生物监测技术在水环境工程中的应用及研究

生物监测技术在水环境工程中的应用及研究

陈文立

湖北建科国际工程有限公司 陕西西安 710065

摘要：在自然界中，水环境是以不同形式存在的。一般是通过循环来实现跨地域、跨空间的水系统转化。水环境与人们的生产、生活息息相关，水环境被污染或是被破坏，它会直接或间接的破坏生物界的多样性，从而造成人和其他生物之间的变化。而当前随着生物监测技术在水环境中的应用我们不难发现，该技术可以很好地改善之前人为不能监测到的污染源以及水环境中的各种微量元素，从而便于人们更快地掌握水环境各阶段的安全现状，这对整个的生态环境治理而言非常有针对性，因此值得大力推广使用。基于此，对生物监测技术在水环境工程中的应用进行研究，仅供参考。

关键词：生物监测技术；水环境工程；生态环境；污染防控；应用

引言

目前，我国水环境污染治理主要分为两大方向，一是从源头控制工农业、生活污水排放，二是监测并治理自然水体既有污染。传统的理化监测技术更注重污染物本身，监测对象主要是水体的浊度、色度、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总有机碳、pH、重金属含量、电导率等，这些参数虽然能够有效体现水体现状，却无法深刻反映污染物和水体环境对生物体的影响。

1水环境监测中应用生物监测的必要性

在水环境监测中，物理指标和化学指标能反映污染物的来源、浓度，能反映水环境的质量变化，却不能体现污染物对生物的影响，也不能解释水生生物对污染物的作用机理。因此，应用生物监测技术，从水生生物对污染物的利用角度反映污染物对生物的影响，展现污染物的潜在风险和威胁，是水环境监测发展的必然趋势。长期以来，我国生物监测技术发展缓慢，对环境监测的辅助有限，还需要更深入的研究。

2生物监测技术应用现状分析

现阶段，我国水环境监测方式主要以生物监测和理化监测为主，且生物监测技术的应用范围已经越来越广。而在实际的生物监测工作中，水环境一旦受到污染，其内部的生物生长或是微量元素就会随之发生变化。这时利用生物监测技术可以直观可靠的对水环境进行检测和评估，生物监测技术具有较强的实用性和可操作性，因此，可以很好地发现水环境中的污染物质。其次，高精准度也可以很好地将水环境中的污染源和有毒含量进行实时报备，在水环境不达标或受到污染前发出预警信号，以备相关人员紧急做出治理方案，降低环境污染率。当前社会信息化、智能化技术不断发展，各个领域早已实施智能化管控。水环境作为人们生产和生活的基础，实施生物监测技术成为时代发展的必然趋势。而自动化生物检测器作为一种新型的监测技术，它可以有效地检测出水体中的污染物含量，这大大地提升了我国水环境工程的整体安全性。但是，目前由于我国水环境监测起步较晚，相关监测管理的信息化、智能化技术水平还比较弱，这也导致水环境缺乏完善的监测与管理体系，监测信息接收迟缓或问题处理不及时等问题增多，这在某种程度上也影响着我国水环境监测的整体质量。

3生物监测技术在水环境工程中的应用

3.1微生物

用于生物监测的微生物应当是群落多样性、群落均匀度、优势细菌丰度都十分优秀的种类，如广泛分布于水环境中的发光细菌、与各种鱼类共生的费氏弧菌。发光细菌的发光主要依赖于发光酶系统，这种酶是一种异二聚体蛋白质，在与有毒物质接触时，若它被有毒物质抑制，则细菌的发光强度会迅速降低，这是一种指示性十分明确的微生物。生物监测技术领域通常用发光细菌来量化污染物的毒性，量化对象可以是急性毒性（5～30min），也可以是慢性毒性（12～24h）。目前，发光细菌对毒性的量化已经广泛应用于饮用水系统、海洋沉积物的水质检测中，发挥了巨大作用。费氏弧菌对水体的电导率、浊度、重金属浓度、大肠菌群等参数变化有较大的反应，其中，费氏弧菌的种群变化与前两者成反比，与后三者成正比。

3.2群落生物测试分析技术

在自然界的某一区域内，必然会有很多不同的生物种类和其他微小生物群。这些微小生物的变化是常人肉眼无法辨别的，这时就需要利用有关仪器和技术进行观察。要知道不同的生物可能对污染物的承受程度不同，当生物出现集体病变或是损害时其相应的生理特征就会发生变化。如：马鞍山的废水导致水花生根尖发生变化，这种集体受害在病变前期人们是无法肉眼识别的，因此需要借助新检测仪器和数据信息对水花生的根部细胞核进行检测，之后再根据实际情况对不同的植物进行详细分析，这种经过反复推测来检测水体安全的方式被称为群落生物测试分析技术。

3.3构建水环境生物监测技术体系

水环境生物监测技术体系构建情况，直接影响到水环境管理效果。对此，需完善生物监测指标、技术方法标准、评价方法体系，整个业务体系包括微生物监测、生物群落监测、生物毒理试验以及水环境生态质量监测等，实现水环境生态完整性评价与管理。

3.4分子水平

水体污染物对生物的影响可反映在生物体内的基因表达、酶活性、DNA损伤等变化，因此基于此的生物监测技术可反映水体污染物类型或程度。中国科学院城市环境研究所于2011年申请的专利CN103184276A利用实时定量PCR法检测海洋青鳉体内的卵黄蛋白原水平，以评估水体雌激素污染程度。内蒙古科技大学于2013年申请的专利CN103451295A基于克氏原螯虾的hsp70基因的表达模式来评价水体的生态毒性。深圳市格瑞斯特环保技术有限公司于2014年申请的CN104120179A利用可口革囊星虫体液腔细胞的DNA损伤检测海洋中石油烃浓度。山东出入境检验检疫局检验检疫技术中心于2015年申请的CN105002174A采用章鱼体内谷胱甘肽硫转移酶含量变化来检测水体污染物。

4生物监测技术优势

生物监测技术是指结合生物学理论，通过生物学方法，根据指标生物在不同生物水平上对水环境污染的不同反应，实现水环境污染的监测、评估与分析。细化来说，在不同生物水平上，对应的生物监测技术如下：在分子水平上，常用监测技术为ＤＮＡ损伤监测、各种酶类活性的监测；在细胞水平上，常用监测技术为细胞器损伤监测或细胞器变化监测；在组织器官水平上，常用监测技术为生理变化监测或生长发育异常监测；在个体水平上，常用监测技术为生长参数变化监测、繁殖监测、存活率监测或行为变化监测等；在种群及以上水平，常用监测技术为种群与群落监测，监测内容为结构多样性、结构稳定性或结构变化。基于上述监测原理与内容，生物监测技术可有效提高水环境监测的质量与效率，具有长期性、多样性、全面性、灵敏性、便捷性等优势，呈现水环境污染现状与趋势，为水环境保护与污染治理提供帮助。

结束语

我国水生生物监测的工作从上世纪７０年代开始，９０年代随经济发展水质严重污染，水生生物破坏严重，生物监测工作也停滞了。２０１０年以后，随着水环境质量逐步恢复，水生生物也随环境向好而生，此时理化指标很难全面评价环境质量状况，因此水生生物指示评价作用逐步体现，水生生物监测工作逐步被重视开展。

参考文献

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作者简介：陈文立，1990. 2--，男，汉，山东菏泽人，2014年7月毕业于长安大学，市政工程专业，硕士学历，工程师职称，现在湖北建科国际工程有限公司，从事给水排水工程相关设计工作。

工作单位：湖北建科国际工程有限公司

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