生物監測技術在水環境中的應用及研究

余運洲

摘 要：近年來，隨著我國社會的快速發展，各類污染情況日益加劇，水污染問題尤其嚴重，人們對污染問題越來越重視。這就要求相關部門及時對水體環境進行監測，對水體安全進行預警。在水質環境監測評估和預警中，水生物環境監測技術作為有效的手段，進一步促進了環境保護工作的順利開展。本文主要圍繞生物監測的原理及其優越性，重點分析了水生生物環境監測方法研究以及水生生物環境監測技術存在的問題及對策，以期能為有關方面的需要提供借鑒和參考。

關鍵詞：生物監測；水環境；對策研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.228

1 生物監測的原理及其優越性

（1）生物監測的原理。所謂的生物監測，主要是對環境污染進行監測和評估時通過生物組分、種類或個體對環境變化產生的反應來完成。生物監測技術包括兩種方法，一個是生態學方法，另一個是毒理學方法，它們作為理化監測方法的重要補充，在環境監測和評估中都發揮著極其重要的作用。環境中某一毒性物質的強弱可以通過生物檢測方法進行測定，而且能夠對多種污染物的綜合毒性進行評價。生物監測方法與理化分析相比，前者具有較高的安全性和較強的實用性，且監測結果全面準確，能夠將環境的長期污染狀況真實的反映出來，在環境綜合評價中應用的較為廣泛，且預警功能也發揮著重要作用。進行生物監測的主要目的是在生態系統尚未被污染物危害前第一時間將其檢測出來，避免破壞系統的生態平衡。

（2）生物監測的優越性。相比傳統理化監測而言，生物監測所具有的指示作用為綜合性和快速性。一是在水環境中生物受細微外源性物質的影響和控制過程，該變化相對較慢，生物監測在對其捕捉時更加容易；二是相比于傳統的理化監測方法，生物監測具有較好的預見性，部分水環境中前期進入了少量的污染源，其污染效果并不會太明顯，通過長期的積累，慢性污染逐漸顯現。通過生物監測能夠提前預報出這些癥狀；三是對于范圍較小，劑量周期漫長，但有較大危害的毒性效應能夠通過生物監測很容易觀察到；四是生物監測具有較低的管理費用，能夠大面積連續布點在邊緣地區，保養和維修時不需要儀器儀表。

2 水生生物環境監測方法研究

2.1 常用生物監測技術

（1）群落結構法。群落結構主要是指在一定地域特點或自然界的特定某塊范圍內，有不同種類的微生物和動植物出現在此范圍內，水質情況的推測可以通過對水中生物的群落結構變化進行觀察來實現。（2）殘毒測定法。在生活的環境中，污染物質會被生物攝取，在消化以后，隨后再次進行分配和遷移，不過在生物體內會殘留大量毒素，而且殘留的毒素高出周圍環境中毒素的若干倍。對水污染狀況的判斷可以通過對一種或幾種生物體內殘留的毒素進行檢查得知。（3）指示生物法。在生態水環境下，生物會隨著水質量的變化而發生變化，此時會危害到水里面的生物，嚴重情況下這些生物會消亡。通過對生物個體或物種的變化進行觀測，能夠對環境質量的變化情況準確進行記錄。（4）生物傳感器測試法。近年來，我國快速提升的科學技術使交叉學科不斷融合。在現代生物技術領域中，DNA重組技術被不斷利用到實際生物監測技術中。生物傳感監測法主要是將生物反應在水環境下轉化為電信號。其原理是將被檢測的生物組分和待監測對象的作用通過電子技術轉化為能夠檢測到的電子信號。（5）生物監測法。當病毒污染生物以后，會改變生物的生理機能，而生物監測法則是通過對生理機能的變化對水的質量進行測試。

2.2 監測技術的研究應用

（1）微生物群落檢測法。該生物檢測法發展應用的相對較早，主要是對水環境中真菌、原生動物、藻類以及微型生物出現的頻率或數量進行監測，其分布指數通過數學計算統計得出，水污染程度的評價以此為依據。隨著科技的不斷進步，后期又修正和改進了微生物群落監測法，產生了與化學監測參數有關聯的多樣性指數、原生動物種類、異養性指數和植鞭毛蟲百分比四個生物學參數，我國建立的生態環境微生物群落監測法具有很好的適用性。李朝霞等通過微生物群落監測法對化工廢水的靜態毒性進行評價，化工廢水效應濃度變化中原生動物群落相對比較敏感。不斷增加的效應濃度和延長的毒性時間使原生動物群落群集的多樣性急劇下降，隨之減緩了群集的速度。近年來，在微生物群落監測法中數學分析發揮著越來越重要的作用。生物群落參數的變化規律通過計算機應用和數學分析能夠在更大范圍內得到揭示，從而使微生物群落監測法具有更加廣泛的使用范圍和更加精確的結果。

（2）底棲動物判斷。近年來，我國還利用湘江底棲動物來完成對水質污染問題的判斷以及變化趨勢的分析。從上游到下游，湘江干流底部棲息動物的種類呈現出逐漸減少的趨勢。這說明湘江內有著非常嚴重的污染，而在判斷不同區域的污染程度時可以根據物種減少的程度進行確定，另外通過分析還可以看出，底棲生物種類隨著時間的推移也在逐漸減少，這也說明毒污染并沒有消散。

（3）魚類正趨流性判斷。上世紀七十年代，德國人開始深入研究魚類的正趨流性，具有研究方法是將不能使魚群輕易接近的強光區或者適度的電擊區設置在水中下游區，通過該方法使魚群的活動范圍得到有效控制，如果上游沒有發現魚群，這說明水質污染情況已經在下游區產生。

（4）SOS顯色法。SOS法是我國在上世紀八十年代提出的新型遺傳毒性監測方法。其主要原理是極大的破壞DNA分子的情況下，進一步限制生物復制，錯誤修復的情況很容易發生，在大腸桿菌的一系列反應后，所有這些修復統稱為SOS應答。該方法具有自身的優點，一是簡單快速，數小時就能夠完成監測；二是監測相當靈敏；三是監測結果比較準確。遺傳毒物對細胞原發的直接反應是SOS顯色法測定的結果，其陽性結果可信度較高。

3 水生生物環境監測技術存在的問題及對策

（1）生物的生長及分布其個性差異較大，同種生物對污染物有著不一樣的反應。所以生物監測過程中，測試周期的設定需要根據指示生物生長狀態、水體特征等進行。另外還要使樣本數量適當增加，從而使監測結果的可信度得到提高。在生物監測時，要通過前期實驗對不同季節或地區的生物反應程度及頻率進行確定，根據不同地區的實際情況制定出適合的檢測標準。及時建立大范圍數據生物監測網，認真分析處理各地的監測結果，更有利于將地域差別進行消除。

（2）在水生生態系統中，較低濃度的水體污染物具有潛在的危害，短時間內具有不明顯的生物學效應。這時需要把從生物分析到生物群落不同層級的有效監測建立起來，理化監測可以在異常情況下進行，從而確保能夠及時監測預警污染物的污染程度。

參考文獻：

[1]吳陵廣.幾種生物指示物在海洋污染監測中的應用[D].上海海洋大學，2012.

[2]潘玲武.水污染生物監測研究[J].資源與人居環境，2011（03）.