水环境治理中生物监测运用分析

2022-01-01辽宁省锦州生态环境监测中心赵雯诺

区域治理 2021年13期

辽宁省锦州生态环境监测中心赵雯诺

一、生物监测原理

生物监测是通过生物物种或个体对环境变化的响应来监测和评估环境污染。生物监测原理主要有两方面：毒理学方法和生态学方法,生物监测方法比传统的物理和化学测试方法具有更高的安全性和实用性。同时,生物监测方法也是物理和化学方法的重要补充和发展,在环境监测和评价中发挥着非常重要的作用。其中,通过生物检测方法中的毒理学预防可以测量某种有毒物质在环境中的毒性,并且还可以分析各种污染物的综合毒性。从监测结果上来说能够对污染物的相关情况进行全面准确地反映,并将环境的长期污染状况用数据真实的反映出来。生物测定方法在综合环境评价中具有非常明显的应用优势。此外,生物检测技术具有很强的预测功能,在环境预测中起着非常重要的作用。从目前的应用情况上来说生物监测技术主要是对现阶段生态系统中还没有被污染物所危害的地区进行监测,尽可能预测和测试,以避免污染,并确保生态环境的平衡。

二、生物监测的意义、优点及缺点

（一）生物监测的意义

生物监测的实质就是指：根据环境变化引起生物种群或个体的改变情况为基础，对环境受到污染的情况进行监测和分析。它的主要检测方法为毒理学方法和生态学方法。与之前的监测方法相比，生物监测方法的安全性和实用性较好，另外，其方法的出现，也恰好弥补了传统监测方法存在的缺陷，在环境监测领域得到了广泛的应用。运用其毒理学方法不仅能够检测出有毒物质的毒性情况，还能够分析出多种污染物混合在一起产生的毒性。而其与生态学方法相比，生态学方法的性能要优于毒理学法，它只需要相关人员根据监测对象所反映出的特性，就可以分析出所测环境的实际污染状况，同时这种方式的检测结果相对科学，能够最大限度地显示出环境的污染情况。

（二）生物监测的优点

1.能够系统地了解水环境的整体情况

普通的水环境监测技术只能检测污染的元素的含量，并不能够系统地了解水环境的整体污染情况，而水环境的质量监测的真正目的是要监测整个水环境生态系统的健康状态。上文已经提过，水环境中存在一个生态系统，里面生存了许多的微生物，水污染会影响所有生存在其中的水生生物。人类的生活污水和工业废水中排放的不会只有一种元素，通常包含各种各样的元素和有机物，这些化学元素会与有机物与水环境中生存的一些微生物产生一系列反应，进而改变水生动植物的生存环境，导致其中的动植物疯狂生长或者灭绝，最终打破了整个水环境生态系统的平衡，使水环境质量不符合标准要求。利用生物监测技术即通过监测原本水环境的动植物和微生物的生存状态、数量变化以及体内含有的元素变化等，可以对水环境的整体质量有一个系统的评估。

2.相比传统水环境监测技术经济效益更高

传统的水环境监测技术需要采购专业的机器设备才能进行，并且设备的价格昂贵，相比传统的水环境监测技术，生物监测技术的经济效益明显要高。采用生物监测技术不仅能达到监测水环境的效果，还可以节约购买水检测设备的花费。

3.有利于为研究污染对生物的影响等其他研究提供依据

生物监测技术不仅能监测水环境的质量，还能够记录生物在不同水体环境中的生长状况，有利于为其他行业的研究提供原始依据，比如可以为研究水污染对生物的影响提供原始数据支持，并且对于加强人类的环境保护意识有着重要的作用。

4.对污染具有提前预见性，可以提前处理污染源

水环境的生态环境自身具有一定的净化和修复能力，因此水环境污染不是短期内形成的，而是污水长期排放，污染程度超过了水体净化的极限，从而导致水体逐渐恶化，这就加大了水环境监测的难度。传统的水环境监测技术无法预见水体污染会愈来愈恶化的情况，而生物监测技术则有一定的预见性，通过监测水环境内生物的生长状况和体内一些化学物质的含量变化，发现异常时可以及时查找引起异常的原因，从而可以及时发现污染源头，在水环境被彻底污染之前提前处理好污染源头。

（三）生物监测技术存在的缺陷

1.缺少具体的监测标准

虽然生物监测技术监测的结果比较准确，但它也具有一定的局限性。水环境之间的差异，就导致生物的种类不同，在对其进行监测时，由于没有具体的监测标准，让其结果没有办法实现全面覆盖。这种问题就阻碍了生物监测技术的发展，在使用其对面积较大的水环境进行监测时，相关人员只能把它看成理论化的技术，导致其监测结果不准确。一些生物监测技术发展速度较快的国家，为了提高监测结果的准确性，创建了相关监测模型。而我国受到部分地区的条件影响，并没有办法相关监测模型，这就为统一监测标准增加了难度。

2.监测环境多样

监测环境的不同其环境变化引起生物种群或个体的改变情况也有所差异。由于我国的监测环境比较复杂，在对不同水环境进行监测时，为了得到较为精准的检测结果，相关人员需要根据所监测环境区域的特征，了解其生物的生长和生活习惯，之后在对水环境中生物种群进行样本监测。而其水环境中的生物多样性，阻碍了其监测工作的进一步实施。

3.监测结果存在偏差

与其他监测技术相比，生物监测技术的使用时间较短，导致部分人员并不能全面的掌握其技术，只是将其监测结果当作参照。生物监测技术的作用主要是分析生活环境中生物存在的情况，进一步完成对生物生存环境的分析和探讨，所以其监测结果只是对生物种类和数量的反应，并不能直接得出水污染的具体情况。而还有一些人员，在进行环境监测时，只看重结果不注重过程，这也是引起监测结果存在偏差的重要因素。生物监测所需要消耗的时间较长，相关人员需要花费较多的时间观察生物的变化，将其作为分析水环境污染的依据，并不是只通过结果判断。

三、生物监测技术在水环境监测中的运用

（一）微生物群落监测技术

微生物群落监测技术主要是通过对水环境中的微生物的生存状况、数量等进行检测，进而实现对水环境质量的监测。生活污水和工业废水中含有大量的有机物、有毒物质等，将其排放到水体中，会使微生物的群落发生很大的变化。微生物对某些物质和元素的浓度的变化敏感程度很高，污染的水环境可能会使其中的某一种微生物大量繁殖，而使其他微生物的生存空间受到挤压，致使微生物的群落的多样性降低。监测人员通过采集水体样本对单位面积内的微生物进行科学计数，了解整个水环境中的微生物分布情况，再结合有机物和毒性物质相关浓度对微生物的影响，从而可以判断整个水体环境的质量状况。监测人员还可以采取不同时期的水体样本进行对照研究，由此得出更精确的评估结论。

（二）生物行为反应监测技术

周围生存环境的变化会使生物的行为发生一些变化，生物行为反应监测技术就是利用的这一原理。通过监测水中动物，如金鱼、斑马鱼等鱼类，在水环境中表现出来的生理行为如呼吸、游动频率、进食是否正常等来判断水环境的污染程度。比如斑马鱼可以用来检测水环境中一些重金属的污染，此外，一些小型鱼类的行为反应都在也可以用来检测水环境质量，若水体污染严重，会在较短的时间内导致某些小型鱼类死亡。通过对这些鱼类的行为反应监测，能使人类间接判断出水污染对人体的危害程度。

（三）发光细菌监测技术

发光细菌检测技术的原理是利用某些细菌在荧光酶作用下，其能量会以光的形式释放出来发光反应，其在正常状态下荧光酶处于活性状态，从而呈现发光状态；而在有毒性物质的水环境中，毒性物质会抑制荧光酶的活性，使细菌发光反应受到阻碍，导致发光细菌只能发出相比正常状态较弱的光甚至完全不发光，由此便可以通过发光细菌的发光程度监测水环境中的毒性。发光细菌法检测速度快、对各种物质的灵敏度高，可以用来对许多有毒物质进行检测，应用范围很广，在重金属监测方面也有很大的应用前景，因此，国内外都在加强这方面的研究，目前国外已经有利用其原理研发的水环境监测仪，可以用来对自来水出水进行毒性监测，但发光细菌法也存在一些缺点，比如操作过程太过烦琐、误差不易控制等。

（四）两栖动物的生物监测技术

生物监测技术需要被监测的生物对周围的变化敏感性高，如果能综合地测量多种环境则更好，而两栖动物就有这样的优势。两栖动物幼体状态是在水中生存发育的，发育到成体后既能在水中生活又能在陆地上生活，它们与水环境、陆地环境的联系都很密切，因此可以用两栖动物进行水环境的质量监测和陆地环境的质量监测。两栖动物的另一特点提高了其对环境质量的敏感性，它们除了用肺呼吸，还会用皮肤辅助呼吸，在用皮肤呼吸的过程中污染物会伴随呼吸过程进入体内，加快污染在体内的积累进程，因此相比其他生物更容易表现对污染的敏感反应。相关数据显示，在人类居住人群较少的地方，两栖动物的种群数量也突然大量减少，国外研究后认为许多两栖动物比如蛙类的种群数量减少，有些物种甚至灭绝的原因与农药残留在水土环境中有关。正是因为两栖动物需要依靠皮肤辅助呼吸，所以使它们相比其他生物对环境的污染变化敏感性更高、生理反应更强烈，因此国内外开始采用两栖动物来监测环境质量，比如对水环境中农药和重金属的监测等。