水環境治理中生物監測運用分析

遼寧省錦州生態環境監測中心 趙雯諾

一、生物監測原理

生物監測是通過生物物種或個體對環境變化的響應來監測和評估環境污染。生物監測原理主要有兩方面：毒理學方法和生態學方法,生物監測方法比傳統的物理和化學測試方法具有更高的安全性和實用性。同時,生物監測方法也是物理和化學方法的重要補充和發展,在環境監測和評價中發揮著非常重要的作用。其中,通過生物檢測方法中的毒理學預防可以測量某種有毒物質在環境中的毒性,并且還可以分析各種污染物的綜合毒性。從監測結果上來說能夠對污染物的相關情況進行全面準確地反映,并將環境的長期污染狀況用數據真實的反映出來。生物測定方法在綜合環境評價中具有非常明顯的應用優勢。此外,生物檢測技術具有很強的預測功能,在環境預測中起著非常重要的作用。從目前的應用情況上來說生物監測技術主要是對現階段生態系統中還沒有被污染物所危害的地區進行監測,盡可能預測和測試,以避免污染,并確保生態環境的平衡。

二、生物監測的意義、優點及缺點

（一）生物監測的意義

生物監測的實質就是指：根據環境變化引起生物種群或個體的改變情況為基礎，對環境受到污染的情況進行監測和分析。它的主要檢測方法為毒理學方法和生態學方法。與之前的監測方法相比，生物監測方法的安全性和實用性較好，另外，其方法的出現，也恰好彌補了傳統監測方法存在的缺陷，在環境監測領域得到了廣泛的應用。運用其毒理學方法不僅能夠檢測出有毒物質的毒性情況，還能夠分析出多種污染物混合在一起產生的毒性。而其與生態學方法相比，生態學方法的性能要優于毒理學法，它只需要相關人員根據監測對象所反映出的特性，就可以分析出所測環境的實際污染狀況，同時這種方式的檢測結果相對科學，能夠最大限度地顯示出環境的污染情況。

（二）生物監測的優點

1.能夠系統地了解水環境的整體情況

普通的水環境監測技術只能檢測污染的元素的含量，并不能夠系統地了解水環境的整體污染情況，而水環境的質量監測的真正目的是要監測整個水環境生態系統的健康狀態。上文已經提過，水環境中存在一個生態系統，里面生存了許多的微生物，水污染會影響所有生存在其中的水生生物。人類的生活污水和工業廢水中排放的不會只有一種元素，通常包含各種各樣的元素和有機物，這些化學元素會與有機物與水環境中生存的一些微生物產生一系列反應，進而改變水生動植物的生存環境，導致其中的動植物瘋狂生長或者滅絕，最終打破了整個水環境生態系統的平衡，使水環境質量不符合標準要求。利用生物監測技術即通過監測原本水環境的動植物和微生物的生存狀態、數量變化以及體內含有的元素變化等，可以對水環境的整體質量有一個系統的評估。

2.相比傳統水環境監測技術經濟效益更高

傳統的水環境監測技術需要采購專業的機器設備才能進行，并且設備的價格昂貴，相比傳統的水環境監測技術，生物監測技術的經濟效益明顯要高。采用生物監測技術不僅能達到監測水環境的效果，還可以節約購買水檢測設備的花費。

3.有利于為研究污染對生物的影響等其他研究提供依據

生物監測技術不僅能監測水環境的質量，還能夠記錄生物在不同水體環境中的生長狀況，有利于為其他行業的研究提供原始依據，比如可以為研究水污染對生物的影響提供原始數據支持，并且對于加強人類的環境保護意識有著重要的作用。

4.對污染具有提前預見性，可以提前處理污染源

水環境的生態環境自身具有一定的凈化和修復能力，因此水環境污染不是短期內形成的，而是污水長期排放，污染程度超過了水體凈化的極限，從而導致水體逐漸惡化，這就加大了水環境監測的難度。傳統的水環境監測技術無法預見水體污染會愈來愈惡化的情況，而生物監測技術則有一定的預見性，通過監測水環境內生物的生長狀況和體內一些化學物質的含量變化，發現異常時可以及時查找引起異常的原因，從而可以及時發現污染源頭，在水環境被徹底污染之前提前處理好污染源頭。

（三）生物監測技術存在的缺陷

1.缺少具體的監測標準

雖然生物監測技術監測的結果比較準確，但它也具有一定的局限性。水環境之間的差異，就導致生物的種類不同，在對其進行監測時，由于沒有具體的監測標準，讓其結果沒有辦法實現全面覆蓋。這種問題就阻礙了生物監測技術的發展，在使用其對面積較大的水環境進行監測時，相關人員只能把它看成理論化的技術，導致其監測結果不準確。一些生物監測技術發展速度較快的國家，為了提高監測結果的準確性，創建了相關監測模型。而我國受到部分地區的條件影響，并沒有辦法相關監測模型，這就為統一監測標準增加了難度。

2.監測環境多樣

監測環境的不同其環境變化引起生物種群或個體的改變情況也有所差異。由于我國的監測環境比較復雜，在對不同水環境進行監測時，為了得到較為精準的檢測結果，相關人員需要根據所監測環境區域的特征，了解其生物的生長和生活習慣，之后在對水環境中生物種群進行樣本監測。而其水環境中的生物多樣性，阻礙了其監測工作的進一步實施。

3.監測結果存在偏差

與其他監測技術相比，生物監測技術的使用時間較短，導致部分人員并不能全面的掌握其技術，只是將其監測結果當作參照。生物監測技術的作用主要是分析生活環境中生物存在的情況，進一步完成對生物生存環境的分析和探討，所以其監測結果只是對生物種類和數量的反應，并不能直接得出水污染的具體情況。而還有一些人員，在進行環境監測時，只看重結果不注重過程，這也是引起監測結果存在偏差的重要因素。生物監測所需要消耗的時間較長，相關人員需要花費較多的時間觀察生物的變化，將其作為分析水環境污染的依據，并不是只通過結果判斷。

三、生物監測技術在水環境監測中的運用

（一）微生物群落監測技術

微生物群落監測技術主要是通過對水環境中的微生物的生存狀況、數量等進行檢測，進而實現對水環境質量的監測。生活污水和工業廢水中含有大量的有機物、有毒物質等，將其排放到水體中，會使微生物的群落發生很大的變化。微生物對某些物質和元素的濃度的變化敏感程度很高，污染的水環境可能會使其中的某一種微生物大量繁殖，而使其他微生物的生存空間受到擠壓，致使微生物的群落的多樣性降低。監測人員通過采集水體樣本對單位面積內的微生物進行科學計數，了解整個水環境中的微生物分布情況，再結合有機物和毒性物質相關濃度對微生物的影響，從而可以判斷整個水體環境的質量狀況。監測人員還可以采取不同時期的水體樣本進行對照研究，由此得出更精確的評估結論。

（二）生物行為反應監測技術

周圍生存環境的變化會使生物的行為發生一些變化，生物行為反應監測技術就是利用的這一原理。通過監測水中動物，如金魚、斑馬魚等魚類，在水環境中表現出來的生理行為如呼吸、游動頻率、進食是否正常等來判斷水環境的污染程度。比如斑馬魚可以用來檢測水環境中一些重金屬的污染，此外，一些小型魚類的行為反應都在也可以用來檢測水環境質量，若水體污染嚴重，會在較短的時間內導致某些小型魚類死亡。通過對這些魚類的行為反應監測，能使人類間接判斷出水污染對人體的危害程度。

（三）發光細菌監測技術

發光細菌檢測技術的原理是利用某些細菌在熒光酶作用下，其能量會以光的形式釋放出來發光反應，其在正常狀態下熒光酶處于活性狀態，從而呈現發光狀態；而在有毒性物質的水環境中，毒性物質會抑制熒光酶的活性，使細菌發光反應受到阻礙，導致發光細菌只能發出相比正常狀態較弱的光甚至完全不發光，由此便可以通過發光細菌的發光程度監測水環境中的毒性。發光細菌法檢測速度快、對各種物質的靈敏度高，可以用來對許多有毒物質進行檢測，應用范圍很廣，在重金屬監測方面也有很大的應用前景，因此，國內外都在加強這方面的研究，目前國外已經有利用其原理研發的水環境監測儀，可以用來對自來水出水進行毒性監測，但發光細菌法也存在一些缺點，比如操作過程太過煩瑣、誤差不易控制等。

（四）兩棲動物的生物監測技術

生物監測技術需要被監測的生物對周圍的變化敏感性高，如果能綜合地測量多種環境則更好，而兩棲動物就有這樣的優勢。兩棲動物幼體狀態是在水中生存發育的，發育到成體后既能在水中生活又能在陸地上生活，它們與水環境、陸地環境的聯系都很密切，因此可以用兩棲動物進行水環境的質量監測和陸地環境的質量監測。兩棲動物的另一特點提高了其對環境質量的敏感性，它們除了用肺呼吸，還會用皮膚輔助呼吸，在用皮膚呼吸的過程中污染物會伴隨呼吸過程進入體內，加快污染在體內的積累進程，因此相比其他生物更容易表現對污染的敏感反應。相關數據顯示，在人類居住人群較少的地方，兩棲動物的種群數量也突然大量減少，國外研究后認為許多兩棲動物比如蛙類的種群數量減少，有些物種甚至滅絕的原因與農藥殘留在水土環境中有關。正是因為兩棲動物需要依靠皮膚輔助呼吸，所以使它們相比其他生物對環境的污染變化敏感性更高、生理反應更強烈，因此國內外開始采用兩棲動物來監測環境質量，比如對水環境中農藥和重金屬的監測等。

四、結束語

綜上所述，生物監測技術的出現彌補了傳統監測技術中存在的缺陷，其在水環境工程的應用有利于人們對水污染情況的掌握，對環境污染監測的發展具有極大的推動作用。本文通過對底棲和兩棲動物、發光細菌等生物反應的監測，并對其反應結果進行了相應的分析，以此希望能夠推動相關生物監測技術研究的發展。