淺析水環境中生物檢測技術的應用

陳艷

摘 要：生物監測技術的應用原則是當水環境污染物還沒有達到危害生態系統的程度時，快速、高效的監測出有害物質，避免出現水環境污染問題$對此，本文首先介紹了幾種常見的生物監測技術，然后對其在水環境監測中的具體應用進行了分析。

關鍵詞：水環境；生物檢測技術；應用

水環境監測是水環境保護的基礎，其目的是通過對水體的環境變化進行定量的調查， 全面及時掌握水環境質量的動態變化特征， 為水資源的保護、水環境的管理以及水污染的防治提供可靠的依據。傳統的水環境監測方法主要是物理和化學方法。目前，傳統的理化監測，無論在成本還是效率上，已不能滿足環境監測的需要；再者，理化分析只能對化學物精確定量，卻不能反映其對生物體的效應。鑒于此，針對水環境中生物檢測技術的應用具有重要的研究意義。

1 生物監測的特點

生態環境受到污染后，生物生長也會受到影響，將生物監測技術應用在環境管理中，能夠取得顯著的效果。生物在生長期間受環境影響嚴重，如果周圍環境中含有污染物質，生物物種可能會出現病變或者基因突變的情況，但環境污染問題通常是在小范圍內發生，在選擇取樣檢測點時，要考慮實際情況，根據可能造成的環境污染，有針對性的選擇測試點，這種能夠確保結果與實際情況相吻合。生物檢測能夠反映一段時間內的環境變化情況，幫助環保工作人員明確檢測現場存在的污染物質種類，有針對性的開展治理工作。例如，在對水體進行檢測時，可以對內部生物生長情況進行檢驗，這樣所得到的結果更全面。開展生物監測不能局限于檢測區域內的物種，更要結合周邊環境情況來進行，生態環境影響是相互的。

2 生物監測在水環境中的應用

2.1 群落監測

群落監測主要用來收集自然生態群落結構和功能信息、評價環境狀況和預測未來可能出現的變化。群落監測可利用環境中的生物信息反映生態系統受到的污染狀況。因此，群落監測在水環境監測中發揮著十分巨大的作用。群落監測的具體內容可分為以下兩個方面。

1.水環境評價

生物監測在水體環境的總體評價中具有較大的優勢，通過研究水生生物群落和種類的變化情況，可了解水體質量長、短期的變化情況。比如在20世紀90年代，歐洲部分國家的水庫遭受了嚴重的植物營養素污染，當時通過研究水庫中不同時期生物的種類和組成，了解了水體的變化情況，促使水庫的凈化過程得到了加速，并對水庫功能的應用造成了影響；萊茵河流經歐洲多國，一直以來污染嚴重，河中生物幾近滅絕，但通過歐洲各國的不斷努力，逐漸提升了該河的水體質量，在河道中又出現了原先的生物。水生生物的指示作用較為明顯，既可宏觀顯示環保措施的成效，又可以讓人們了解環境質量。

2.水域宏觀規劃

水生指示生物會隨環境的變化而出現一定的反應，以此可掌握水體的質量和類型，應將其有針對性地利用起來。比如，如果水體中生長著較為旺盛的藻類，就可以放養一些鰱魚、羅非魚等魚種。此類魚的餌料主要為藻類。這樣不僅可增加魚的產量，還能逐步減輕水體的富營養化程度，同時，也可以減少餌料的投入量。通過觀察和監測水體中水生生物的群落結構，了解相應水域水體的類別和性質，可宏觀規劃水域，確定水體的相應功能，最終達到合理劃分水域功能的目的。

2.2 生物測試的應用

生物測試指的是通過應用實驗方法，研究和監測環境污染對生物的影響情況，以便評價水體的質量和受污染狀況。它主要分為兩類應用：①監測水中植物營養素和生長刺激素的狀況；②監測廢水對生物產生的毒性。在宏觀和非定量評價中，經常應用到的是群落監測，但在監測水體的質量和受污染狀況時，主要依據生物測試。生物測試具體分為以下兩方面。

1.生物傳感器

生物傳感器應用了固定化細胞核和固定化酶技術，將生物學元件作為功能性識別元件，并按照一定規律將以識別和感知為目的被測物轉化為可識別的信號。它的工作原理是在生物組分與待測對象之間生成相互作用，借助于電子組分檢出待測對象，并對其轉化，最終成為可以測量的電子信號。通常情況下，可以將生物傳感器劃分為多種類型，比如細胞傳感器、免疫傳感器和DNA傳感器等，這樣劃分的依據是識別元件構成材料的差異。

2.制訂環境標準

在水環境中生長的生物個體因食物鏈和生長需要，會在水環境中積累各種成本。在生物測試應用中制訂水質標準時，必須將污染物在生物體內的累積對生物生理機能和遺傳效應產生的毒害納入考慮范圍內。目前，我們已經在飲用水中分離和鑒定了超過2000種有機化合物，但采用理化監測無法識別這些化合物對人體的危害。而通過應用生物監測技術合理選擇受試生物和監測條件，制訂出的水質標準會更加合理、嚴格。此外，還可結合不同的水體，對污染物排放標準進行差異化的制訂。

2.3 具體技術的應用

1.微生物監測法

微生物群落監測法是發展應用較早的生物監測方法，主要是監測微型生物、含細菌、真菌、藻類、原生動物等。在水環境中出現的物種頻率或者相對數量，然后通過數學計算統計得出的分布指數，以此為指標評價水污染程度。研究人員通過利用聚氨酯塑料塊為基質，采集水體中的微型生物，然后統計分析收集到的微生物群落各種參數，以評價水質的污染狀況。我國研究人員通過對微生物群落監測法進行修正和改進，提出了與化學監測參數有顯著相關性的四個生物學參數，即原生動物種數、植鞭毛蟲百分比、多樣性指數和異養性指數，發展和建立適用于我國生態環境的微生物群落監測方法，并成為我國第一個自行制訂的生物監測標準。另外，通過改進微生物監測裝置，采用瓶裝聚氨酯泡沫塑料塊消除海洋潮汐流和環流的影響，能夠有效監測海水環境中的微型生物。

隨著微生物群落監測法的發展，數學分析在微生物群落監測法發揮的作用也越來越明顯。數學分析以及計算機應用的發展有利于在更大范圍內揭示生物群落參數的變化規律，使微生物群落監測法的使用范圍更加廣泛，而且還能夠保證監測結果的精確性。

2.發光細菌監測法

發光細菌法是一種發展比較成熟的生物監測方法，目前已經被廣泛應用于水環境監測中。通過發光細菌，能夠監測出水樣中大部分有毒物質。研究人員利用費氏弧菌的細胞發光特性，設計出一種水質毒性檢測儀，可用來測定水環境污染物綜合毒性水平，并且通過選用遺傳改造的發光細菌Acinetobactersp.RecA作為指示物種，建立起污染物遺傳毒性快速檢測方法，通過這一方法，能夠在3h內獲得毒性評價結果。發光細菌法在有機物及重金屬等毒性物質監測領域有廣泛的應用前景，但其本身也存在操作繁瑣、誤差較大等問題。電子技術的發展為發光細菌法的研究和應用提供了保證，結合熒光光度法、紫外分光光度法等儀器方法以及基因操作技術，發光細菌法將有更加廣泛的發展和應用空間。

3 結語

隨著工業用水、生活用水、農業用水不合理使用和排放的現象越來越多，水環境污染也越來也嚴重，水體監測和治理已經逐漸成為環境保護的重點。在水環境監測中，常見的生物監測技術有微生物監測技術、發光細菌監測技術、生物行為反應監測技術以及動物監測技術，在水環境監測中，應該根據實際情況合理選擇具體的生物監測技術，確保其適用性和合理性，這樣才能更加高效、準確的判斷出水體污染情況。

參考文獻

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