生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

謝穎嘉 梁智偉 黃藝芳

（深圳市環(huán)境監(jiān)測中心站 廣東深圳 518049）

引言

生物監(jiān)測技術(shù)，就是利用生物對環(huán)境中污染物的反應(yīng)來判斷環(huán)境污染狀況的一種方法，從生物學(xué)角度為監(jiān)測和評價(jià)環(huán)境質(zhì)量提供依據(jù)，對污染物敏感的生物種類，都可以作為監(jiān)測生物。20世紀(jì)70年代，生物監(jiān)測技術(shù)被運(yùn)用到水環(huán)境監(jiān)測中，20世紀(jì)90年代，隨著分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，生物監(jiān)測技術(shù)進(jìn)入全新的發(fā)展時(shí)期，其主要應(yīng)用領(lǐng)域就是環(huán)境污染監(jiān)測，保持生態(tài)平衡。

1 生物監(jiān)測的原理

生物監(jiān)測就是利用生物的組成、種群、個(gè)體對環(huán)境污染或環(huán)境變化產(chǎn)生的反應(yīng)，從生物學(xué)視角為環(huán)境質(zhì)量和評價(jià)提供科學(xué)的監(jiān)測方法。在自然水域環(huán)境中，各個(gè)生物之間及其所處的環(huán)境之間存在相互制約、相互平衡的關(guān)系，當(dāng)“平衡”被打破或發(fā)生變化時(shí)，生物就會發(fā)生變化，生物監(jiān)測技術(shù)就是根據(jù)水中生物發(fā)生的變化來檢測水污染的種類、受污染程度及綜合危害。

2 生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

2.1 群落監(jiān)測

生物群落是生物系統(tǒng)的重要組成部分，通過生物群落監(jiān)測可以了解不同種群在自然環(huán)境中的狀態(tài)，不同種群之間的相互作用，以及不同環(huán)境對生物種群的影響，進(jìn)而了解生態(tài)環(huán)境的變化及發(fā)展趨勢。對生物群落進(jìn)行監(jiān)測可以了解該群落所處的生態(tài)環(huán)境的整體情況，了解污染狀況，進(jìn)而有的放矢地提出環(huán)境治理的方案。一般情況下，群落監(jiān)測包括兩方面的內(nèi)容：一是評價(jià)水環(huán)境。通過生物監(jiān)測技術(shù)對水環(huán)境進(jìn)行評價(jià)、監(jiān)測，通過監(jiān)測生物群落在不同水質(zhì)的生長情況，全面掌握水質(zhì)變化情況及水中物質(zhì)含量的變化。二是對水域發(fā)展進(jìn)行宏觀規(guī)劃。通過生物監(jiān)測技術(shù)全面了解水環(huán)境的實(shí)際狀況后，根據(jù)生物規(guī)律對水環(huán)境進(jìn)行專項(xiàng)綜合治理，制定水環(huán)境綜合規(guī)劃改造方案。例如，長江流域一些水庫中出現(xiàn)水質(zhì)富營養(yǎng)化問題，出現(xiàn)了大量的藻類，如果用物理或化學(xué)方法治理會影響水的質(zhì)量，并且會對水中生物的生長環(huán)境造成惡劣的破壞，采用生物監(jiān)測技術(shù)，在富營養(yǎng)化的水域養(yǎng)殖食藻類的魚，能夠很好地解決這一問題，同時(shí)降低養(yǎng)魚成本，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，利用環(huán)境科學(xué)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)雙贏。

2.2 生物測試

生物測試是運(yùn)用一定的實(shí)驗(yàn)方法研究自然環(huán)境變化對生物生長的影響，進(jìn)而了解該處水域存在哪些污染問題，并找出污染源，進(jìn)行有針對性的治理。生物測試包括以下兩個(gè)方面：一是監(jiān)測水中植物生長素和營養(yǎng)素對環(huán)境的影響；二是了解不同污染源對被污染水質(zhì)中各類生物的侵害情況。當(dāng)前，應(yīng)用廣泛的是根據(jù)生物測試制定環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，利用生物監(jiān)測技術(shù)對水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，全面掌握不同水環(huán)境中各類群落的生長狀態(tài)，進(jìn)而找出適合生物生存的最適宜環(huán)境，根據(jù)監(jiān)測指標(biāo)制定環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，全面改善水域環(huán)境。另外，也可利用生物監(jiān)測指標(biāo)制定標(biāo)準(zhǔn)，改善飲用水不良水質(zhì)的問題，確保老百姓的飲水安全。

2.3 殘毒測定

現(xiàn)階段，各類化學(xué)制劑被大量使用，如除草劑、殺蟲劑等農(nóng)藥、合成染料等，這些污染物具有高致畸性、高致癌性及致基因突變性，并且可在環(huán)境中長時(shí)間存在，生物在其生存的環(huán)境中攝取到這些污染物，會通過食物鏈傳播到人體內(nèi)，威脅人類的身體健康。因此，通過檢測某一種或幾種生物體內(nèi)的毒素殘留，能判斷出水污染的程度。

2.4 生物傳感器

目前，在環(huán)境監(jiān)測方面，把生物反應(yīng)轉(zhuǎn)化成電信號的生物傳感器應(yīng)用廣泛。生物傳感器是近幾年來興起的一項(xiàng)全新的技術(shù)，在生物監(jiān)測技術(shù)中應(yīng)用非常廣泛，主要是采用生物元件為識別元器件，通過內(nèi)置芯片和特定的技術(shù)把生物傳感器感知的生物信號轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠識別的信號，再進(jìn)行人工數(shù)據(jù)分析，更好地進(jìn)行環(huán)境分析評價(jià)，解決環(huán)境問題。針對不同的需求，現(xiàn)已研制出DNA傳感器、細(xì)胞傳感器等生物傳感器。

結(jié)語

總之，生物監(jiān)測技術(shù)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了物理、化學(xué)方法等傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測手段的不足，促進(jìn)了環(huán)境監(jiān)測工作的進(jìn)一步完善。與傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)相比，生物監(jiān)測技術(shù)是未來水環(huán)境監(jiān)測的必然發(fā)展趨勢，它將會提供大量宏觀和微觀上的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步完善環(huán)境監(jiān)測工作，這也正是傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)所不具有的優(yōu)勢。因此，不斷探索生物監(jiān)測技術(shù)的新方法，是未來科技人員的一項(xiàng)重要工作，也必然會更好地解決環(huán)境問題。