生物監測技術在水環境監測中的應用

曹華偉

（山東拓恒安全技術咨詢服務有限公司，山東濰坊 261000）

生物監測技術在水環境監測中的應用，不僅是應對當前水環境改善的重要舉措，同時也是適應工業行業迅速發展、水環境污染問題嚴重，經濟水平提升，但是環境矛盾越發突出的有效路徑。為了進一步提高水環境處理水平，滿足水環境監測的高標準要求，應打破傳統水環境監測的局限，加大生物監測技術的應用力度，提高水環境監測的精準性與及時性，真正對水環境變化做到準確、及時、客觀地評價。了解水環境具體情況，為水環境監測質量的提高與監測系統的完善提供更多參考。

1 生物監測技術剖析

水環境與城市發展、生態環境改善以及居民生活息息相關。低碳概念下，水環境保護意識不斷增多，及時采取有效措施完善水環境監測系統，以此來提高水環境質量。水環境與生物之間有千絲萬縷的聯系，兩者相互影響[1]。水環境中包含很多生物，一旦水環境中污染物出現嚴重超標，必然會對生物造成干擾，打亂正常生長規律，影響生物健康繁殖。除此之外，污染物得不到及時處理，出現遷移或者富集等現象，對生物的影響更加明顯[2]。生物監測技術的應用，主要通過生物學效應的方式，從敏感性角度對不同生物體展開分析，同時對水污染現象進行客觀評價，以此明確水污染類型。生物監測技術實際應用中監測匯總詳見表1。

表1 不同生物水平的生物監測技術

續表

2 生物監測技術在水環境監測中的應用優劣勢匯總

2.1 生物監測技術優勢

水環境監測中應用生物監測技術，在生物學效應的支持下，及時對污染物有更全面地了解，尤其是生物體受到污染物所出現的變化等都可以直觀表現。部分生物監測中，對比精密儀器的監測，生物對水環境監測的靈敏性更高[3]。不僅如此，生物面對水環境中的污染物，會出現不同的應急反應。水環境污染現象的出現，多數以復合型污染物為主。傳統水環境監測中，主要應用物理與化學監測方法，實際監測中存在局限性，雖然能夠對單項污染進行精準監測，但是面對多種污染物的情況下，監測精準性受到干擾[4]。生物監測能夠打破這方面的局限，同時完成多種污染物監測，既可以提高水污染監測精準性與效率，同時還能夠簡化監測操作，降低監測成本，順利得到水污染監測數值[5]。

2.2 生物監測技術劣勢

生物監測技術在水環境監測中的應用雖然具有明顯優勢，但是也表現出部分缺陷。監測靈敏度高，但是濃度監測準確性差，很多應用還在嘗試階段，沒有形成系統的監測標準，環境質量標準方面不明確。環境因素存在多邊形，生物監測方法實際應用中，會出現不明確影響因素的情況。生物監測技術需要消耗較長監測時間，因此在實際應用中會還需不斷磨合。

3 水環境中生物監測常用技術

3.1 微生物群落監測技術的應用

水環境監測是保證水質安全、生態系統穩定的關鍵內容。水環境監測過程中，結合傳統物理、化學監測方法，加大生物監測技術應用力度，其中微生物群落監測技術最為常見。通過對水環境中微型生物頻率的統計，尤其是細菌或者原生物、藻類等，觀察數量變化，準確掌握水環境實際狀態。這種監測技術的應用是生物監測技術最早的體現形式。利用數學計算方式，以聚氨酯塑料為載體，及時對水環境樣品進行采集處理，掌握微生物具體情況，并計算出分布指數，從而了解水環境污染情況。微生物群落監測技術在應用中不斷成熟，為水環境監測系統的完善以及監測水平的提高提供了更多幫助。

3.2 發光細菌監測技術的應用

發光細菌監測技術的應用，是當前生物監測技術應用最成熟的技術之一。發光細菌監測技術以細胞發光為基礎，綜合對水環境中的污染物遺傳毒性研究，準確剖析水環境水質毒性。當然在監測中會應用到水質毒性監測儀等一系列設備。發光細菌監測技術不僅提高了水環境監測水平，同時為改善國民生活提供了安全保障。發光細菌監測技術監測周期短，將監測結果的獲取時間逐漸縮短到3h。發光細菌監測技術在水環境監測中具有明顯應用優勢，不僅操作更加便捷，同時監測靈敏度非常高，能夠迅速取得監測結果。除此之外，還可以搭配紫外線分光分度法，打破生物監測技術在水環境監測中應用限制，改善生物監測技術應用問題，取得理想的應用監測效果。

4 水環境監測中發光細菌監測技術應用實例

利用發光細菌監測技術，針對河南省鄭州市某水域展開監測。該水域跨度長，并且分布范圍廣，水網縱橫交錯，由于近些年工業發展迅速，排水等的影響下，水域污染情況比較復雜。為了有效改善水環境，在基礎化學監測情況下，加大生物監測技術應用力度，及時掌握水域中的毒性物質，有效改善水體監管不足。

4.1 水環境監測過程

發光細菌監測技術應用，以生物毒性在線監測系統為載體，第一及時培養發光菌，并做好保存處理工作。第二利用發光測量的方式，及時了解水樣與發光菌融合后的表現，待發光測量完成后，及時開展質控處理，做好清洗工作。完成上述測試步驟后，以雙光路對照監測技術，通過毒性儀，對參考水樣、待測水樣進行測量。在雙光路測量理論的支持下，觀察樣品的變化。

4.2 培養并保存發光菌

發光菌是發光細菌監測技術應用的核心，監測方法實施之前，發光細菌主要以凍干粉的結構保存，并且屬于固定化的休眠狀態。發光細菌保存要求溫度必須≤-20℃，這是保證發光細菌活性的重要條件。發光細菌使用過程中，將其放置于常溫環境中，以復蘇稀釋液進行復蘇，時間為15min，隨后放置到提前準備好的特氟龍恒溫孵育倉，溫度為5℃。為了預防發光細菌出現溶液沉淀現象，需放置攪拌子，在放置期間不停攪拌。發光細菌復蘇后1周是最長壽命周期。

4.3 測量過程

觀察發光細菌孵育情況，待其達到理想狀態后，將發光細菌抽出，注入待監測的反應池中，隨后還要在另一個反應池中注入待測水樣，待發光細菌與待測水樣混合，開始對發光量進行監測，以S0表示。t分鐘接觸后，再次對發光量進行監測，以S表示。這個過程需要注意，默認接觸時間t=30min。及時對測試結果進行統計整理并保存。

待測量全部結束，及時清洗實驗監測所應用到的儀器，尤其是光路方面必須清洗到位，避免出現交叉污染的現象。

4.4 在線集成處理

根據水質自動監測系統的實際情況，及時接入監測儀器，在上位機的有效控制下，對水域展開全天候、實時、持續性監測。測試流程的間隔時間設定為4h，若出現突發狀況，需將測試流程間隔時間調整為1h。在線完成測試數據統計，隨后將數據傳輸到控制平臺。除此之外，在儀器自帶網絡模塊的支持下，實現遠程監測水域情況，同時對儀器的運行情況實時控制。為了方便故障診斷，加入觸發調試功能，保證儀器的正常運行。

4.5 監測結果整理

監測結果整理中，主要涉及毒物測試與常規監測指標下生物毒性相關性分析。其中毒物測試結果見表2。

表2 不同濃度毒物測試結果整理

發光細菌監測技術還對水環境中的有機磷農藥以及甲醇等展開毒性測試，阿特拉津以2.5mg/L濃度為標準，發光細菌監測中相對發光度經監測達到58%，由此可以看出存在明顯毒性。甲醇污染監測中，25mg/L的情況下，發光度監測結果為88%，相對來講毒性并不大。水樣本中有機磷農藥的監測，相對發光度監測結果為16%。常規監測與生物毒性相關性研究，利用電導率完成監測數據統計，得到相關性監測數值，r=0.731。

5 結束語

對于水環境監測來講，不僅是保證水環境安全的基礎，同時也是改善由工業生產、城市建設等所造成的水環境污染的必然選擇。城市發展速度加快，工業用水需求增加，有生產就會有廢水排出，水環境受到這些因素的影響污染問題逐漸嚴重。如果不能妥善處理水環境污染問題，必然會威脅到生態鏈的平衡，威脅生態環境安全。面對這種情況，水環境監測在物理監測與化學監測基礎上，積極應用生物監測技術。結合生物監測技術中的發光細菌監測技術應用展開實例分析，掌握生物監測技術應用的關鍵點，明確應用優勢的同時，總結應用不足，進一步完善生物監測技術應用方案。生物監測技術的應用，還需結合水環境監測實際情況展開，實時掌握水體污染狀況，為水環境的改善提供可靠建議。