生物監測技術在水環境工程中的應用

黃曉慧 王鵬

摘要：我國近年來水環境污染嚴重，水環境保護工作越來越重要。通過合理運用生物監測技術來改變措施，從而改善水環境質量勢在必行。水環境工程監測內容主要是研究水環境污染和水中各類生物生長發育、分布、生態系統變化及生理化指標之間的關系，研究生物監測技術在水環境工程中的應用對提高水環境工程監測的安全性有著重要的意義。本文介紹了生物監測技術的原理及其在水環境中應用的作用，分析生物監測技術在水環境工程中的應用。

關鍵：詞生物監測技術;水環境工程;應用;環境保護;污染控制

引言

生物監測技術在水環境工程中的應用有監測水環境污染動態、預測污染發展情況、降低水環境監測成本、提高水環境監測效率和質量的作用。未來，隨著生物監測技術水平的提升，生物監測技術將應用到解決更加復雜的水環境系統工程問題。它能為環境治理提供客觀、精準的治理依據，在復合污染嚴重的水環境綜合治理中發揮更加重要的作用。由此可見，生物監測技術對改善水環境質量具有積極的作用。

1生物監測技術概述

1.1生物監測的內涵

利用生物個體、種群或群落對環境污染或變化所產生的反應闡明環境污染狀況，從生物學角度為環境質量的監測和評價提供依據。生物監測技術的應用并不僅僅局限于對區域污染物物種的檢測，更是與周邊環境結合所進行的檢測，以此來確定水環境和生態環境之間的相互影響作用。生物監測可以系統反映污染物對生物生長的影響及其在生物體內的轉化和遷移，在水環境監測與生態健康管理中的重要性日益突出。

1.2生物監測的原理

天然水域環境中，各類生物之間是一種相互制約且平衡的關系，一旦水體環境遭到污染，打破這種平衡關系，生物就會出現相應的反應，所以人們可以根據水環境中生物的變化來判斷水污染種類和污染程度。研究發現，水環境中的污染物最初都是以分子形態影響水生態系統，而且影響會持續傳遞到生物鏈最頂端，污染物不僅會直接作用于某種生物，還會使各生物之間產生相互作用。

2生物監測技術的分析

2.1生物毒性測試法

盡管理化監測可以快速、準確地判斷污染物的環境水平，但對于污染物成分通常比較復雜的水環境來說，該方法難以反映全部污染組分對環境的綜合影響。生物毒性測試法可以綜合反映水環境中各種污染物的相互作用，判定污染水平與生物效應的直接關系。目前常用的水生物毒性分析方法有發光細菌急性毒性測試法、藻類毒性測試法、蚤類毒性測試法和魚類毒性測試法等。

2.2生物傳感器監測技術

生物傳感器監測技術通過配置適當型號的生物傳感器，將生物敏感度轉換為電信號實施監測。傳感器主要以固定化的生物敏感材料作為識別元件，配有信號放大裝置和理化換能器。簡單來講，其持續將生物材料感受到的有規律的信息轉換為人們可理解的信息，最終為水環境質量判定提供依據。與其他生物監測技術相比，生物傳感器監測技術具有準確度高、專一性強、分析快等優勢，常用的生物傳感器分為BOD傳感器、DNA傳感器以及微生物傳感器等。

2.3生物發光細菌監測技術

水環境中的部分細菌具有發光特性，在分子氧和細胞內熒光酶的催化作用下還原態的黃素單核苷酸會被氧化成長鏈脂肪酸。水環境污染程度不同，從而細菌的發光強度則不同。發光細菌監測技術主要利用水中部分細菌的發光特性判斷水污染，此類細菌本身會釋放出長波段的藍綠光，人的肉眼即可觀測?，F如今，該技術主要被應用于監測水環境有機物和重金屬污染。發光細菌監測技術在實踐應用中不僅操作簡便，而且靈敏度和監測準確率高，所以受到人們的廣泛青睞。當前還需要不斷完善水環境污染遺傳毒性快速監測體系，以實現對水環境綜合毒性評價結果的快速獲取。

3生物監測技術在水環境工程中的作用

生物監測技術在水環境工程中的應用實現了對水環境的綜合性監測，整個監測過程體現出實時性和動態化特征，有效提高了水環境監測效率和監測結果的準確度，保證研究人員可以及時掌握完整和系統的水環境生物變化過程信息數據。生物監測技術尤其適用于毒性范圍小但危害性大且持久的水環境污染監測，不僅監測效率高，而且成本低，所以現如今該項技術在水環境工程中得到了較為廣泛的應用。

3.1生物毒性測試法在水環境工程中的作用

發光細菌急性毒性測試法、藻類和蚤類毒性測試法、魚類毒性測試法、成組生物毒性測試法在應用綜合毒性指標評價水環境時，需考慮選取有代表性的水生生物，明確受試生物綜合毒性的表征方式，廣泛開展工業廢水綜合毒性監測研究并積累數據，構建出適合我國的工業廢水生物毒性評價技術規范與管理辦法。

3.2生物傳感技術在水環境工程中的應用

隨著計算機技術、電子信息技術的不斷發展，生物傳感技術也獲得高速發展，主要被應用于環境中酚類污染物、硝酸鹽、生化需氧量（BOD）的監測。生物傳感器由識別能力的感受器和換能器組成。生物傳感技術在環境監測中的原理是：待測物質進入生物活性材料（如抗體、酶、DNA、蛋白質等），經感受器進行分子識別，發生生物反應，產生特有信息，換能器將這些特有信息轉換為一系列電信號，并通過儀表放大設備將電子信號輸出，記錄結果，從而檢測出待測物質的濃度。

3.3發光細菌監測技術在水環境工程中的應用

發光菌具有發光現象，對土壤中的重金屬極其敏感，它是生物發光檢測技術的重要組成部分，生物發光檢測技術可根據發光菌的發光強度來判斷土壤中的某些重金屬含量，進一步確定土壤污染情況。在對此類水體進行污染監測的過程中，借助于發光細菌監測技術，便可讓工業廢水中的有毒污染物種類、毒性大小和不同物質之間的相互作用得以有效明確，為水環境治理奠定更加科學的基礎。

3.4微生物群落監測技術在水環境工程中的應用

自然水域之所以能夠孕育多種微生物，主要是因為其中存在多種藻類植物、原生動物及細菌等，這些生物之間相互制約，形成一個完整的生態圈，但如果水環境受到污染，就會對生物的生長繁殖造成不良影響，甚至威脅其生存。為了避免此類現象的發生，人們需要利用微生物群落監測技術，嚴密監測水環境工程。該項技術通過監測水環境中微生物的相對數量和頻率，評價水環境污染程度，輔助研究人員預測未來水環境的變化趨勢。微生物群落監測技術已經得到較為廣泛的運用，而且隨著生物監測體系的不斷完善，其展現出更加廣闊的應用前景。

結束語

水資源作為所有生物賴以生存的生命源泉，對于人類社會及其文明的可持續發展意義重大。為了人類文明的可持續發展，人類必須加強水環境保護及污染控制，構建和維護長期的水生態平衡狀態。生物監測技術是監測水環境生物安全性必不可少的技術。微生物群落監測技術、生物行為反應監測技術、發光細菌監測技術、底棲和兩棲監測技術、生物傳感器監測技術能夠為水環境工程中水體的微生物、生物行為、細菌、兩棲生物、底棲生物的生物動態監測提供技術支撐，同時監測水體中的非金屬無機物及其他污染物，了解生物生存狀態及其安全性，為水環境生物保護及污染治理提供依據。鑒于其在水環境工程監測中的重要性，建議加大對生物監測技術在水環境工程中應用的研究和推廣。

參考文獻：

[1]王軍.生物監測技術在水環境工程中的應用及研究[J].資源節約與環保，2020（01）：148-149.

[2]吳芳.生物監測技術在水環境工程中的應用及研究[J].居舍，2019（25）：164-165.

[3]張述偉，孔祥峰，姜源慶，呂婧，吳寧，張婧，馬然，鄒妍.生物監測技術在水環境中的應用及研究[J].環境保護科學，2015（05）：103-107.