生物监测在水环境监测中的应用探讨
摘要：近年来，我国部分地区工业发展速度较快，在一定程度上带动了区域经济发展，但同时也产生了一定的环境问题，特别是水环境问题愈加突出。在这种情况下，水环境监测工作愈来愈受到重视。相对于传统物化监测技术而言，生物监测技术具备了灵敏性、综合性、富集性及时效性等特征，能够获得更好的监测效果。基于此，本文对生物监测在水环境监测中的应用进行了分析，并提出了相关观点，以供参考。
关键词：生物监测；水环境；应用
中图分类号：U672.7+2 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0225-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.122
Abstract：In recent years， the rapid development of industry in some areas of our country， to a certain extent， led to the development of regional economy， but also produced a certain environmental problems， especially the water environment issues become more prominent.In this case， the water environment monitoring has been paid more and more attention. Compared with the traditional monitoring technology， biological monitoring technology has the characteristics of sensitivity， comprehensiveness， enrichment and timeliness， and can get better monitoring effect. Based on this， this paper analyzes the application of biological monitoring in water environment monitoring， and puts forward some relevant views for reference.
Key words：biological monitoring； water environment； application
1 水环境监测概述
水环境监测主要是对水体进行定期、连续或长期监测、观察，并对监测结果进行分析，从而充分掌握水环境质量变化过程，为水环境污染防治、环境管控、水域治理提供可靠的依据。目前，大部分地区水环境监测主要还是以理化监测为主。尽管理化监测操作较为简易，且整个技术体系较为成熟，但理化监测所获得的指标具有瞬时性特征，需要进行多次采样才可对水体进行监测，无法将水体当中所有的污染物情况充分反映出来[1]。然而，生物监测却能够弥补上述缺点，它可持续性地反映水环境污染变化，对部分污染物的影响可作出迅速反应，能够进一步提升监测效果。
2 生物监测特征分析
相对于理化监测而言，生物监测具备以下特征[2]：（1）在一定区域内，利用生物监测可长期、持续反映出生物污染状况。（2）部分生物对某些污染物极其敏感，在监测当中具备高度灵敏性。（3）在生态系统当中，利用食物链可将微量有毒害物质富集，当到达食物链末梢时，即可将污染物浓度提升几万倍。（4）生物监测能够反映出多种污染物对水环境的综合影响，可更为客观、全面地反映出水体质量情况。
3 水环境监测当中生物监测相关方法分析
3.1 发光细菌法
发光细菌法是水环境监测当中较为成熟的一种生物监测方法，具有较好的适用性。发光细菌法主要用于自来水厂等生活用水水源监测当中，对于保障生活用水、生产用水的安全性具有重要意义。发光细菌法具有灵敏度高、快速简便的特征，能够监测出水样当中大部分毒害物质[3]。目前，该方法主要以污染物遗传毒性、细胞发光特征为基础，并借助生物毒性检测仪及水质毒性监测仪等设备实施。利用这些仪器，最快能够在3h内获得检测结果。随着电子技术的不断发展，将紫外线、荧光等技术与发光细菌检测技术结合，能够进一步提升检测精确度及效率，获得更好的检测效果。
3.2 微生物群落法
微生物群落法主要是监测微型生物（真菌、藻类、原生动物等）在水环境当中出现的物种频率或相对数量，再通过数学统计方法对所测得的信息数据进行处理，获得分布指数，以此来作为指标对水体污染程度进行有效评价。部分学者利用微生物群落法对化工废水的静态毒性进行评价，发现原生动物群落对化工废水效应浓度变化十分敏感。当效应浓度不断增加且毒性时间逐渐延长时，原生动物群落群集的物种多样性也会随之下滑，群集速度会不断减缓，即可判断化工废水的实际污染程度。
3.3 生物行为反应监测
部分生物受到某些污染物危害时，会出现趋利避害的行为反应或产生生理机能变化。以此便能够判断水体污染实际情况，并确认污染物安全浓度，从而做出有效预警。例如，在淡水环境监测过程中，可以鱼类为对象实施监测工作。相关研究表明，斑马鱼与人类基因具备较高相似度。以斑马鱼为对象所获得的水质监测结果，在多数情况下并不适用于人类。一些重金属离子如Cu2+、Cd2+、Cr6+对斑马鱼的毒性作用存在一定差异。斑马鱼体内过氧化氢酶活性与上述重金属离子具有剂量-效应关系，即可反映出水环境当中的重金属污染状况。
3.4 生物测试
生物测试主要是指利用生物反应来测定一种或多种污染物存在时所产生的环境危害。其中水污染生物测试又被称为毒性试验。以急性毒性试验为例，它是研究化学物质大剂量一次染毒或24h内多次染毒动物所引起的毒性试验，其主要作用为在短时间内获得污染物的毒性大小及特征，从而赋予其他毒性试验依据。将检测生物暴露在不同浓度的受试物当中，会出现不同的反应，如生长抑制、活性下降等。由这些关系，便可构建浓度-效应曲线，以此来反映出污染物的毒性。
4 生物监测应用过程中存在的问题分析
在水环境监测过程中，生物监测是理化监测的重要补充，但不可能完全替代理化监测。首先，生物生长及分布具有较大差异。即便是同種生物对污染物的反应也是存在区别的。为了进一步提升生物监测的准确性，则需要结合水体特征、指示物生长状态等来设定测试周期。在条件允许的情况下适当增加样本数量，以此来提升监测结果的可信度。其次，某些浓度相对较低的污染物对水生生态系统存在潜在性危害，但在短期内所表现的生物学效应并不明显。同时，生物监测多以模拟实验为主，其测定结果与复杂水生生态系统的实际状况还是存在一定差异的。为了降低实验结果与实际情况的差异，可构建从生物分子到生物群落不同层级的有效监测。若出现异常情况，则需要进行针对性的理化监测，以便做出及时预警。
5 结语
生物监测技术的不断成熟为水环境监测提供了有力的技术支持，是物化监测的良好补充。将生物监测技术与物化监测技术联合使用，能够进一步提升监测质量及效率，为水环境治理提供可靠依据。
参考文献
[1]张述伟，孔祥峰.生物监测技术在水环境中的应用及研究[J].环境保护科学，2015，（05）：103-107.
[2]王婧.生物监测技术在水环境监测中的应用[J].低碳世界，2016，（25）：1-2.
[3]牟钰.生物监测在水环境监测中的应用[J].环境研究与监测，2016，（03）：73-76.
收稿日期：2017-05-12
作者简介：李顺香，本科，中学高级教师，研究方向为环境监测。
关键词：生物监测；水环境；应用
中图分类号：U672.7+2 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0225-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.122
Abstract：In recent years， the rapid development of industry in some areas of our country， to a certain extent， led to the development of regional economy， but also produced a certain environmental problems， especially the water environment issues become more prominent.In this case， the water environment monitoring has been paid more and more attention. Compared with the traditional monitoring technology， biological monitoring technology has the characteristics of sensitivity， comprehensiveness， enrichment and timeliness， and can get better monitoring effect. Based on this， this paper analyzes the application of biological monitoring in water environment monitoring， and puts forward some relevant views for reference.
Key words：biological monitoring； water environment； application
1 水环境监测概述
水环境监测主要是对水体进行定期、连续或长期监测、观察，并对监测结果进行分析，从而充分掌握水环境质量变化过程，为水环境污染防治、环境管控、水域治理提供可靠的依据。目前，大部分地区水环境监测主要还是以理化监测为主。尽管理化监测操作较为简易，且整个技术体系较为成熟，但理化监测所获得的指标具有瞬时性特征，需要进行多次采样才可对水体进行监测，无法将水体当中所有的污染物情况充分反映出来[1]。然而，生物监测却能够弥补上述缺点，它可持续性地反映水环境污染变化，对部分污染物的影响可作出迅速反应，能够进一步提升监测效果。
2 生物监测特征分析
相对于理化监测而言，生物监测具备以下特征[2]：（1）在一定区域内，利用生物监测可长期、持续反映出生物污染状况。（2）部分生物对某些污染物极其敏感，在监测当中具备高度灵敏性。（3）在生态系统当中，利用食物链可将微量有毒害物质富集，当到达食物链末梢时，即可将污染物浓度提升几万倍。（4）生物监测能够反映出多种污染物对水环境的综合影响，可更为客观、全面地反映出水体质量情况。
3 水环境监测当中生物监测相关方法分析
3.1 发光细菌法
发光细菌法是水环境监测当中较为成熟的一种生物监测方法，具有较好的适用性。发光细菌法主要用于自来水厂等生活用水水源监测当中，对于保障生活用水、生产用水的安全性具有重要意义。发光细菌法具有灵敏度高、快速简便的特征，能够监测出水样当中大部分毒害物质[3]。目前，该方法主要以污染物遗传毒性、细胞发光特征为基础，并借助生物毒性检测仪及水质毒性监测仪等设备实施。利用这些仪器，最快能够在3h内获得检测结果。随着电子技术的不断发展，将紫外线、荧光等技术与发光细菌检测技术结合，能够进一步提升检测精确度及效率，获得更好的检测效果。
3.2 微生物群落法
微生物群落法主要是监测微型生物（真菌、藻类、原生动物等）在水环境当中出现的物种频率或相对数量，再通过数学统计方法对所测得的信息数据进行处理，获得分布指数，以此来作为指标对水体污染程度进行有效评价。部分学者利用微生物群落法对化工废水的静态毒性进行评价，发现原生动物群落对化工废水效应浓度变化十分敏感。当效应浓度不断增加且毒性时间逐渐延长时，原生动物群落群集的物种多样性也会随之下滑，群集速度会不断减缓，即可判断化工废水的实际污染程度。
3.3 生物行为反应监测
部分生物受到某些污染物危害时，会出现趋利避害的行为反应或产生生理机能变化。以此便能够判断水体污染实际情况，并确认污染物安全浓度，从而做出有效预警。例如，在淡水环境监测过程中，可以鱼类为对象实施监测工作。相关研究表明，斑马鱼与人类基因具备较高相似度。以斑马鱼为对象所获得的水质监测结果，在多数情况下并不适用于人类。一些重金属离子如Cu2+、Cd2+、Cr6+对斑马鱼的毒性作用存在一定差异。斑马鱼体内过氧化氢酶活性与上述重金属离子具有剂量-效应关系，即可反映出水环境当中的重金属污染状况。
3.4 生物测试
生物测试主要是指利用生物反应来测定一种或多种污染物存在时所产生的环境危害。其中水污染生物测试又被称为毒性试验。以急性毒性试验为例，它是研究化学物质大剂量一次染毒或24h内多次染毒动物所引起的毒性试验，其主要作用为在短时间内获得污染物的毒性大小及特征，从而赋予其他毒性试验依据。将检测生物暴露在不同浓度的受试物当中，会出现不同的反应，如生长抑制、活性下降等。由这些关系，便可构建浓度-效应曲线，以此来反映出污染物的毒性。
4 生物监测应用过程中存在的问题分析
在水环境监测过程中，生物监测是理化监测的重要补充，但不可能完全替代理化监测。首先，生物生长及分布具有较大差异。即便是同種生物对污染物的反应也是存在区别的。为了进一步提升生物监测的准确性，则需要结合水体特征、指示物生长状态等来设定测试周期。在条件允许的情况下适当增加样本数量，以此来提升监测结果的可信度。其次，某些浓度相对较低的污染物对水生生态系统存在潜在性危害，但在短期内所表现的生物学效应并不明显。同时，生物监测多以模拟实验为主，其测定结果与复杂水生生态系统的实际状况还是存在一定差异的。为了降低实验结果与实际情况的差异，可构建从生物分子到生物群落不同层级的有效监测。若出现异常情况，则需要进行针对性的理化监测，以便做出及时预警。
5 结语
生物监测技术的不断成熟为水环境监测提供了有力的技术支持，是物化监测的良好补充。将生物监测技术与物化监测技术联合使用，能够进一步提升监测质量及效率，为水环境治理提供可靠依据。
参考文献
[1]张述伟，孔祥峰.生物监测技术在水环境中的应用及研究[J].环境保护科学，2015，（05）：103-107.
[2]王婧.生物监测技术在水环境监测中的应用[J].低碳世界，2016，（25）：1-2.
[3]牟钰.生物监测在水环境监测中的应用[J].环境研究与监测，2016，（03）：73-76.
收稿日期：2017-05-12
作者简介：李顺香，本科，中学高级教师，研究方向为环境监测。
