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生物监测技术在水环境工程中的应用及研究李维桐

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：李维桐

[导读] 摘要：生物监测技术作为一项关键性监测技术，可以用于评价水环境综合毒性，应用前景极为广阔。

        坤隆（天津）检测技术服务有限公司天津 300000
        摘要：生物监测技术作为一项关键性监测技术，可以用于评价水环境综合毒性，应用前景极为广阔。因此，为充分发挥技术效能、不断提高水环境监测质量，人们应加大对生物监测技术的研发力度，及早解决生物监测技术无法准确定量分析的问题，探索与我国国情相适应的生物监测技术应用模式，进一步完善我国生物监测技术体系。
        关键词：生物监测技术；水环境工程；应用
        引言
        在水环境监测中，监测人员可应用指示生物、生物测试或生物传感器开展生物监测，发挥其优势。监测人员可根据水环境特征，选择合适生物监测技术，按照规范流程开展监测，发挥生物监测技术的便捷性、灵敏性、准确性等优势，为水环境管理提供技术支持。
        1生物监测技术原理
        在自然界中，部分生物与水环境联系紧密，相互影响。若水体污染物浓度超过安全标准，将影响生物的生长和繁殖，污染物在生物体内发生富集、迁移，生物会展露出很多症状。生物监测技术凭借生物学效应，分析水环境内各类生物体的症状及其对水环境的敏感性，评价水污染情况，确定水污染类型。
        2水环境工程中的监测内容
        水环境工程中监测的主要内容为动物、植物、微生物在环境中的分布、生长、发育状况、省力化指标、生态系统变化及其与环境污染的关系。生物监测法时测定环境污染物毒性的有效方法。对动物、植物及微生物的群落生态、个体生态、携带的毒性、致突变因素、体内残留物等指标的测定，是了解水环境污染情况的重要依据。生物监测获得的监测信息能够更加确切的反映污染因子对人和生物的危害及花境污染的综合影响。在环境污染物较低的情况下，利用某些生物对特定污染物的敏感性，对水环境污染危害人体做早期的诊断和预测。由于生物监测技术不能获得理化监测那样具体准确的数据，为了更加全面、准确地评价水环境质量，生物监测技术在水环境工程中应用时可以结合理化监测技术及其数据，将理化监测数据作为生物监测结果的补充，来评价生物反应现象。
        3生物监测技术在水环境工程中的应用
        3.1微生物群落监测技术
        微生物群落监测技术用于监测水环境中的细菌、水藻及原生物等微生物。水环境中的各类微生物的数量、出现频率能够反映一个阶段内水环境的情况。微生物群落监测技术主要监测指标有微生物园中类型、多样性指数、异养指数、鞭毛百分率。采用聚氨酯塑料收集水样，结合数据计算方法计算微生物的分布指数，评价水环境污染程度。理论上，水环境污染情况是个动态化的过程。污染条件也在不断的发生变化。微生物监测技术对微生物评价指标应根据污染条件的变化不断扩展和扩充，以提高水环境污染评价的全面性。
        3.2生物行为反应监测技术
        生物行为反应监测技术用于监测微生物污染时发生的行为变化。部分微生物在受到敏感的污染条件时，会发生明显的生物变化、行为变化或压力性反应。这些指标能够较为准确的反映环境污染存在的问题。例如斑马鱼、金鱼等，对外部环境污染的变化感知及其敏感。斑马鱼、金鱼的生理变化、行为变化等，可以作为指示淡水水质的变化的指标，来评价监测区域水环境的污染问题。斑马鱼与人体具有很多相似的行为反应。监测斑马鱼的反应在指示水环境污染对人体的危害方面具有极高的应用价值。
        3.3发光细菌监测技术
        细菌广泛存在与水环境中。监测水环境中的细菌类型、数量，在评价水环境的安全性方面有着重要的应用价值。目前，我国的细菌监测技术已经相当成熟。细菌监测技术的成熟性确保了水环境安全性监测的有效性。发光细菌技术利用一些细菌细胞的发光特性来监测污染物及其徐俊遗传毒性。该技术通过生物毒性探测器实现水环境细菌毒性的监测。生物毒性探测器具有毒性监测效率快、结果精准、操作方便等应用优势。采用生物毒性探测器，最快可在3小时内获得水环境细菌及毒性监测结果。

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        3.4底栖和两栖监测技术
        底栖、两栖动物数量是生物监测水质的重要指标。底栖、两栖动物对生存的水环境要求极高。底栖和两栖监测技术是通过监测底栖、两栖生物的生理、行为等指标来评价水质及水环境污染问题的。主要指标有Saprobic指标和BI指标两类。底栖和两栖动物的监测指标是完整评价水环境变化的重要指标。
        3.5生物传感器监测技术
        生物传感器监测技术借助传感器自动捕捉和识别信号的功能，用以监测部分生物有机体做出的应急响应。生物有机体的应急响应能够反映水环境污染变化情况，可作为指示水环境污染的应急电信号。电信号是间接测量和评价水环境中污染物浓度的重要依据。监测到的电信号结合有机体DNA重组技术对生物做更加深入的研究，来帮助我们了解生物体携带的中毒素及其含量，获得更加全面、复杂的水环境污染指标。
        4水环境监测中生物监测技术应用实践
        以某市的河流为例，探究生物监测技术的应用方法与要点，为监测人员合理应用生物监测技术提供实践帮助。该河流长度约110km，整体水势平稳，河床宽度在1~1.2km，平均深度约4m。环保部门在河流干流断面两侧分别设置监测点，采用基于指示生物的生物监测技术，选择的指示生物为底栖动物与着生藻类。
        4.1底栖动物监测结果
        在监测中，发现河流内共有43种底栖动物，水生昆虫EPT物种13种，水生昆虫中的其他物种15种，甲壳动物6种，软体动物5种，环节动物4种。不同监测点的种类数变化控制在9~20之间，说明河流内底栖动物种类丰富；不同监测点的点位密度变化控制在13~176个/笼。在右点位，发现河流内存在扁蜉属生物，可以判断该河流处于轻度污染状况；在下右点位，发现河流内存在襀翅目石蝇科，可以判断该河流处于清洁状态。就底栖动物群落结构而言，整体呈稳定状态。该市河流内底栖动物表现出多样性特征，生物密度较大；水生昆虫在河流内分布范围较广，且种类繁多。在监测到的底栖动物中，均对应轻度污染等级，甚至部分区域可以达到清洁水平。
        4.2着生藻类监测结果
        在监测中，发现河流内共有50种着生藻类，硅藻门36种，绿藻门8种，蓝藻门6种，裸藻门1种。在着生藻类结构中，硅藻优势显著。不同监测点的种类数变化控制在22~37之间，说明河流内着生藻类丰富；不同监测点的点位密度变化为11638~20947个/cm2。就着生藻类群落结构而言，整体呈稳定状态。该市河流内藻类生物较为多样，以硅藻门为主，满足河流的藻类分布要求。
        4.3水环境评估结果
        在获取河流底栖动物与着生藻类基本数据后，为保障监测的准确性与全面性，监测人员引进Trent指数、BMWP记分系统等生物学指数开展底栖动物评价；引进多样性指数、均匀度指数及藻类污染指数，进行着生藻类评价。根据评价结果，判断该河流3个断面的水环境污染状况。评价结果显示，在1号断面，水环境属于轻-中污染状况，2号和3号断面属于清洁-轻污染状况，该市水环境整体处于较高水平。在此基础上，环保部门的工作重点在于水环境的保护，使水环境维持稳定状态，为该市居民提供良好生活环境。
        结束语
        自然界的水环境是通过各种形式的循环实现跨空间的各类水形态的转化。水环境与人的生活息息相关，能直接或间接地影响人类的生活。水生态环境的污染和破坏导致生物多样性减少，影响人和其他生物的健康。利用生物监测技术对水环境加强监测，通过监测结果了解和掌握更多的水环境现状，从而实施针对性的水环境污染治理。
        参考文献：
        [1]卢寒冰，黄诚浩.生物监测技术在水环境监测中的运用[J].生态环境与保护，2019，2（11）.
        [2]齐鑫.浅谈生物技术在水环境监测中的应用[J].科技与创新，2019（24）：158-159.
        [3]徐爱荣，周晓惠.生物监测技术在水环境工程中的应用[J].中国资源综合利用，2019，37（12）：191-193.
        [4]周洁.关于生物监测及其在环境监测中的应用研究[J].世界有色金属，2019（19）：240+242.