斯琴高娃

摘 要：生物監(jiān)測技術(shù)誕生于20世紀(jì)初，經(jīng)過不斷的研究和發(fā)展，目前生物檢測技術(shù)已經(jīng)被人類廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，在水環(huán)境的監(jiān)測中也得到了應(yīng)用。因此，本文重點(diǎn)分析了生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：生物監(jiān)測技術(shù);水環(huán)境監(jiān)測;水環(huán)境

引言

近年來，我國工業(yè)體系不斷完善，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平穩(wěn)步提升，但是水環(huán)境污染依然比較嚴(yán)重，引起人們的廣泛關(guān)注，水環(huán)境監(jiān)測要求逐漸提高。但是，傳統(tǒng)的物理監(jiān)測技術(shù)與化學(xué)監(jiān)測技術(shù)存在一定局限，難以精確調(diào)查和客觀評價(jià)水環(huán)境變化。因此，研發(fā)和推廣新型生物監(jiān)測技術(shù)是提高水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量的主要途徑。

1 生物監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測水環(huán)境的原理

生態(tài)系統(tǒng)理論是生物監(jiān)測技術(shù)的理論基礎(chǔ)，水環(huán)境也可以看作是一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，因此生物監(jiān)測技術(shù)運(yùn)用到水環(huán)境監(jiān)測中是有理論基礎(chǔ)的。水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中，除了水和魚蝦、藻類等動植物，還有細(xì)菌等其他微生物。水環(huán)境和水環(huán)境中的生物形成了相互依存的關(guān)系，水環(huán)境為其中的生物提供了必需的生存條件，水中的生物也可以對水環(huán)境起到凈化和修復(fù)作用，維持整個水生態(tài)系統(tǒng)的平衡。人類在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，會產(chǎn)生一些廢棄物和污水，這些廢棄物和工業(yè)廢水中含有大量的氮、磷、鉀元素，直接排放到水環(huán)境中，會污染水環(huán)境并造成水體富營養(yǎng)化，使原本生活在水環(huán)境中的生物突然大量繁殖或者大量減少，導(dǎo)致整體的水生態(tài)平衡被打破。生物監(jiān)測技術(shù)就是利用這些水生生物對水環(huán)境生存條件變化的敏感性來監(jiān)測水環(huán)境的質(zhì)量[1]。

2 生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的運(yùn)用

2.1 微生物群落監(jiān)測技術(shù)

微生物群落監(jiān)測技術(shù)主要是通過對水環(huán)境中的微生物的生存狀況、數(shù)量等進(jìn)行檢測，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對水環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測。生活污水和工業(yè)廢水中含有大量的有機(jī)物、有毒物質(zhì)等，將其排放到水體中，會使微生物的群落發(fā)生很大的變化。微生物對某些物質(zhì)和元素的濃度的變化敏感程度很高，污染的水環(huán)境可能會使其中的某一種微生物大量繁殖，而使其他微生物的生存空間受到擠壓，致使微生物的群落的多樣性降低。監(jiān)測人員通過采集水體樣本對單位面積內(nèi)的微生物進(jìn)行科學(xué)計(jì)數(shù)，了解整個水環(huán)境中的微生物分布情況，再結(jié)合有機(jī)物和毒性物質(zhì)相關(guān)濃度對微生物的影響，從而可以判斷整個水體環(huán)境的質(zhì)量狀況。監(jiān)測人員還可以采取不同時(shí)期的水體樣本進(jìn)行對照研究，由此得出更精確的評估結(jié)論[2]。

2.2 發(fā)光細(xì)菌法

發(fā)光細(xì)菌法比較成熟， 可操作性高， 適用范圍廣， 可以監(jiān)測污水中的大多數(shù)污染物。人們可以使用轉(zhuǎn)基因發(fā)光細(xì)菌（如不動桿菌屬Acinetobacter sp）作為指示劑，建立一種高效監(jiān)測污染物遺傳毒性的方法，以便在很短的時(shí)間內(nèi)獲得毒性評估結(jié)果，根據(jù)其發(fā)光原理，研發(fā)更加先進(jìn)的環(huán)境監(jiān)測儀器。

2.3 浮游植物監(jiān)測技術(shù)

浮游植物是指水環(huán)境中以浮游狀態(tài)生存的植物，多指水體中的藻類植物。藻類在水體中過度繁殖，會出現(xiàn)水華現(xiàn)象，也就是水體富營養(yǎng)化。近年來，生活污水含磷量大幅度提升，促使以磷為營養(yǎng)物質(zhì)的藻類植物大量生長，遮蔽水面，搶奪水體中的溶解氧，影響陽光的射入，導(dǎo)致水體中的植物、動物生存環(huán)境惡化。因此，藻類植物成為生物監(jiān)測領(lǐng)域重要的指示生物。不同種類的藻類植物對不同污染物的反應(yīng)有較大的差異，監(jiān)測人員可以通過藻類的豐度、細(xì)胞密度、光合作用強(qiáng)度來進(jìn)行判斷。例如，石莼是一種重金屬承受能力較高的藻類植物，能夠有效富集水體中的重金屬， 被稱為重金屬污染的“哨兵”。小球藻是一種對苯并芘十分敏感的藻類植物，苯并芘在小球藻中聚集，人們可以通過熒光顯微鏡進(jìn)行觀測和定位， 這對于判定船舶漏油、工業(yè)廢水排放影響范圍有較高的指示作用。

2.4 生物行為反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)

生物行為反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)根據(jù)特定生物在水環(huán)境中的行為反應(yīng)，評價(jià)水環(huán)境污染程度和類別，鎖定水體污染范圍。在水環(huán)境中，污染物濃度超過一定指標(biāo)時(shí)，部分生物將在短時(shí)間內(nèi)做出行為反應(yīng)。以斑馬魚為例，它是一種對水質(zhì)極為敏感的熱帶淡水魚，若水環(huán)境出現(xiàn)嚴(yán)重污染，它將快速做出激烈的行為反應(yīng)，如魚鰓無規(guī)律加快呼吸、異?；顒踊蛩劳霈F(xiàn)象。斑馬魚反應(yīng)越激烈，則水環(huán)境污染越嚴(yán)重。目前，斑馬魚是監(jiān)測水環(huán)境污染的重要指示生物[3]。

2.5 兩棲動物的生物監(jiān)測技術(shù)

生物監(jiān)測技術(shù)需要被監(jiān)測的生物對周圍的變化敏感性高，如果能綜合地測量多種環(huán)境則更好，而兩棲動物就有這樣的優(yōu)勢。兩棲動物幼體狀態(tài)是在水中生存發(fā)育的，發(fā)育到成體后既能在水中生活又能在陸地上生活， 它們與水環(huán)境、陸地環(huán)境的聯(lián)系都很密切，因此可以用兩棲動物進(jìn)行水環(huán)境的質(zhì)量監(jiān)測和陸地環(huán)境的質(zhì)量監(jiān)測。兩棲動物的另一特點(diǎn)提高了其對環(huán)境質(zhì)量的敏感性，它們除了用肺呼吸，還會用皮膚輔助呼吸，在用皮膚呼吸的過程中污染物會伴隨呼吸過程進(jìn)入體內(nèi)，加快污染在體內(nèi)的積累進(jìn)程，因此相比其他生物更容易表現(xiàn)對污染的敏感反應(yīng)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在人類居住人群較少的地方，兩棲動物的種群數(shù)量也突然大量減少，國外研究后認(rèn)為許多兩棲動物比如蛙類的種群數(shù)量減少，有些物種甚至滅絕的原因與農(nóng)藥殘留在水土環(huán)境中有關(guān)。正是因?yàn)閮蓷珓游镄枰揽科つw輔助呼吸，所以使它們相比其他生物對環(huán)境的污染變化敏感性更高、生理反應(yīng)更強(qiáng)烈，因此國內(nèi)外開始采用兩棲動物來監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量，比如對水環(huán)境中農(nóng)藥和重金屬的監(jiān)測等。

2.6 高等水生植物監(jiān)測技術(shù)

高等水生植物是指在多水環(huán)境中生長、繁衍的植物，包括常見的荷花等挺水植物，王蓮、芡實(shí)等浮葉植物，水葫蘆等漂浮植物，金魚藻等沉水植物。高等水生植物是水體中生物鏈的重要一環(huán)，不僅能夠凈化水體，還能夠?yàn)轸~類、浮游生物、浮游植物、微生物提供生長棲息環(huán)境和豐富的食物來源。但高等水生植物的過度生長也會對水體形成遮蔽，過度消耗水體中的含氧量和營養(yǎng)物質(zhì)，對浮游生物等水體中的其他生物生長、繁衍造成影響。黃花水龍是一種對親脂性有機(jī)物有較高積累能力的水生植物，常作為有機(jī)農(nóng)藥的污染指示生物來檢測淺水域的水質(zhì)情況。

3 生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用難題和對策

生物的生長和分布具有很大的個體差異，同一種生物對污染物的反應(yīng)可能不同。因此，在水環(huán)境監(jiān)測中，人們要適當(dāng)增加指示生物數(shù)量，提高監(jiān)測結(jié)果的可靠性。同時(shí)，要建立完善的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，加大生物監(jiān)測頻率， 有效消除地區(qū)差異，提高水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量。低濃度的水污染物對水環(huán)境存在潛在危害，如果采用生物監(jiān)測技術(shù)，短期內(nèi)效果并不是十分明顯。人們要不斷改進(jìn)生物監(jiān)測技術(shù)，使其有效滿足水環(huán)境監(jiān)測需求，提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，人們要有效監(jiān)測生物分子和生物群落，及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染物并發(fā)出預(yù)警。

4 結(jié)束語

相較于理化監(jiān)測技術(shù)，生物監(jiān)測技術(shù)的對象更加復(fù)雜且龐大，需要監(jiān)測的時(shí)間更長，不同生物對同一污染物的敏感度不同，在綜合判定上有較大的偏差。因此，生物監(jiān)測目前還很難形成統(tǒng)一的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，很難在短時(shí)間內(nèi)如理化檢測技術(shù)一般大面積推廣和應(yīng)用。生物監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用要以一批優(yōu)秀的生物監(jiān)測技術(shù)人才和設(shè)備作為基礎(chǔ)，逐步將多個指標(biāo)科學(xué)地整合成單一指數(shù)，使污染物對生物種群的影響更加一目了然。生物監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)體現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景，未來可期。

參考文獻(xiàn)：

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