水環境監測中的生物監測運用

和向東

（麗江市環境監測站，云南 麗江 674100）

水環境監測中的生物監測運用

和向東

（麗江市環境監測站，云南 麗江 674100）

生物監測是指依據生物生長和生存的特征，分析其處于不同生活環境下的生存狀態，監測和考察這一生物的生存環境。生物監測是水環境監測工作的重點，由于我國現階段水環境污染情況越來越嚴重，其在水環境監測中的作用愈發凸顯。本文以現階段水環境監測工作情況為基礎，結合近年來生物監測應用特點，分析水環境監測中生物監測的應用，并以發光細菌監測技術為例進行深層次分析。

水環境；監測；生物監測；發光細菌監測技術

生物檢測技術，從字面上分析可知，依據生物生長和生存的特征，分析其處于不同生活環境下的生存狀態，對這一生物的生存環境進行監測和考察的技術。現階段應用最多的就是結合生物的種群和群落的生存情況和個體生存差異實施研究，以此了解其生存的自然環境特點。受到我國現階段水環境污染情況越來越嚴重的影響，生物監測在水環境監測中的作用得以凸顯。

1 生物監測的分析

生物監測的分析主要是指依據生物彼此之間的影響與生物和環境之間的影響，認識生物與周邊環境之間存在的實際關系，結合環境與生物之間的關系，監測現階段生物成長的自然環境中存在的問題。在水環境監測中，生物監測主要是指結合水生生物在水中生長情況的變化和其體內各項物質含量的變化，實施監測，認識水環境中存在的水質問題和相關污染問題，明確問題的根本，因地制宜，提出正確的治理方案。

現階段，生物監測在水環境檢測中展現出自身難以取代的地位。在實際應用中，人們需要全面了解現階段水環境中存在的問題，認識不同水環境對多樣化水生生物構成的影響。以往的物理、化學監測方案需要引用相應外來物質或者化學物質，這樣會對水環境產生深層次的負面影響，但是生物監測可以結合生物生活特點，更為完善、合理地開展水環境監測，監測生物在不同環境中的生存狀態，有助于生物技術的不斷推廣和優化[1]。

2 生物檢測的特點

隨著社會經濟的不斷發展，工業發展速度不斷提高，使得相關的環境問題逐漸得到人們的關注。環境監測在經過長時間的發展之后，已經具備了優質的操作技巧、實施經驗以及技術能力，以往的環境監測工作都是結合物理和化學形式進行，依據相應的藥物、機械對環境實施檢測。這種監測形式過于單一，可以在污染較少的環境監測中實施，但是面對多樣化污染的環境，因為其自身存在不同的污染問題，這需要工作者對這一環境實施全方面的考察，認識不同污染源在同一環境下產生的影響。在這一背景下，以往的監測方案將難以實現目標。但是，生物檢測可以依據生物在水環境中的實際生長狀況，明確水環境對生物成長構成的影響，對存在多樣化污染的復雜水環境實施全面監測。

生物監測可以展現出污染物存在的生物學效應，更為直接地突顯污染物對生物體構成的影響，同時一部分生物的靈活性要超出精密儀器的設定，可以對污染物造成的影響產生快速的反應。通常情況下，環境受到多樣化污染物的綜合影響，逐漸構建成復合型污染。目前存在的物理、化學形式只能監測單項污染物的濃度，但是生物監測可以彌補其中存在的問題，體現出多樣化污染物的綜合影響。同時，生物監測在實際應用中操作非常簡單，其成本支出較低，可以應用較少的人才達到目標。但是，目前推廣的生物檢測技術也存在一定的問題，如無法監測到水體中污染物的精準濃度；還沒有整合的環境質量準則；有的生物監測方案還無法有效劃分環境因素構成的影響和污染物構成的影響；監測過程中需要的時間過長。這些問題都使生物檢測技術在水環境監測中的應用受到了約束。因此，在實際應用中，需要結合上述問題，對生物檢測技術進行改進，充分發揮其在環境監測中的有效作用[2]。

3 生物監測在水環境監測中的應用

3.1 群落監測

生物群落是生物系統的重要組成部分，對生物群體實施監測可以了解不同生物種群之間的關系和影響，認識不同群落在自然環境中的特點和不同環境對不同生物群體產生的影響，進而深入認識自然環境的變化特點和未來的發展方向。所以，對生物群體實施監測可以明確這一生物群體所在生態系統中的環境發展情況，明確其存在的污染問題，提出有效的解決方案。一般情況下，群落監測包含兩點內容，一是對水環境實施評估，二是對水域的發展實施合理劃分。

3.1.1 水環境的評估

生物監測在水環境監測中可以對水域的情況實施全面監測和評估，可以結合生物群體和生物種群在多樣化的水環境中的不同成長情況，全面分析不同水環境中水質的變化特點和水中物質含量的變化特點。例如，長江流域里建設的水庫中存在多種生物種群和群落，水中很多植物出現富營養化，對這些生物群落在一段時間的生長情況實施研究，可以全面了解這一階段水庫中水質的變化情況。認識水庫中水質的變化情況和改變緣由，這樣才能從根本上提出解決水環境問題的正確方案，降低水環境的污染程度，減少水污染帶來的影響。生物監測不僅在水環境監測工作中具有重要的作用，還可以對環境的管理工作實施監控、觀測，將環境監測的實際情況向大眾推廣，防止出現不利影響[3]。

3.1.2 水域宏觀劃分

結合生物監測，在全面認識多樣化水環境實際狀況后，人們可以結合不同水環境的生長環境，依據生物特點，利用生物成長規律實施全面的水環境綜合管理，對水環境實施全面的整改。例如，長江流域中，有的水庫中段出現水質嚴重富營養化的問題。如果僅僅依靠物理和化學方案實施管理，會影響水中其他生物的成長，加劇水環境的惡化。在實際應用中，依據生物監測方案，在富營養化嚴重的區域養殖以藻類為食的魚類，既可以有效解決水質富營養化的問題，又可以用低成本養殖魚類，獲取更多的綜合效益，這樣有助于保護環境，實現科學發展[4]。

3.2 生物測試的應用

生物測試一般是依據生物方案，結合相關的實驗形式，全面分析自然環境對生物成長的影響，明確現階段水環境中出現的污染問題，了解污染問題的源頭，實施全面管理。生物監測中的生物測試方案包含兩點內容，一是監測水中多樣化植物營養素和生長素對實際環境變化產生的影響，二是明確被不同程度的污染源影響后的水質對各種生物產生的毒害反應。在現階段的生物測試工作中，一般是對生物群落或者生物種群實施全面的監測，并不是單一的個體。現階段，應用較多的生物測試包含生物傳感器以及結合生物測試設計出的環境指標。

3.2.1 生物傳感器

傳感器是現階段科技技術推廣中應用較多的現代化技術，在生物監測技術中存在一定的應用價值。生物傳感器是現階段新推廣的技術，其重點工作原理是以相應的生物元件為判斷依據，按照規定的要求，將生物傳感器獲取的生物信號結合內置芯片和相應技術轉變為計算機可以判斷的信號，以此實施人為操作的研究，對環境作出更為優質的研究評估，全面處理現階段存在的環境問題。結合多樣化的需求，目前已經研究出多種識別元件，構成了多樣化的生物傳感器，如DNA傳感器等。

3.2.2 設計環境標準

現階段，生物檢測技術可以在設計環境標準中提供依據。結合多樣化的生物技術開展水環境的監測，全方位認識多樣化水環境對各種生物種群構成的影響，明確滿足多種生物生存的最佳環境，結合這一特點設計環境標準，全方位解決現階段的環境問題與環境改變造成生物物種的變化問題。除此之外，結合水環境的環境標準設計可以解決現階段人們飲用水存在的水質問題，處理現階段社會中存在的一大安全問題[5]。

4 實例分析生物檢測技術的應用——以發光細菌監測技術為例

某縣城水域面積占整個城市面積的42.5%，水網縱橫，污染問題較為多樣。結合規定項目有毒化學物質實施監測，如重金屬、有機物以及農藥殘留等，它們會對水體安全監管構成影響。由此，下面主要是對發光細菌實施監測。

4.1 檢測過程

生物毒性在線檢測系統的監測工作包含兩方面，一方面是發光菌的培育和保護；另一方面是發光菌和水樣的反應實施發光檢測，以及檢測之后的質控和清洗工作。這兩方面的工作在檢測中自主完成，不需要人工的管理。這一設計主要是引用了雙光路對照檢測技術，在實際工作中一路是參考水樣，另一路是待測水樣，結合雙光路的檢測原理，可以解決檢測中發光細菌因為環境變化造成的變化[6]。

4.1.1 發光菌的培育和保護

固定化的發光細菌處于休眠，要在-20℃儲存，確保其活性。在實際應用中，需要結合復蘇稀釋液將固態化的發光細菌在常溫中復蘇15 min，之后儲備到一個5℃的特氟龍恒溫孵育倉中。其中擁有一個不斷轉動的攪拌子，它可以避免細菌溶液出現沉淀。復蘇的發光菌壽命可以達到一周。

4.1.2 測量

檢測工作包含四個步驟，一是獲取發光菌，放置到菌種孵育倉中，對其實施孵育，從而達到最優質的生理狀態；二是獲取待測水樣，融入到反應池中，之后再次獲取發光菌再融入到反應池中，整合之后，檢測發光數據（S0）；三是在反應池中實施30 min的接觸反應，之后再次檢測發光數據（St），并結合下述公式獲取相對發光度（PLI）；四是測量結束后，儀器設施自主清潔，對光路實施清潔，避免出現交叉污染。

其中，RLI（%）是待測水樣的相對發光度，C0與Ct表示參考水樣的最初發光數量和處于t時段的發光數量。在每進行一次水樣檢測之后，需要再實施一次質控樣品檢測，其相對發光度≤75%，獲取的信息與水樣要在相同條件下儲存，確保測量工作的標準性。

4.2 在線集成

設備融入到水源地水質自動檢測系統中，受到上位機的管理，可以達到全天24 h的全面監察。通常情況下，每4 h就會自主進行測試，出現特殊問題時可以加密到1 h，檢測信息資料會傳回中心系統平臺。當然，設備自身擁有網絡系統，通過組網可以達到遠程操控、實時檢測設備操作情況以及問題判斷等目的[7]。

4.3 監測結果

監測結果主要分為兩方面，一是毒物測試。在實際發展中，對不同濃度的毒物實施測試，明確其中蘊含的相對發光度。例如，樣品HgCl2的濃度達到0.10 mg/L，相對發光度為51%。除此之外，利用甲醇等實施毒性檢測試驗，其樣品濃度為25 mg/L，相應相對發光度為88%，毒性不大。二是生物毒性和常規檢測標準的關聯性。在實際監測過程中，對常規標準中的生物毒性與電導率實施測量信息數據的整合研究，有助于全面掌握水環境污染中存在的問題，了解污染的源頭，為解決方案的制定提供有效的依據。

5 結語

隨著工業、生活、農業等方面用水不科學和排放污染等問題的逐漸加重，水污染問題得到充分展現，水體監測和管理工作已經成為現階段環境保護工作的重要內容。現階段，實際應用的生物檢測技術可以解決以往物理、化學等形式環境監測工作中存在的問題，不斷優化環境監測工作，提升實際檢測工作的質量和效率。因此，應用現代化的生物監測形式，依據現階段存在的傳統監測形式，有助于在目前多變的環境中實施全面監測，有效解決現實發展中的環境問題。在水環境監測工作中，常用的生物檢測技術包含微生物、發光細菌、生物行為反應等監測技術。因此，人們要結合實際水環境污染情況，科學地選擇生物檢測技術，保障技術應用的正確性和科學性，這樣才可以正確判斷水體污染問題，并提出優質的解決方案。

1 張述偉，孔祥峰，姜源慶，等.生物監測技術在水環境中的應用及研究[J].環境保護科學，2015，（5）：103-107.

2 程 英，裴宗平，鄧 霞，等.生物監測在水環境中的應用及存在問題探討[J].環境科學與管理，2008，33（2）：111-114.

3 劉偉成，單樂州，謝起浪，等.生物監測在水環境污染監測中的應用[J].環境與健康雜志，2008，（5）：456-459.

4 黃玉平，張慶國，吳 朝.生物監測及其在水環境污染防治中的應用進展[J].安徽農學通報（下半月刊），2009，15（8）：38-39.

5 陰 琨，王業耀，許人驥，等.中國流域水環境生物監測體系構成和發展[J].中國環境監測，2014，（5）：114-120.

6 徐東炯，張 詠，徐恒省，等.水環境生物監測的發展方向與核心技術[J].環境監控與預警，2015，（6）：9-11.19.

7 楊 萌.水環境污染監測中的生物監測的應用芻議[J].黑龍江科技信息，2017，（3）：7.

Application of Biological Monitoring in Water Environment Monitoring

He Xiangdong
(Lijiang Environmental Monitoring Station, LiJiang 674100, China)

Biological monitoring is based on the characteristics of biological growth and survival, analysis of its living conditions in different living conditions, monitoring and inspection of the living environment of this creature. Biological monitoring is the focus of water environmental monitoring work, because China's current water pollution situation is more and more serious, its role in water environment monitoring increasingly prominent. Based on the current situation of water environment monitoring and the application of biological monitoring in recent years, this paper analyzes the application of biological monitoring in water environment monitoring, and takes the luminescent bacteria monitoring technology as an example to carry on the deep analysis.

water environment; monitoring; biological monitoring; monitoring technique of luminescent bacteria

X835

A

1008-9500(2017)07-0096-04

2017-05-16

和向東（1969-），男，納西族，云南麗江人，工程師，研究方向：環境工程、環境監測和水污染治理。