生物科技新方式在水環境監測中的應用優勢及具體措施探討

廣東省云浮生態環境監測站 鄒鶴群

目前，生物監測主要是用于評價水環境中生物或者是群落改變對環境污染產生的變化。站在現有的生物學角度進行分析和監測，此種監測結果所得出的結論都較為完善，并且具有一定的預測性，我們能夠對生態系統中的平衡問題進行有效的改善。而生物監測則是環境監測中的一類技術，依靠細胞、微生物、動物的反應，準確判斷環境中的污染物來源、濃度以及發展趨勢。因此，現階段，我們對生物技術在水環境監測中的應用優勢以及具體方法進行探究，具有一定的現實意義，能受到環境科學領域的普遍重視。

一、生物技術在水環境監測中的應用理論

（一）內涵

當今，生物技術在水環境監測過程中占據著關鍵地位，同時，在水環境預防與治理過程中也在逐步深入。生物技術的綜合性極強，是現代生命科學的基礎。在水環境監測過程中，結合前沿的科學技術能解決水污染問題。生物技術的處理方法已經逐步成為世界各地水污染預防與治理的重要舉措。此技術誕生于20世紀初，它的機理以及應用研究是從整體生物水平發展到細胞、基因、分子等層面逐步深化。而水環境生物監測是各種水生生物之間以及生物所生存的水環境之間存在相互依存、相互制約的穩定平衡狀態。一旦發生水體污染，會誘使水環境發生改變，生物就會對此產生不同的反應。我們可以參照生物的外在表現以及體內某種物質含量的變化，有效地顯示出水體污染物的種類、污染物對水體的綜合影響。在水環境監測過程中使用的生物技術，和傳統的物理監測、化學監測有所不同。生物技術主要是針對以人為主體的生物系統，具有更直接、綜合的指示作用。生物監測能夠有效地表明外源性化學物質影響生物物種或生物調控的細微變化。同時，它還具有一定的靈敏性，一些低濃度的污染物進入到環境以后，能夠直接地監測或人類能夠直接地感受到發生的變化，生物能夠迅速地做出反應，做到早發現早治理。該技術在應用過程中也能有效地克服物理化學監測存在的局限性以及連續取樣的繁瑣性，大大降低了物理化學監測的成本。

該技術在使用過程中的切入點就是生物學。水環境生物監測技術常見的有兩個內容。一個是由于環境污染物存在而使特定生物面積生長或死亡，技術人員需要根據現有的設備對生物的影響程度進行分析；另一個則是環境中其他生物之間的平衡被打破，從而使特定面積的生物生長或死亡，技術人員需要根據生物的受影響程度來判定水污染。不管是哪一種生物，它和生存環境之間的影響是相互的。雖然關系較為密切，但是也能相互制約。污染物進入到生物所生存的環境以后，生物會將其和養料一起，吸入自己的體內，然后在體內進行遷移和聚集，生物體遭到污染會發生不良反應。生物監測技術則是使用該原理對污染物或環境產生一定的反應進行有效的判斷，如果水環境出現污染，生活在其中的魚類能夠有效地做出不良反應，尤其是出現明顯呼吸急促的現象，污染物超過一定濃度就會出現中毒情況，較為嚴重的出現死亡，可以根據水生生物受污染物影響前后呼吸頻率的變化，進而來確定污染物的毒性情況。生物監測技術能夠利用生物對環境變化過程采集多元化的信息進行監測，這是一種新型的監測方式。

（二）常見的監測方法

第一，生物指示監測法。該方法在使用過程中能有效地觀察水環境中的生物，根據生物的變化情況對水資源的品質進行判定，如果某個區域它的水資源有一個或多個生物出現大量死亡或變少的狀況，就能如實地體驗此區域水資源遭受的惡化。對于魚類來說，我們要參照魚類種群的數量、種類增加和減少以及運動規律對水環境的變化進行判定。

第二，生物積累監測法。該方法在使用過程中，主要是依靠水生生物的捕食以及消化功能，收集水環境中的毒性污染物，這些帶有毒性的物質進入到水體以后會逐步地積累。通過檢驗污染物在水生生物中富集量來判斷毒性物質以及自身的污染程度、水環境是否發生破壞。此方法操作較為簡便，能夠直接判斷是否出現水污染情況。

第三，生物群落監測法。水環境中大多數的微生物都是以群集合的方式進行。一般我們在對微生物種類和分布情況分析時，需要建立完善的數學模型，進而使用生物指數法以及多樣性指數法進行研究和判定，這樣能夠有效地監測水環境中微生物種群集合對水資源污染物，能夠有效地對水資源的污染物狀況進行判定。

第四，生物毒性監測法。對于一個區域來說，如果水環境發生污染，那么水中生物的生物機理會發生一定的變化，在嚴重情況下會影響生物的安全。因此，生物毒性監測法在使用過程中，通過使用靈敏光學監測，研究生物體內的細菌狀況，進而進行生物體內毒性含量的分析。如果發現水生生物毒性含量較大，那么它的生理功能就會受到嚴重破壞，這表明水環境質量受到嚴重污染。

二、生物技術在水環境監測中的應用優勢

在水環境監測過程中使用的生物技術，和傳統的物理化學監測技術不同，能夠有效地改善霧化監測速度慢、反應過程長的局面。此技術在應用時能為人員提供更加充裕的時間，使得生物監測更加真實可靠。生物監測技術使用時成本低，不需要對細胞、微生物或者是動物進行定期投放，就能夠進行大面積、連續的監測實驗，且對設備、儀器的磨損較小。生物監測的方法在使用時，一方面，能夠幫助技術人員了解污染物產生的生物學效應，能夠更加直觀地了解污染物對生物體產生的不良影響；另一方面，在水環境污染物監測過程中，生物技術的操作較為簡單、成本投入少，耗費較少的人力物力資源就能夠及時地完成監測工作。實際上，在生物技術應用過程中也存在一些不足，它不能在第一時間內監測到水體污染物的濃度，也沒有完善的環境質量監測標準。生物監測方法在水環境監測中也會受到諸多限制，我們要正確地看待生物監測技術的優勢和不足，進行不斷地改進和完善，充分發揮生物技術在水環境監測中的優勢。

生物監測技術在應用過程中能夠有效地發現細微外源性物質對水環境產生的影響，它和傳統的監測技術相比，能夠幫助人們采集相關數據。如果生物接觸了多種污染物，我們會有多樣性的研究主體對污染物的綜合性反應進行分析，能夠進一步了解污染物對生物的侵害。不僅如此，使用該技術還能夠通過立竿見影的方式，表現污染物對生物的影響。生物監測技術能有效地對小范圍的毒性效果進行分析和測定，而對于危害性較大的，會通過生物反應對其判定。其管理成本較低、經濟性能高，能夠進一步節省相關的科研技術成本[1]。

三、生物技術在水環境監測中的應用現狀

（一）監測方法標準化不足

現階段生物監測技術雖然被廣泛使用，但是在水環境生態監測過程中，由于監測結果精準度以及表達方式等原因的性質，使得生物監測技術在應用過程中仍然存在著各種各樣的問題，大部分的生物監測技術能夠如實地反映環境狀況以及污染物對生態環境的影響。然而由于方法本身的限制，該技術在應用過程中仍然沒有統一的標準，這樣會在無形中限制了生物監測。它作為環境監測的標準方法進行運用，而只是作為一種理論性的監測方法。對于我們常見的群落監測來說，大部分的結果很難定量，然而生物分布是受到諸多環境因素影響的，評價模型在應用過程中也不具備特定的參考意義，甚至對于一些欠發達地區來說，無法建立地區評價模型，這樣會限制方法的使用。我們也可以參照生物對環境污染物的濃度反應，來制定水質標準以及廢水排放標準。實際上的水質標準以及廢水排放標準，在制定過程中仍存在著較大的爭議[2]。

（二）監測項目的選擇不夠精準

對于大多數的水生生物來說，它們在分布過程中具有較大的地域性。同類生態系統中的生物對污染物的耐受性是不同的，不同生長階段對污染物有著不同的反應，以上特點就決定了在進行生物監測方法設計時，我們要考慮水體特征，還要了解生態系統中的變異性。然而，在實際應用過程中，忽視了測試頻率的選擇，也沒有考慮測試的樣本數量，這使得水環境監測的結果并不可靠[3]。

（三）忽視了監測結果的應用

在進行水環境監測中，生物監測技術在應用過程中仍然存在著一些不足。大多數的情況下，技術人員只是將監測結果作為定期的環境評價。實際上，生物監測在使用過程中能夠通過生物信息來確定環境質量，還包括種類群落以及生態系統的變化環境。在使用時，人們常使用的生物監測結果更多的是注重定量結果，而忽視了它的應用范圍環境，它對生物的作用并不是一蹴而就的，它需要一個過程。在環境污染監測過程中，它的結果較為隱蔽，而生物監測在使用時，要求監測人員具有較高的專業知識，否則無法發現生態系統出現的細微變化。然而大多數的技術人員在日常工作時忽視了對微觀和宏觀結果的結合，人員也難以取得完整的監測信息，無法對環境監測進行管控[4]。

四、生物技術在水環境監測中應用的具體措施

（一）全方位落實群落監測

該方法在使用時能夠有效地收集生態、群落結構以及功能信息，它的主要目的就是為了評價環境的狀況，預測水環境未來可能發生的變化。群落監測是利用直接取自環境中的生物信息，來反映長期污染對生態環境產生的影響。一方面，我們需要做好水環境的評價工作。在進行水環境總體評價過程中，生物監測和傳統的物理化學方法是不同的，它能夠通過水生生物群落以及種類的變化，有效地反映出水體質量長期和短期的變化。另一方面，在進行水域宏觀規劃過程中，使用該方法能夠有效地掌握水體質量的種類和類型，有針對性地利用水面，這對目前的水產養殖是較為重要的，水體中的藻類如果生長旺盛，則就可以多放鰱魚、羅非魚等魚種。不僅能夠增加產量，而且還能夠降低水體的富營養化程度。我們要有效地觀察和監測水體中水生生物群落結構是否發生改變，了解本區域水體的類別和特征，并進行宏觀調控，充分發揮水域功能劃分的作用。值得注意的是，在運用群落監測方法時，我們還要需要加大水環境災害的預報控制工作。目前湖泊水質不斷發生惡化，無論是內陸水域還是海洋水環境污染越來越嚴重。因此，我們要充分發揮群落監測的重要作用，為環境災害預防提供重要的信息[5]。

（二）發揮生物測試的作用

在水環境監測過程中，充分發揮生物測試的作用，能夠有效地評價水體質量和受污染狀況。在運用時，我們要了解生物傳感器的作用，該技術在應用過程中主要是以DNA重組技術為標志，構成了現代化生物監測技術。尤其是在市環境監測過程中，該技術以固定化細胞和固定化酶技術為基礎，能夠有效地識別、感知被測物存在的問題。在水環境監測過程中，我們要結合基因工程技術，發揮微生物傳感器的應用優勢，還要利用生物監測敏感性的特點，對污染物在環境中的變化做出反應，進一步進行監測。同時，在水環境監測過程中，我們還要結合sos顯色法，該方法在應用過程中，能夠對遺傳毒性物質進行監測。在使用過程中，它能夠破壞毒性微生物的脫氧核糖核酸，對生物體的正常繁殖起到了抑制作。

（三）善于挖掘新技術

在水環境監測過程中，可使用的方法是多種多樣的生物技術，它有獨特的優勢，在實際應用過程中，我們要積極的創新。我們可以運用生物傳感器技術，該技術已經被廣泛使用在水環境監測中，它的主要工作原理是對生物物質敏感度進行分析，將濃度轉化為電信號，對水環境、硝酸鹽含量、殘留化學農藥等物質進行監測。我們能夠參照電流信號的強弱進行分析生物耗氧量，生物傳感器的靈敏度較高，能夠對水環境進行動態監測，具有較高的重現性和穩定性[6]。

五、結語

水環境生物監測技術在使用過程中通過自然界生物個體種群對環境變化所產生的反應，判斷環境污染或環境質量變化的一種監測方法。在經濟的推動之下，國家日益重視生物技術的研究和應用。在水環境監測過程中，我們要充分發揮生物技術的應用優勢，這樣才能有效地對水環境監測進行科學的評價和分析，從而得出更加精準的結果。