浅析水环境中生物检测技术的应用

陈艳

摘 要：生物监测技术的应用原则是当水环境污染物还没有达到危害生态系统的程度时，快速、高效的监测出有害物质，避免出现水环境污染问题$对此，本文首先介绍了几种常见的生物监测技术，然后对其在水环境监测中的具体应用进行了分析。

关键词：水环境；生物检测技术；应用

水环境监测是水环境保护的基础，其目的是通过对水体的环境变化进行定量的调查， 全面及时掌握水环境质量的动态变化特征， 为水资源的保护、水环境的管理以及水污染的防治提供可靠的依据。传统的水环境监测方法主要是物理和化学方法。目前，传统的理化监测，无论在成本还是效率上，已不能满足环境监测的需要；再者，理化分析只能对化学物精确定量，却不能反映其对生物体的效应。鉴于此，针对水环境中生物检测技术的应用具有重要的研究意义。

1 生物监测的特点

生态环境受到污染后，生物生长也会受到影响，将生物监测技术应用在环境管理中，能够取得显著的效果。生物在生长期间受环境影响严重，如果周围环境中含有污染物质，生物物种可能会出现病变或者基因突变的情况，但环境污染问题通常是在小范围内发生，在选择取样检测点时，要考虑实际情况，根据可能造成的环境污染，有针对性的选择测试点，这种能够确保结果与实际情况相吻合。生物检测能够反映一段时间内的环境变化情况，帮助环保工作人员明确检测现场存在的污染物质种类，有针对性的开展治理工作。例如，在对水体进行检测时，可以对内部生物生长情况进行检验，这样所得到的结果更全面。开展生物监测不能局限于检测区域内的物种，更要结合周边环境情况来进行，生态环境影响是相互的。

2 生物监测在水环境中的应用

2.1 群落监测

群落监测主要用来收集自然生态群落结构和功能信息、评价环境状况和预测未来可能出现的变化。群落监测可利用环境中的生物信息反映生态系统受到的污染状况。因此，群落监测在水环境监测中发挥着十分巨大的作用。群落监测的具体内容可分为以下两个方面。

1.水环境评价

生物监测在水体环境的总体评价中具有较大的优势，通过研究水生生物群落和种类的变化情况，可了解水体质量长、短期的变化情况。比如在20世纪90年代，欧洲部分国家的水库遭受了严重的植物营养素污染，当时通过研究水库中不同时期生物的种类和组成，了解了水体的变化情况，促使水库的净化过程得到了加速，并对水库功能的应用造成了影响；莱茵河流经欧洲多国，一直以来污染严重，河中生物几近灭绝，但通过欧洲各国的不断努力，逐渐提升了该河的水体质量，在河道中又出现了原先的生物。水生生物的指示作用较为明显，既可宏观显示环保措施的成效，又可以让人们了解环境质量。

2.水域宏观规划

水生指示生物会随环境的变化而出现一定的反应，以此可掌握水体的质量和类型，應将其有针对性地利用起来。比如，如果水体中生长着较为旺盛的藻类，就可以放养一些鲢鱼、罗非鱼等鱼种。此类鱼的饵料主要为藻类。这样不仅可增加鱼的产量，还能逐步减轻水体的富营养化程度，同时，也可以减少饵料的投入量。通过观察和监测水体中水生生物的群落结构，了解相应水域水体的类别和性质，可宏观规划水域，确定水体的相应功能，最终达到合理划分水域功能的目的。

2.2 生物测试的应用

生物测试指的是通过应用实验方法，研究和监测环境污染对生物的影响情况，以便评价水体的质量和受污染状况。它主要分为两类应用：①监测水中植物营养素和生长刺激素的状况；②监测废水对生物产生的毒性。在宏观和非定量评价中，经常应用到的是群落监测，但在监测水体的质量和受污染状况时，主要依据生物测试。生物测试具体分为以下两方面。

1.生物传感器

生物传感器应用了固定化细胞核和固定化酶技术，将生物学元件作为功能性识别元件，并按照一定规律将以识别和感知为目的被测物转化为可识别的信号。它的工作原理是在生物组分与待测对象之间生成相互作用，借助于电子组分检出待测对象，并对其转化，最终成为可以测量的电子信号。通常情况下，可以将生物传感器划分为多种类型，比如细胞传感器、免疫传感器和DNA传感器等，这样划分的依据是识别元件构成材料的差异。

2.制订环境标准

在水环境中生长的生物个体因食物链和生长需要，会在水环境中积累各种成本。在生物测试应用中制订水质标准时，必须将污染物在生物体内的累积对生物生理机能和遗传效应产生的毒害纳入考虑范围内。目前，我们已经在饮用水中分离和鉴定了超过2000种有机化合物，但采用理化监测无法识别这些化合物对人体的危害。而通过应用生物监测技术合理选择受试生物和监测条件，制订出的水质标准会更加合理、严格。此外，还可结合不同的水体，对污染物排放标准进行差异化的制订。

2.3 具体技术的应用

1.微生物监测法

微生物群落监测法是发展应用较早的生物监测方法，主要是监测微型生物、含细菌、真菌、藻类、原生动物等。在水环境中出现的物种频率或者相对数量，然后通过数学计算统计得出的分布指数，以此为指标评价水污染程度。研究人员通过利用聚氨酯塑料块为基质，采集水体中的微型生物，然后统计分析收集到的微生物群落各种参数，以评价水质的污染状况。我国研究人员通过对微生物群落监测法进行修正和改进，提出了与化学监测参数有显著相关性的四个生物学参数，即原生动物种数、植鞭毛虫百分比、多样性指数和异养性指数，发展和建立适用于我国生态环境的微生物群落监测方法，并成为我国第一个自行制订的生物监测标准。另外，通过改进微生物监测装置，采用瓶装聚氨酯泡沫塑料块消除海洋潮汐流和环流的影响，能够有效监测海水环境中的微型生物。

随着微生物群落监测法的发展，数学分析在微生物群落监测法发挥的作用也越来越明显。数学分析以及计算机应用的发展有利于在更大范围内揭示生物群落参数的变化规律，使微生物群落监测法的使用范围更加广泛，而且还能够保证监测结果的精确性。

2.发光细菌监测法

发光细菌法是一种发展比较成熟的生物监测方法，目前已经被广泛应用于水环境监测中。通过发光细菌，能够监测出水样中大部分有毒物质。研究人员利用费氏弧菌的细胞发光特性，设计出一种水质毒性检测仪，可用来测定水环境污染物综合毒性水平，并且通过选用遗传改造的发光细菌Acinetobactersp.RecA作为指示物种，建立起污染物遗传毒性快速检测方法，通过这一方法，能够在3h内获得毒性评价结果。发光细菌法在有机物及重金属等毒性物质监测领域有广泛的应用前景，但其本身也存在操作繁琐、误差较大等问题。电子技术的发展为发光细菌法的研究和应用提供了保证，结合荧光光度法、紫外分光光度法等仪器方法以及基因操作技术，发光细菌法将有更加广泛的发展和应用空间。

3 结语

随着工业用水、生活用水、农业用水不合理使用和排放的现象越来越多，水环境污染也越来也严重，水体监测和治理已经逐渐成为环境保护的重点。在水环境监测中，常见的生物监测技术有微生物监测技术、发光细菌监测技术、生物行为反应监测技术以及动物监测技术，在水环境监测中，应该根据实际情况合理选择具体的生物监测技术，确保其适用性和合理性，这样才能更加高效、准确的判断出水体污染情况。

参考文献

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