生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境中的應(yīng)用及研究

郭自良

（玉溪市紅塔區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站云南玉溪653100）

生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境中的應(yīng)用及研究

郭自良

（玉溪市紅塔區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站云南玉溪653100）

提高對(duì)水污染事件的監(jiān)測(cè)能力與預(yù)警能力是當(dāng)前水環(huán)境治理工作中的重點(diǎn)。在眾多的監(jiān)測(cè)技術(shù)中，生物監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)基于生物之間相依存、相互制約關(guān)系上實(shí)施的技術(shù)，具有明顯的優(yōu)越性，由此成為當(dāng)前水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中的研究熱點(diǎn)。

生物監(jiān)測(cè)技術(shù)；水環(huán)境

水環(huán)境監(jiān)測(cè)是獲取水資源、水環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)的主要方法，同時(shí)也是是一項(xiàng)利國(guó)利民的基礎(chǔ)性公益事業(yè)[1]。近年來(lái)，水污染情況日益嚴(yán)重給當(dāng)前的水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作帶來(lái)了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，而對(duì)于各種監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究也日趨深入。其中，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)細(xì)致、科學(xué)性的監(jiān)測(cè)技術(shù)，在水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中具有良好的應(yīng)用前景。

1　生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境中的應(yīng)用

1.1微生物群落監(jiān)測(cè)技術(shù)

在水環(huán)境中，細(xì)菌、藻類及原生物等微型生物出現(xiàn)的頻率與數(shù)量可反應(yīng)出該區(qū)域內(nèi)的水環(huán)境情況，由此而誕生了微生物群落監(jiān)測(cè)技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)較早，通過(guò)聚氨酯塑料采集水體樣本并結(jié)合數(shù)學(xué)計(jì)算方式統(tǒng)計(jì)出微生物的分布指數(shù)，根據(jù)微生物的分布指數(shù)判斷水環(huán)境污染的嚴(yán)重程度。隨著環(huán)境污染條件的變化，微生物檢測(cè)技術(shù)也在不斷地發(fā)展與變化。當(dāng)前我國(guó)微生物群落監(jiān)測(cè)技術(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)也日益增多，目前主要的評(píng)價(jià)原物種類型、多樣性指數(shù)、植鞭毛蟲(chóng)百分值以及異養(yǎng)性指數(shù)4項(xiàng)指標(biāo)作[2]，提高了我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的科學(xué)性。

1.2生物行為反應(yīng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

水環(huán)境中的微生物在收到外界污染的影響后會(huì)出現(xiàn)一些應(yīng)激性的生理變化或者行為變化，而生物行為反應(yīng)技術(shù)就是基于生物對(duì)污染的應(yīng)激性變化而誕生的監(jiān)測(cè)技術(shù)。在水生物的監(jiān)測(cè)中，較為常用指示生物的是斑馬魚(yú)、鰻魚(yú)、金魚(yú)等魚(yú)類，該技術(shù)通常應(yīng)用于淡水環(huán)境的監(jiān)測(cè)中。斑馬魚(yú)對(duì)于其生活的水質(zhì)具有較高的敏感度，當(dāng)周圍水質(zhì)發(fā)生改變，斑馬魚(yú)可在幾分鐘之內(nèi)做出反應(yīng)。此外，由于斑馬魚(yú)與人體基因具有較高的相似度，因此以斑馬魚(yú)作為指示物種其監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)于人類而言具有較高的應(yīng)用價(jià)值。隨著計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化的發(fā)展，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)水環(huán)境的在線監(jiān)測(cè)，能夠?qū)λh(huán)境的污染做出及時(shí)的預(yù)警。

1.3發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測(cè)技術(shù)

在眾多的生物監(jiān)測(cè)技術(shù)中，發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)發(fā)展相對(duì)成熟的技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用于自來(lái)水廠等生活用水水源的監(jiān)測(cè)中，提高國(guó)民生活、生產(chǎn)用水的安全性。目前該技術(shù)主要以細(xì)胞發(fā)光特征、污染物遺傳毒性作為參考并結(jié)合如水質(zhì)毒性監(jiān)測(cè)儀、Mirotox生物毒性檢測(cè)儀等相應(yīng)的檢測(cè)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)[3]。該技術(shù)最快可在3h內(nèi)獲取檢驗(yàn)結(jié)果，與其它技術(shù)相比具有操作便捷、靈敏度高，檢驗(yàn)結(jié)果快等顯著優(yōu)勢(shì)。在電子技術(shù)的推動(dòng)下，發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測(cè)技術(shù)在結(jié)合紫外線分光及熒光等分度法進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新之后獲取了較大的發(fā)展，具有廣泛的應(yīng)用前景。

1.4底棲動(dòng)物和兩棲動(dòng)物監(jiān)測(cè)技術(shù)

底棲動(dòng)物與兩棲動(dòng)物監(jiān)測(cè)技術(shù)以底棲、兩棲動(dòng)物作為主要的指示物種，通過(guò)指示物種在水環(huán)境中的數(shù)量情況評(píng)價(jià)水質(zhì)。目前國(guó)外對(duì)于底棲動(dòng)物水環(huán)境評(píng)價(jià)參數(shù)通常采用Saprobic指數(shù)與BI指數(shù)兩項(xiàng)，而中國(guó)主要通過(guò)對(duì)指示生物在水環(huán)境中的完整性指示進(jìn)行評(píng)價(jià)。此外，該技術(shù)還將兩棲類動(dòng)物的生理變化與行為變化作為水質(zhì)評(píng)價(jià)的參考指標(biāo)。如在農(nóng)藥污染的水環(huán)境中兩棲類動(dòng)物會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的生理、行為變化，監(jiān)測(cè)人員可根據(jù)動(dòng)物的變化判斷水質(zhì)。

1.5生物傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)

在受到污染的水環(huán)境中將生物產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，在利用儀器對(duì)電信號(hào)進(jìn)行機(jī)械識(shí)別是生物傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用原理。隨著對(duì)DNA重組技術(shù)研究的不斷深入，該技術(shù)也被應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中。生物傳感器以固定細(xì)胞核、固定酶技術(shù)作為識(shí)別基礎(chǔ)，利用識(shí)別元件構(gòu)成的差異根據(jù)一定的規(guī)律將生物的反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的電子信號(hào)。目前較為常見(jiàn)的生物傳感器主要有胞傳感器、DNA傳感器以及免疫傳感器等3種儀器，發(fā)展前景相對(duì)較好。

2　生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究方向

當(dāng)前，我國(guó)生物監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了一定的發(fā)展，但是仍然也存在一些需要進(jìn)行完善的方面。如排污收費(fèi)、環(huán)境質(zhì)量定量考核方法、環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面仍需要深入研究，造成了生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系的不完整。因此，當(dāng)前水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作應(yīng)將完善生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系作為研究的方向。我國(guó)生物環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)也尚未出臺(tái)，無(wú)規(guī)范性文件的約束難以保障生物監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的合法性與科學(xué)性。此外，針對(duì)于低濃度的水生物污染，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的生物效應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)反應(yīng)不明顯，在一定程度上制約了生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。但是低濃度水生物污染又是確實(shí)存在的，因此今后生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究方向應(yīng)以提高對(duì)不同分級(jí)的水污染反應(yīng)能力為主[4]。可從分子到物種群落建立不同層級(jí)的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，提高對(duì)慢性水環(huán)境污染的評(píng)價(jià)能力；同時(shí)在結(jié)合理化監(jiān)測(cè)，提高生物監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于水污染的預(yù)警能力。

3　結(jié)語(yǔ)

水環(huán)境監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)需要長(zhǎng)期堅(jiān)持的基礎(chǔ)性工作。針對(duì)于當(dāng)前的水污染問(wèn)題，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，不斷學(xué)習(xí)新的監(jiān)測(cè)技術(shù)并對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，保障水資源的安全。

[1]顧華,樓春華,陳英碩,等.水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].北京水務(wù),2013(z2):47-50.

[2]朱耀祖.生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新, 2014(21):153.

[3]鐘文義.淺談水環(huán)境監(jiān)測(cè)中生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用[J].低碳世界, 2014(12):1-2.

[4]張述偉，孔祥峰,姜源慶，等.生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境中的應(yīng)用及研究[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué),2015(05):103-107.