采用常規的物化分析方法可能無法進行細致的研究。在水環境中，生物會接觸到很多污染源。如果多種污染源被混合，就會加劇污染。而應用生物監測方法可以反映生物受到環境污染的狀況。

2 生物監測在水環境中的應用

2.1 群落監測

群落監測主要用來收集自然生態群落結構和功能信息、評價環境狀況和預測未來可能出現的變化。群落監測可利用環境中的生物信息反映生態系統受到的污染狀況。因此，群落監測在水環境監測中發揮著十分巨大的作用。群落監測的具體內容可分為以下兩個方面。

2.1.1 水環境評價

生物監測在水體環境的總體評價中具有較大的優勢，通過研究水生生物群落和種類的變化情況，可了解水體質量長、短期的變化情況。比如在20世紀90年代，歐洲部分國家的水庫遭受了嚴重的植物營養素污染，當時通過研究水庫中不同時期生物的種類和組成，了解了水體的變化情況，促使水庫的凈化過程得到了加速，并對水庫功能的應用造成了影響；萊茵河流經歐洲多國，一直以來污染嚴重，河中生物幾近滅絕，但通過歐洲各國的不斷努力，逐漸提升了該河的水體質量，在河道中又出現了原先的生物。水生生物的指示作用較為明顯，既可宏觀顯示環保措施的成效，又可以讓人們了解環境質量。

2.1.2 水域宏觀規劃

水生指示生物會隨環境的變化而出現一定的反應，以此可掌握水體的質量和類型，應將其有針對性地利用起來。比如，如果水體中生長著較為旺盛的藻類，就可以放養一些鰱魚、羅非魚等魚種。此類魚的餌料主要為藻類。這樣不僅可增加魚的產量，還能逐步減輕水體的富營養化程度，同時，也可以減少餌料的投入量。通過觀察和監測水體中水生生物的群落結構，了解相應水域水體的類別和性質，可宏觀規劃水域，確定水體的相應功能，最終達到合理劃分水域功能的目的。

2.2 生物測試的應用

生物測試指的是通過應用實驗方法，研究和監測環境污染對生物的影響情況，以便評價水體的質量和受污染狀況。它主要分為兩類應用：①監測水中植物營養素和生長刺激素的狀況；②監測廢水對生物產生的毒性。在宏觀和非定量評價中，經常應用到的是群落監測，但在監測水體的質量和受污染狀況時，主要依據生物測試。生物測試具體分為以下兩方面。

2.2.1 生物傳感器

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

2.2.2 制訂環境標準

在水環境中生長的生物個體因食物鏈和生長需要，會在水環境中積累各種成本。在生物測試應用中制訂水質標準時，必須將污染物在生物體內的累積對生物生理機能和遺傳效應產生的毒害納入考慮范圍內。目前，我們已經在飲用水中分離和鑒定了超過2 000種有機化合物，但采用理化監測無法識別這些化合物對人體的危害。而通過應用生物監測技術合理選擇受試生物和監測條件，制訂出的水質標準會更加合理、嚴格。此外，還可結合不同的水體，對污染物排放標準進行差異化的制訂。

3 結束語

綜上所述，在水環境的監測中，利用傳統的理化監測方法無法識別細小的差異。因此，我們應采用先進的生物監測技術。在應用生物監測技術的過程中，需要有機結合傳統的理化監測方法，從而研究出更有效的檢測方法。

參考文獻

[1]李江平，李雯.指示生物及其在環境保護中的應用[J].云南環境科學，2001，20（01）：123-125.

[2]張增光.水生生物在水質監測中的應用[J].科技情報開發與經濟，2004，29（08）：99-101.

〔編輯：張思楠〕

Biological Monitoring Technology in Water Environment Monitoring

Zhu Yaozu

Abstract： This study shows that bio-monitoring technology has a number of advantages， but technical factors limit its wider application. Biological monitoring methods can usually be divided into two categories， namely， community monitoring and biological testing. Through a brief analysis of biological monitoring technology in water environment monitoring， made some valuable suggestions.

Key words： biological monitoring techniques； water environment； water pollution； aquatic organisms