生物监测技术在水环境中的应用及研究

摘 要：近年来，随着我国社会的快速发展，各类污染情况日益加剧，水污染问题尤其严重，人们对污染问题越来越重视。这就要求相关部门及时对水体环境进行监测，对水体安全进行预警。在水质环境监测评估和预警中，水生物环境监测技术作为有效的手段，进一步促进了环境保护工作的顺利开展。本文主要围绕生物监测的原理及其优越性，重点分析了水生生物环境监测方法研究以及水生生物环境监测技术存在的问题及对策，以期能为有关方面的需要提供借鉴和参考。

关键词：生物监测；水环境；对策研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.228

1 生物监测的原理及其优越性

（1）生物监测的原理。所谓的生物监测，主要是对环境污染进行监测和评估时通过生物组分、种类或个体对环境变化产生的反应来完成。生物监测技术包括两种方法，一个是生态学方法，另一个是毒理学方法，它们作为理化监测方法的重要补充，在环境监测和评估中都发挥着极其重要的作用。环境中某一毒性物质的强弱可以通过生物检测方法进行测定，而且能够对多种污染物的综合毒性进行评价。生物监测方法与理化分析相比，前者具有较高的安全性和较强的实用性，且监测结果全面准确，能够将环境的长期污染状况真实的反映出来，在环境综合评价中应用的较为广泛，且预警功能也发挥着重要作用。进行生物监测的主要目的是在生态系统尚未被污染物危害前第一时間将其检测出来，避免破坏系统的生态平衡。

（2）生物监测的优越性。相比传统理化监测而言，生物监测所具有的指示作用为综合性和快速性。一是在水环境中生物受细微外源性物质的影响和控制过程，该变化相对较慢，生物监测在对其捕捉时更加容易；二是相比于传统的理化监测方法，生物监测具有较好的预见性，部分水环境中前期进入了少量的污染源，其污染效果并不会太明显，通过长期的积累，慢性污染逐渐显现。通过生物监测能够提前预报出这些症状；三是对于范围较小，剂量周期漫长，但有较大危害的毒性效应能够通过生物监测很容易观察到；四是生物监测具有较低的管理费用，能够大面积连续布点在边缘地区，保养和维修时不需要仪器仪表。

2 水生生物环境监测方法研究

2.1 常用生物监测技术

（1）群落结构法。群落结构主要是指在一定地域特点或自然界的特定某块范围内，有不同种类的微生物和动植物出现在此范围内，水质情况的推测可以通过对水中生物的群落结构变化进行观察来实现。（2）残毒测定法。在生活的环境中，污染物质会被生物摄取，在消化以后，随后再次进行分配和迁移，不过在生物体内会残留大量毒素，而且残留的毒素高出周围环境中毒素的若干倍。对水污染状况的判断可以通过对一种或几种生物体内残留的毒素进行检查得知。（3）指示生物法。在生态水环境下，生物会随着水质量的变化而发生变化，此时会危害到水里面的生物，严重情况下这些生物会消亡。通过对生物个体或物种的变化进行观测，能够对环境质量的变化情况准确进行记录。（4）生物传感器测试法。近年来，我国快速提升的科学技术使交叉学科不断融合。在现代生物技术领域中，DNA重组技术被不断利用到实际生物监测技术中。生物传感监测法主要是将生物反应在水环境下转化为电信号。其原理是将被检测的生物组分和待监测对象的作用通过电子技术转化为能够检测到的电子信号。（5）生物监测法。当病毒污染生物以后，会改变生物的生理机能，而生物监测法则是通过对生理机能的变化对水的质量进行测试。

2.2 监测技术的研究应用

（1）微生物群落检测法。该生物检测法发展应用的相对较早，主要是对水环境中真菌、原生动物、藻类以及微型生物出现的频率或数量进行监测，其分布指数通过数学计算统计得出，水污染程度的评价以此为依据。随着科技的不断进步，后期又修正和改进了微生物群落监测法，产生了与化学监测参数有关联的多样性指数、原生动物种类、异养性指数和植鞭毛虫百分比四个生物学参数，我国建立的生态环境微生物群落监测法具有很好的适用性。李朝霞等通过微生物群落监测法对化工废水的静态毒性进行评价，化工废水效应浓度变化中原生动物群落相对比较敏感。不断增加的效应浓度和延长的毒性时间使原生动物群落群集的多样性急剧下降，随之减缓了群集的速度。近年来，在微生物群落监测法中数学分析发挥着越来越重要的作用。生物群落参数的变化规律通过计算机应用和数学分析能够在更大范围内得到揭示，从而使微生物群落监测法具有更加广泛的使用范围和更加精确的结果。

（2）底栖动物判断。近年来，我国还利用湘江底栖动物来完成对水质污染问题的判断以及变化趋势的分析。从上游到下游，湘江干流底部栖息动物的种类呈现出逐渐减少的趋势。这说明湘江内有着非常严重的污染，而在判断不同区域的污染程度时可以根据物种减少的程度进行确定，另外通过分析还可以看出，底栖生物种类随着时间的推移也在逐渐减少，这也说明毒污染并没有消散。

（3）鱼类正趋流性判断。上世纪七十年代，德国人开始深入研究鱼类的正趋流性，具有研究方法是将不能使鱼群轻易接近的强光区或者适度的电击区设置在水中下游区，通过该方法使鱼群的活动范围得到有效控制，如果上游没有发现鱼群，这说明水质污染情况已经在下游区产生。

（4）SOS显色法。SOS法是我国在上世纪八十年代提出的新型遗传毒性监测方法。其主要原理是极大的破坏DNA分子的情况下，进一步限制生物复制，错误修复的情况很容易发生，在大肠杆菌的一系列反应后，所有这些修复统称为SOS应答。该方法具有自身的优点，一是简单快速，数小时就能够完成监测；二是监测相当灵敏；三是监测结果比较准确。遗传毒物对细胞原发的直接反应是SOS显色法测定的结果，其阳性结果可信度较高。

3 水生生物环境监测技术存在的问题及对策

（1）生物的生长及分布其个性差异较大，同种生物对污染物有着不一样的反应。所以生物监测过程中，测试周期的设定需要根据指示生物生长状态、水体特征等进行。另外还要使样本数量适当增加，从而使监测结果的可信度得到提高。在生物监测时，要通过前期实验对不同季节或地区的生物反应程度及频率进行确定，根据不同地区的实际情况制定出适合的检测标准。及时建立大范围数据生物监测网，认真分析处理各地的监测结果，更有利于将地域差别进行消除。

（2）在水生生态系统中，较低浓度的水体污染物具有潜在的危害，短时间内具有不明显的生物学效应。这时需要把从生物分析到生物群落不同层级的有效监测建立起来，理化监测可以在异常情况下进行，从而确保能够及时监测预警污染物的污染程度。

参考文献：

[1]吴陵广.几种生物指示物在海洋污染监测中的应用[D].上海海洋大学，2012.

[2]潘玲武.水污染生物监测研究[J].资源与人居环境，2011（03）.

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