廣東省云浮生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站 鄒鶴群

目前，生物監(jiān)測主要是用于評(píng)價(jià)水環(huán)境中生物或者是群落改變對(duì)環(huán)境污染產(chǎn)生的變化。站在現(xiàn)有的生物學(xué)角度進(jìn)行分析和監(jiān)測，此種監(jiān)測結(jié)果所得出的結(jié)論都較為完善，并且具有一定的預(yù)測性，我們能夠?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)中的平衡問題進(jìn)行有效的改善。而生物監(jiān)測則是環(huán)境監(jiān)測中的一類技術(shù)，依靠細(xì)胞、微生物、動(dòng)物的反應(yīng)，準(zhǔn)確判斷環(huán)境中的污染物來源、濃度以及發(fā)展趨勢。因此，現(xiàn)階段，我們對(duì)生物技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用優(yōu)勢以及具體方法進(jìn)行探究，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，能受到環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的普遍重視。

一、生物技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用理論

（一）內(nèi)涵

當(dāng)今，生物技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測過程中占據(jù)著關(guān)鍵地位，同時(shí)，在水環(huán)境預(yù)防與治理過程中也在逐步深入。生物技術(shù)的綜合性極強(qiáng)，是現(xiàn)代生命科學(xué)的基礎(chǔ)。在水環(huán)境監(jiān)測過程中，結(jié)合前沿的科學(xué)技術(shù)能解決水污染問題。生物技術(shù)的處理方法已經(jīng)逐步成為世界各地水污染預(yù)防與治理的重要舉措。此技術(shù)誕生于20世紀(jì)初，它的機(jī)理以及應(yīng)用研究是從整體生物水平發(fā)展到細(xì)胞、基因、分子等層面逐步深化。而水環(huán)境生物監(jiān)測是各種水生生物之間以及生物所生存的水環(huán)境之間存在相互依存、相互制約的穩(wěn)定平衡狀態(tài)。一旦發(fā)生水體污染，會(huì)誘使水環(huán)境發(fā)生改變，生物就會(huì)對(duì)此產(chǎn)生不同的反應(yīng)。我們可以參照生物的外在表現(xiàn)以及體內(nèi)某種物質(zhì)含量的變化，有效地顯示出水體污染物的種類、污染物對(duì)水體的綜合影響。在水環(huán)境監(jiān)測過程中使用的生物技術(shù)，和傳統(tǒng)的物理監(jiān)測、化學(xué)監(jiān)測有所不同。生物技術(shù)主要是針對(duì)以人為主體的生物系統(tǒng)，具有更直接、綜合的指示作用。生物監(jiān)測能夠有效地表明外源性化學(xué)物質(zhì)影響生物物種或生物調(diào)控的細(xì)微變化。同時(shí)，它還具有一定的靈敏性，一些低濃度的污染物進(jìn)入到環(huán)境以后，能夠直接地監(jiān)測或人類能夠直接地感受到發(fā)生的變化，生物能夠迅速地做出反應(yīng)，做到早發(fā)現(xiàn)早治理。該技術(shù)在應(yīng)用過程中也能有效地克服物理化學(xué)監(jiān)測存在的局限性以及連續(xù)取樣的繁瑣性，大大降低了物理化學(xué)監(jiān)測的成本。

該技術(shù)在使用過程中的切入點(diǎn)就是生物學(xué)。水環(huán)境生物監(jiān)測技術(shù)常見的有兩個(gè)內(nèi)容。一個(gè)是由于環(huán)境污染物存在而使特定生物面積生長或死亡，技術(shù)人員需要根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備對(duì)生物的影響程度進(jìn)行分析；另一個(gè)則是環(huán)境中其他生物之間的平衡被打破，從而使特定面積的生物生長或死亡，技術(shù)人員需要根據(jù)生物的受影響程度來判定水污染。不管是哪一種生物，它和生存環(huán)境之間的影響是相互的。雖然關(guān)系較為密切，但是也能相互制約。污染物進(jìn)入到生物所生存的環(huán)境以后，生物會(huì)將其和養(yǎng)料一起，吸入自己的體內(nèi)，然后在體內(nèi)進(jìn)行遷移和聚集，生物體遭到污染會(huì)發(fā)生不良反應(yīng)。生物監(jiān)測技術(shù)則是使用該原理對(duì)污染物或環(huán)境產(chǎn)生一定的反應(yīng)進(jìn)行有效的判斷，如果水環(huán)境出現(xiàn)污染，生活在其中的魚類能夠有效地做出不良反應(yīng)，尤其是出現(xiàn)明顯呼吸急促的現(xiàn)象，污染物超過一定濃度就會(huì)出現(xiàn)中毒情況，較為嚴(yán)重的出現(xiàn)死亡，可以根據(jù)水生生物受污染物影響前后呼吸頻率的變化，進(jìn)而來確定污染物的毒性情況。生物監(jiān)測技術(shù)能夠利用生物對(duì)環(huán)境變化過程采集多元化的信息進(jìn)行監(jiān)測，這是一種新型的監(jiān)測方式。

（二）常見的監(jiān)測方法

第一，生物指示監(jiān)測法。該方法在使用過程中能有效地觀察水環(huán)境中的生物，根據(jù)生物的變化情況對(duì)水資源的品質(zhì)進(jìn)行判定，如果某個(gè)區(qū)域它的水資源有一個(gè)或多個(gè)生物出現(xiàn)大量死亡或變少的狀況，就能如實(shí)地體驗(yàn)此區(qū)域水資源遭受的惡化。對(duì)于魚類來說，我們要參照魚類種群的數(shù)量、種類增加和減少以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)水環(huán)境的變化進(jìn)行判定。

第二，生物積累監(jiān)測法。該方法在使用過程中，主要是依靠水生生物的捕食以及消化功能，收集水環(huán)境中的毒性污染物，這些帶有毒性的物質(zhì)進(jìn)入到水體以后會(huì)逐步地積累。通過檢驗(yàn)污染物在水生生物中富集量來判斷毒性物質(zhì)以及自身的污染程度、水環(huán)境是否發(fā)生破壞。此方法操作較為簡便，能夠直接判斷是否出現(xiàn)水污染情況。

第三，生物群落監(jiān)測法。水環(huán)境中大多數(shù)的微生物都是以群集合的方式進(jìn)行。一般我們在對(duì)微生物種類和分布情況分析時(shí)，需要建立完善的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而使用生物指數(shù)法以及多樣性指數(shù)法進(jìn)行研究和判定，這樣能夠有效地監(jiān)測水環(huán)境中微生物種群集合對(duì)水資源污染物，能夠有效地對(duì)水資源的污染物狀況進(jìn)行判定。

第四，生物毒性監(jiān)測法。對(duì)于一個(gè)區(qū)域來說，如果水環(huán)境發(fā)生污染，那么水中生物的生物機(jī)理會(huì)發(fā)生一定的變化，在嚴(yán)重情況下會(huì)影響生物的安全。因此，生物毒性監(jiān)測法在使用過程中，通過使用靈敏光學(xué)監(jiān)測，研究生物體內(nèi)的細(xì)菌狀況，進(jìn)而進(jìn)行生物體內(nèi)毒性含量的分析。如果發(fā)現(xiàn)水生生物毒性含量較大，那么它的生理功能就會(huì)受到嚴(yán)重破壞，這表明水環(huán)境質(zhì)量受到嚴(yán)重污染。

二、生物技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用優(yōu)勢

在水環(huán)境監(jiān)測過程中使用的生物技術(shù)，和傳統(tǒng)的物理化學(xué)監(jiān)測技術(shù)不同，能夠有效地改善霧化監(jiān)測速度慢、反應(yīng)過程長的局面。此技術(shù)在應(yīng)用時(shí)能為人員提供更加充裕的時(shí)間，使得生物監(jiān)測更加真實(shí)可靠。生物監(jiān)測技術(shù)使用時(shí)成本低，不需要對(duì)細(xì)胞、微生物或者是動(dòng)物進(jìn)行定期投放，就能夠進(jìn)行大面積、連續(xù)的監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，且對(duì)設(shè)備、儀器的磨損較小。生物監(jiān)測的方法在使用時(shí)，一方面，能夠幫助技術(shù)人員了解污染物產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)，能夠更加直觀地了解污染物對(duì)生物體產(chǎn)生的不良影響；另一方面，在水環(huán)境污染物監(jiān)測過程中，生物技術(shù)的操作較為簡單、成本投入少，耗費(fèi)較少的人力物力資源就能夠及時(shí)地完成監(jiān)測工作。實(shí)際上，在生物技術(shù)應(yīng)用過程中也存在一些不足，它不能在第一時(shí)間內(nèi)監(jiān)測到水體污染物的濃度，也沒有完善的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。生物監(jiān)測方法在水環(huán)境監(jiān)測中也會(huì)受到諸多限制，我們要正確地看待生物監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)勢和不足，進(jìn)行不斷地改進(jìn)和完善，充分發(fā)揮生物技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的優(yōu)勢。

生物監(jiān)測技術(shù)在應(yīng)用過程中能夠有效地發(fā)現(xiàn)細(xì)微外源性物質(zhì)對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生的影響，它和傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)相比，能夠幫助人們采集相關(guān)數(shù)據(jù)。如果生物接觸了多種污染物，我們會(huì)有多樣性的研究主體對(duì)污染物的綜合性反應(yīng)進(jìn)行分析，能夠進(jìn)一步了解污染物對(duì)生物的侵害。不僅如此，使用該技術(shù)還能夠通過立竿見影的方式，表現(xiàn)污染物對(duì)生物的影響。生物監(jiān)測技術(shù)能有效地對(duì)小范圍的毒性效果進(jìn)行分析和測定，而對(duì)于危害性較大的，會(huì)通過生物反應(yīng)對(duì)其判定。其管理成本較低、經(jīng)濟(jì)性能高，能夠進(jìn)一步節(jié)省相關(guān)的科研技術(shù)成本[1]。

三、生物技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）監(jiān)測方法標(biāo)準(zhǔn)化不足

現(xiàn)階段生物監(jiān)測技術(shù)雖然被廣泛使用，但是在水環(huán)境生態(tài)監(jiān)測過程中，由于監(jiān)測結(jié)果精準(zhǔn)度以及表達(dá)方式等原因的性質(zhì)，使得生物監(jiān)測技術(shù)在應(yīng)用過程中仍然存在著各種各樣的問題，大部分的生物監(jiān)測技術(shù)能夠如實(shí)地反映環(huán)境狀況以及污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。然而由于方法本身的限制，該技術(shù)在應(yīng)用過程中仍然沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這樣會(huì)在無形中限制了生物監(jiān)測。它作為環(huán)境監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行運(yùn)用，而只是作為一種理論性的監(jiān)測方法。對(duì)于我們常見的群落監(jiān)測來說，大部分的結(jié)果很難定量，然而生物分布是受到諸多環(huán)境因素影響的，評(píng)價(jià)模型在應(yīng)用過程中也不具備特定的參考意義，甚至對(duì)于一些欠發(fā)達(dá)地區(qū)來說，無法建立地區(qū)評(píng)價(jià)模型，這樣會(huì)限制方法的使用。我們也可以參照生物對(duì)環(huán)境污染物的濃度反應(yīng)，來制定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，在制定過程中仍存在著較大的爭議[2]。

（二）監(jiān)測項(xiàng)目的選擇不夠精準(zhǔn)

對(duì)于大多數(shù)的水生生物來說，它們在分布過程中具有較大的地域性。同類生態(tài)系統(tǒng)中的生物對(duì)污染物的耐受性是不同的，不同生長階段對(duì)污染物有著不同的反應(yīng)，以上特點(diǎn)就決定了在進(jìn)行生物監(jiān)測方法設(shè)計(jì)時(shí)，我們要考慮水體特征，還要了解生態(tài)系統(tǒng)中的變異性。然而，在實(shí)際應(yīng)用過程中，忽視了測試頻率的選擇，也沒有考慮測試的樣本數(shù)量，這使得水環(huán)境監(jiān)測的結(jié)果并不可靠[3]。

（三）忽視了監(jiān)測結(jié)果的應(yīng)用

在進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測中，生物監(jiān)測技術(shù)在應(yīng)用過程中仍然存在著一些不足。大多數(shù)的情況下，技術(shù)人員只是將監(jiān)測結(jié)果作為定期的環(huán)境評(píng)價(jià)。實(shí)際上，生物監(jiān)測在使用過程中能夠通過生物信息來確定環(huán)境質(zhì)量，還包括種類群落以及生態(tài)系統(tǒng)的變化環(huán)境。在使用時(shí)，人們常使用的生物監(jiān)測結(jié)果更多的是注重定量結(jié)果，而忽視了它的應(yīng)用范圍環(huán)境，它對(duì)生物的作用并不是一蹴而就的，它需要一個(gè)過程。在環(huán)境污染監(jiān)測過程中，它的結(jié)果較為隱蔽，而生物監(jiān)測在使用時(shí)，要求監(jiān)測人員具有較高的專業(yè)知識(shí)，否則無法發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)的細(xì)微變化。然而大多數(shù)的技術(shù)人員在日常工作時(shí)忽視了對(duì)微觀和宏觀結(jié)果的結(jié)合，人員也難以取得完整的監(jiān)測信息，無法對(duì)環(huán)境監(jiān)測進(jìn)行管控[4]。

四、生物技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用的具體措施

（一）全方位落實(shí)群落監(jiān)測

該方法在使用時(shí)能夠有效地收集生態(tài)、群落結(jié)構(gòu)以及功能信息，它的主要目的就是為了評(píng)價(jià)環(huán)境的狀況，預(yù)測水環(huán)境未來可能發(fā)生的變化。群落監(jiān)測是利用直接取自環(huán)境中的生物信息，來反映長期污染對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響。一方面，我們需要做好水環(huán)境的評(píng)價(jià)工作。在進(jìn)行水環(huán)境總體評(píng)價(jià)過程中，生物監(jiān)測和傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法是不同的，它能夠通過水生生物群落以及種類的變化，有效地反映出水體質(zhì)量長期和短期的變化。另一方面，在進(jìn)行水域宏觀規(guī)劃過程中，使用該方法能夠有效地掌握水體質(zhì)量的種類和類型，有針對(duì)性地利用水面，這對(duì)目前的水產(chǎn)養(yǎng)殖是較為重要的，水體中的藻類如果生長旺盛，則就可以多放鰱魚、羅非魚等魚種。不僅能夠增加產(chǎn)量，而且還能夠降低水體的富營養(yǎng)化程度。我們要有效地觀察和監(jiān)測水體中水生生物群落結(jié)構(gòu)是否發(fā)生改變，了解本區(qū)域水體的類別和特征，并進(jìn)行宏觀調(diào)控，充分發(fā)揮水域功能劃分的作用。值得注意的是，在運(yùn)用群落監(jiān)測方法時(shí)，我們還要需要加大水環(huán)境災(zāi)害的預(yù)報(bào)控制工作。目前湖泊水質(zhì)不斷發(fā)生惡化，無論是內(nèi)陸水域還是海洋水環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。因此，我們要充分發(fā)揮群落監(jiān)測的重要作用，為環(huán)境災(zāi)害預(yù)防提供重要的信息[5]。

（二）發(fā)揮生物測試的作用

在水環(huán)境監(jiān)測過程中，充分發(fā)揮生物測試的作用，能夠有效地評(píng)價(jià)水體質(zhì)量和受污染狀況。在運(yùn)用時(shí)，我們要了解生物傳感器的作用，該技術(shù)在應(yīng)用過程中主要是以DNA重組技術(shù)為標(biāo)志，構(gòu)成了現(xiàn)代化生物監(jiān)測技術(shù)。尤其是在市環(huán)境監(jiān)測過程中，該技術(shù)以固定化細(xì)胞和固定化酶技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠有效地識(shí)別、感知被測物存在的問題。在水環(huán)境監(jiān)測過程中，我們要結(jié)合基因工程技術(shù)，發(fā)揮微生物傳感器的應(yīng)用優(yōu)勢，還要利用生物監(jiān)測敏感性的特點(diǎn)，對(duì)污染物在環(huán)境中的變化做出反應(yīng)，進(jìn)一步進(jìn)行監(jiān)測。同時(shí)，在水環(huán)境監(jiān)測過程中，我們還要結(jié)合sos顯色法，該方法在應(yīng)用過程中，能夠?qū)z傳毒性物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測。在使用過程中，它能夠破壞毒性微生物的脫氧核糖核酸，對(duì)生物體的正常繁殖起到了抑制作。

（三）善于挖掘新技術(shù)

在水環(huán)境監(jiān)測過程中，可使用的方法是多種多樣的生物技術(shù)，它有獨(dú)特的優(yōu)勢，在實(shí)際應(yīng)用過程中，我們要積極的創(chuàng)新。我們可以運(yùn)用生物傳感器技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用在水環(huán)境監(jiān)測中，它的主要工作原理是對(duì)生物物質(zhì)敏感度進(jìn)行分析，將濃度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，對(duì)水環(huán)境、硝酸鹽含量、殘留化學(xué)農(nóng)藥等物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測。我們能夠參照電流信號(hào)的強(qiáng)弱進(jìn)行分析生物耗氧量，生物傳感器的靈敏度較高，能夠?qū)λh(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，具有較高的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性[6]。

五、結(jié)語

水環(huán)境生物監(jiān)測技術(shù)在使用過程中通過自然界生物個(gè)體種群對(duì)環(huán)境變化所產(chǎn)生的反應(yīng)，判斷環(huán)境污染或環(huán)境質(zhì)量變化的一種監(jiān)測方法。在經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)之下，國家日益重視生物技術(shù)的研究和應(yīng)用。在水環(huán)境監(jiān)測過程中，我們要充分發(fā)揮生物技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，這樣才能有效地對(duì)水環(huán)境監(jiān)測進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)和分析，從而得出更加精準(zhǔn)的結(jié)果。