生物監測技術在水環境工程中的應用及研究

池劍亭

上海藍科石化環保科技股份有限公司

1 引言

在自然界中，水環境是以不同形式存在的。一般是通過循環來實現跨地域、跨空間的水系統轉化。水環境與人們的生產、生活息息相關，水環境被污染或是被破壞，它會直接或間接的破壞生物界的多樣性，從而造成人和其他生物之間的變化。而當前隨著生物監測技術在水環境中的應用我們不難發現，該技術可以很好地改善之前人為不能監測到的污染源以及水環境中的各種微量元素，從而便于人們更快地掌握水環境各階段的安全現狀，這對整個的生態環境治理而言非常有針對性，因此值得大力推廣使用。

2 生物監測技術應用現狀分析

生物監測技術主要是利用某一特定水環境中的生物個體、種群對環境污染進行監測，之后再根據收集到的信息從生物學角度對水環境進行監督與評估的一種方式。生物監測技術最早源于20 世紀70 年代，是水污染和生物監測研究的相關論述文集。如：美國的《水和廢水治理的生物檢測會議論文集》中，就有提到如何利用水生物監測技術對水環境中的各類水生物進行研究分析，從而得出關于水污染可能引發的一系列不安全因素的發生。當前，全球面臨嚴重的生態環境惡化問題，如：水資源短缺、土地資源沙漠化、全球變暖、不知名疾病傳播等眾多環境污染問題。其中水污染在環境污染中占據了較大的比重，已經引起了全球多國政府的高度關注，因此加強水環境監測變得至關重要。

現階段，我國水環境監測方式主要以生物監測和理化監測為主，且生物監測技術的應用范圍已經越來越廣。而在實際的生物監測工作中，水環境一旦受到污染，其內部的生物生長或是微量元素就會隨之發生變化。這時利用生物監測技術可以直觀可靠的對水環境進行檢測和評估，生物監測技術具有較強的實用性和可操作性，因此，可以很好地發現水環境中的污染物質。其次，高精準度也可以很好地將水環境中的污染源和有毒含量進行實時報備，在水環境不達標或受到污染前發出預警信號，以備相關人員緊急做出治理方案，降低環境污染率。當前社會信息化、智能化技術不斷發展，各個領域早已實施智能化管控。水環境作為人們生產和生活的基礎，實施生物監測技術成為時代發展的必然趨勢。而自動化生物檢測器作為一種新型的監測技術，它可以有效地檢測出水體中的污染物含量，這大大地提升了我國水環境工程的整體安全性。但是，目前由于我國水環境監測起步較晚，相關監測管理的信息化、智能化技術水平還比較弱，這也導致水環境缺乏完善的監測與管理體系，監測信息接收遲緩或問題處理不及時等問題增多，這在某種程度上也影響著我國水環境監測的整體質量。針對這種情況，相關企業就要引起重視，要多嘗試將信息化智能化的監測技術應用到實際的生物監測中，從而提升整體水環境的安全性。

3 生物監測技術在水環境工程中應用的意義

在天然水域中，各種微生物之間存在一定的平衡和制約關系，一旦水環境受到污染或是破壞，其中的生物就會產生相對的反應，這也是為什么水生物可以很好地對水環境污染做出判斷的原因。最開始污染物是以分子的形式存在于生態系統中，之后隨著社會生產的不斷發展，越來越多的污染物被排放到水環境中，導致水生物系統出現混亂，從而影響整體生態平衡。據不完全統計，這種影響是長久的且會傳遞到生物鏈的最頂端。現如今，隨著科學技術的發展，我國開始采用生物監測技術進行水環境監測。這種方法可以最直接的完成有關污染數據采集，之后再對采集數據進行對比分析，該技術使用周期較短、且精準度高，它能夠完成從生物細胞到微量元素變化的過程數據采集，并且可以借助生物的外部環境實施多元化信息搜集與檢測，這對整個水環境污染監測與控制有一定的輔助作用。

其次，與傳統的監測方式對比，運用生物監測技術我們可以發現一些細微的外源微生物對水生物的影響，這是傳統技術不能監測到的。水環境中的生物具有多樣性，一旦水生物接觸到多種或是復雜的污染物就可能引發一系列的生物病變。這種情況下，采用生物監測技術可以對污染物進行綜合監測，從而分析出污染物對生物帶來的危害。生物監測技術的預見性特點也可以很好地分析出污染物對生物的利弊。一旦污染物傳播到生物鏈的頂端時，生物監測技術就會根據預測信息與監測信息提前設置解決對策。與傳統人為監測對比，生物監測技術作為新的檢測手段，它可以根據生物的變化和發展很容易分析出污染物的破壞性和有毒性，并提前給出預警提醒，這樣一來生產監測管理成本和應用價值就得到了最大限度地展示。

4 生物監測技術在水環境工程中的應用

4.1 指示生物監測技術

在實際的工作中，我們不難發現當水體的質量發生變化時，生物會在第一時間給出反饋。如：水中氧氣含量增加、化工廢水排放到整體水環境中，水中的生物會第一時間給予反饋。水污染較輕，水生物可能就會表現出小范圍的受害性表現，污染嚴重的情況下可能會出現某種生物的大規模死亡或變異。這種情況下，應用指示生物監測技術，就可以提前探知水生物的變化，并將發生變化的信息和數據進行保留，以便后續進行更為精準的數據分析。

4.2 群落生物測試分析技術

在自然界的某一區域內，必然會有很多不同的生物種類和其他微小生物群。這些微小生物的變化是常人肉眼無法辨別的，這時就需要利用有關儀器和技術進行觀察。要知道不同的生物可能對污染物的承受程度不同，當生物出現集體病變或是損害時其相應的生理特征就會發生變化。如：馬鞍山的廢水導致水花生根尖發生變化，這種集體受害在病變前期人們是無法肉眼識別的，因此需要借助新檢測儀器和數據信息對水花生的根部細胞核進行檢測，之后再根據實際情況對不同的植物進行詳細分析，這種經過反復推測來檢測水體安全的方式被稱為群落生物測試分析技術。

4.3 細胞凝膠電泳技術

在水環境監測中，現有的專業性技術主要是利用生物DNA鏈損傷來判斷生物的污染比例。這種技術對水環境中的相關物質破壞比較小，且對于低濃度的污染物有著較強的感知作用。作為一種新型技術，細胞凝膠電泳技術可以很好的根據生物的種類對其深層細胞體進行研究和判定，對于水環境中的無脊椎動植物而言，其研究內容非常有參考價值。現階段，我國在該領域的研究主要沿用20 世紀80 年代所提出的新型遺傳病毒檢測技術，即SOS 法。這種技術主要是對發生變化的生物DNA 分子進行復制，之后再結合原生物鏈進行修復，生物復制鏈可以使大腸桿菌作出相應的應答。這種技術在水環境中耗時間短、且得出的數據信息也具有較強的可靠性。相比于糞類大腸菌群中多管發酵法和濾膜法方法，該技術具有簡單、且周期和工作量小等特點，它可以很好地對檢測的生物細胞進行監測并給予精準分析，從而最快速的判斷水生物的相關反應。

4.4 底棲和兩棲監測技術

在水環境中，底棲和兩棲動物數量是監測水環境質量的重要因素。而監測技術的應用主要是通過監測底棲和兩棲生物的生理特性、行為反應等相關數據來檢測生物生存的水質及水環境污染等諸多問題。底棲和兩棲監測技術在水環境監測中的應用范圍較廣、涵蓋面也較為豐富，因此，可以很好地幫助人們鑒別水環境中的污染元素。

4.5 生物傳感器監測技術

生物傳感器監測技術主要是借助傳感器對水環境中的信息變化進行自動捕捉和識別分析。該技術的應用主要是來監測部分生物的有機體變化，即應急響應。生物有機體的應急響應會以電信號的形式進行傳播，如：一旦出現水環境破壞或是污染，傳感器就會自動捕捉污染信息將測量的水污染濃度和指標傳輸到監測管控系統中，這樣一來總系統就可以結合有機體的DNA技術進行生物復制鏈的重組。同時，監測到的電信號也可以提早幫助我們了解和分析生物攜帶的污染毒素的成分和含量，從而有效的幫助相關企業提升水環境的治理目標。

5 應用前景分析

生物監測技術在水環境工程中的應用力度會隨著社會生產力度的增加而提升，尤其是在生態環境日益嚴重的今天，該技術會有較大的市場前景。未來，該技術將面臨更廣的水域環境，且可能會被應用到更大規模、更復雜的水環境工程中。因此生物監測技術的低成本、易操作、毒性小等特性，可以讓監測管理部門實時掌握水的變化情況，尤其是在未來隨著生物監測技術水平的不斷進步，生物監測技術的應用可以為生態環境治理與平衡，提供有效的參考數據，這對于未來社會發展以及自然界生態保護有著非常大的推動作用。

6 結束語

綜上所述，生物監測技術在水環境工程中的應用已成為時代發展的一種趨勢，該技術可以從生物學的角度來監測和分析水環境的安全指標，同時該技術還可以提升水環境的監測質量，并對污染物的生物毒性作出細致分析，因此將生物監測技術應用到實際的水環境工程監測中，這對推動我國社會經濟的可持續發展有著非常重要的作用。