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生物监测技术在水环境工程中的应用项艳

发表时间：2021/5/25 来源：《基层建设》2021年第2期作者：项艳

[导读] 摘要：生物监测技术作为一种水环境监测手段，利用分析生物与水源的关系，监测水环境中污染成分，发挥出巨大的生态效益以及经济效益。

        阜阳市环境保护监测站安徽省阜阳市 236012
        摘要：生物监测技术作为一种水环境监测手段，利用分析生物与水源的关系，监测水环境中污染成分，发挥出巨大的生态效益以及经济效益。本文从生物监测技术的原理入手，讨论生物监测技术的应用意义，阐述生物监测技术利用问题，最后分析如何在水环境工程中应用生物监测技术，希望对相关研究及环保检测中具有帮助作用。
        关键词：生物监测技术；水环境工程；应用
        水体环境直接关系到人类的健康以及生态系统的平衡，我国对水环境保护工作的开展高度重视，并且在近年来利用生物、理化、仪器、光学等诸多监测技术，生物监测是一门古老而又年轻的技术，需要生物学基础知识的支撑，又需要科技进步的突破及环境保护面临的新问题解决现实工作中的复杂问题。新时期随着生物监测技术的利用，动态化地分析水污染问题，及时制定出科学的防治措施，有效保护生态环境。
        一、生物监测技术的原理
        生物监测技术是借助对生物种类、状态与行为的观察，进而对环境污染进行监测与评价。当前生物监测技术主要是利用水生生物菌落、水中细菌、初级生产力等生态学法以及急性生物毒性测定和生物危害性测定，他们在监测方式上存在差异性，但整体监测效果良好，在我国水环境监测工程中利用较为广泛。生物毒性就是分析水体生物的含毒量，这种检测方法涉及到有毒物质，对监测人员的安全性构成一定威胁。与生物毒性监测相比，分析生物生态学法的监测技术更加安全，监测人员只需要分析此水体中生物特征，即可判定该水体污染情况。
        二、生物监测技术的应用意义
        随着人们环保意识的提升以及国家环境保护法律的完善，我国水污染环境工作取得显著成效，这也得益于生物监测技术的有效利用。与传统的理化检测技术相比，生物监测技术优势更加明显。通常来说水环境污染进程较慢，加之水体具有自我调节能力，所以短时间内污染物不会使水环境发生显著变化，而生物监测技术可以利用生物对水环境的细微变化发生反应进行监测分析，第一时间掌握生物监测数据，及时制定有效措施，整体看来生物监测技术具有监测结果反应迅速、准确、监测成本较低等优势，受到了水环境监测中心的广泛利用[1]。
        三、生物监测技术利用问题
        首先，生物监测技术监测标准不统一。生物监测技术主要价值是监测水污染程度及水环境状态情况，该方法也存在弊端，因不同水域中生物种类不同，各地区生物监测标准也就缺乏统一性，无法在范围内达到全覆盖目的。同时，对于部分较大水域的水体污染，由于污染成分较为复杂，对生物监测技术的利用产生制约性，我国诸多地区目前尚未建立完善的模型与评价机制，这是今后我国生物监测技术利用需要解决的重要问题[2]。
        其次，水环境较为复杂。在不同水域中生物种类存在差异性，而同类生物在不同水环境中对水污染的反应也不同。此外，在利用生物监测技术的过程中，需要持续观察生物特征，为确保监测的规范性与科学性，需要结合水环境实际情况考察水生物种类与数量监测样本，然而当前由于水体生物多样性因素导致监测工作受到一定影响。
        最后，监测结果生成较慢。我国水环境工程中利用生物监测技术时间较短，相关技术人员与操作人员普遍将结果作为参考去分析水环境中存在的问题。尽管可以分析水生物种类与数量，但无法直接体现污染程度，加之很多监测人员专业性不强，缺乏对生物特征的持续性监测，难以保证最后检测结果。此外，在生物监测技术的利用过程中还需要和其它技术配合使用。

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        四、如何在水环境工程中的应用生物监测技术
        首先，微生物群落监测。在生物监测技术中，微生物群监测是主要的方法之一，该技术应用时间较早。水生物主要包括细菌、真菌藻类以及原生动物、底栖动物、鱼类，监测人员分析水生物在水环境中的相对数量之后，通过计算公式分析出水体污染程度的分布指数。在生物监测技术中利用微生物群落监测，如细菌总数、粪大肠菌群、总大肠菌群的监测，用培养基或酶底物法进行培养，对微生物群落参数进行统计，最终评价水体污染情况，后期我国专家进行技术修改，提出和化学参数有关的原生动物种类、多样性指数、植鞭毛虫含量、异养性指数4个生物学参数，并且建立出生物监测标准。近年来，部分学者把微生物监测过程中利用的设备有效改进，比如将聚氨酯泡沫塑料块装在瓶子中，以此减轻洋流和潮汐对生物监测结果产生的影响。此外，我国相关部门为提升对化工厂废料的监测水平，也将微生物群落监测方法进行利用，对废水浓度的变化十分敏感，表现为随着浓度增加而毒性反应时间增长，使得水生物多样性下降。今后随着微生物群落监测方法的深入研究，将其与计算机、数学等学科知识结合起来，让监测结果更为准确[3]。
        其次，发光细菌监测。我国在发光细菌监测方面研究较为深入，该方法在水环境监测中的利用也较为成熟，对于发光细菌检测技术来说具有灵敏度高、监测方法简单、适用范围广等优势，不仅可以分析水环境中的多数有毒物质，同时还具有标准认证部分，专家结合费氏弧菌细胞的发光特性设计出水质毒性监测仪，以此有效提升综合监测水平，后期部分学者把遗传改造的发光细菌当作指示物种，进一步创新了污染物监测方法，可以把监测时间缩小至三小时之内。有公司结合这一原理设计出生物毒性监测仪，用于自来水厂当中，分析出厂水中是否含有毒性物质、重金属，应用前景较为广泛，但是该技术的利用较为繁琐，容易技术人员监测过程中存在误差。为解决这一问题，利用紫外分光光度法、荧光光度法、基因操作技术等可以提升发光细菌的利用效果。近年来发光细菌法在我国水质监测中利用较为广泛，早在2010年上海世博会的饮水监测中就利用该项技术，具有监测方法简单的特点，监测人员可以在被检测水样中加入微量青海弧菌液体，然后利用便携式监测仪读取数据，在0.5小时之内即可得到监测结果。
        最后，生物行为反应监测。水环境中的生物受污染物影响会做出趋利避害的反应，利用这一特征人们可以有效评价水体污染情况，做出预警与防控措施，通常生物行为监测对象包括鱼类、双壳软体动以及水蚤，其中对鱼类的行为监测利用更加广泛，斑马鱼作为一种热带淡水鱼对水体质量十分敏感，如果所处水环境被污染会及时作出反应，监测结果也较为明显，由于斑马鱼基因与人类基因相似，所以监测结果也适用于人类，部分专家借助半静态法并以斑马鱼为标准对水生物重金属毒性作用进行试验，最终发现不同类型重金属离子在斑马鱼身体中呈现不同毒性反应。鱼类通常以淡水环境监测为主，为了对海洋环境进行监测可以利用双壳类动物，这是由于双壳类动物张合频率和水体污染存在密切关系，利用电磁转换系统能够对蚌壳张开情况监测。此外，水蚤也是常见的水生监测生物，技术人员通过观察其位移能力判定生命体征，进而判断污染情况[4]。
        结束语：
        我国在水体污染治理方面投入大量技术与资金，但整体水污染形势依旧严峻，不同河流水域依然存在重大污染事件，侧面体现出我国水环境监测工作还存在着许多不足。因此新时期各流域需要将生物监测技术进行有效利用，加大研发力度，重视人才培养和队伍建设，将成熟的生物监测技术有效推广，以此提升水环境监测水平。
        参考文献：
        [1]陈宇.生物监测技术在水环境工程中的应用及研究[J].环境与发展,2020,32(8):161,163.
        [2]王健.水环境工程中运用生物监测技术研究[J].建筑工程技术与设计,2020,16(8):45.
        [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]李民峰,李俊萱.基于生物监测技术在水环境中的应用及研究[J].低碳世界,2019,9(8):52-53.