水环境监测中的生物监测运用

和向东

（丽江市环境监测站，云南 丽江 674100）

水环境监测中的生物监测运用

和向东

（丽江市环境监测站，云南 丽江 674100）

生物监测是指依据生物生长和生存的特征，分析其处于不同生活环境下的生存状态，监测和考察这一生物的生存环境。生物监测是水环境监测工作的重点，由于我国现阶段水环境污染情况越来越严重，其在水环境监测中的作用愈发凸显。本文以现阶段水环境监测工作情况为基础，结合近年来生物监测应用特点，分析水环境监测中生物监测的应用，并以发光细菌监测技术为例进行深层次分析。

水环境；监测；生物监测；发光细菌监测技术

生物检测技术，从字面上分析可知，依据生物生长和生存的特征，分析其处于不同生活环境下的生存状态，对这一生物的生存环境进行监测和考察的技术。现阶段应用最多的就是结合生物的种群和群落的生存情况和个体生存差异实施研究，以此了解其生存的自然环境特点。受到我国现阶段水环境污染情况越来越严重的影响，生物监测在水环境监测中的作用得以凸显。

1 生物监测的分析

生物监测的分析主要是指依据生物彼此之间的影响与生物和环境之间的影响，认识生物与周边环境之间存在的实际关系，结合环境与生物之间的关系，监测现阶段生物成长的自然环境中存在的问题。在水环境监测中，生物监测主要是指结合水生生物在水中生长情况的变化和其体内各项物质含量的变化，实施监测，认识水环境中存在的水质问题和相关污染问题，明确问题的根本，因地制宜，提出正确的治理方案。

现阶段，生物监测在水环境检测中展现出自身难以取代的地位。在实际应用中，人们需要全面了解现阶段水环境中存在的问题，认识不同水环境对多样化水生生物构成的影响。以往的物理、化学监测方案需要引用相应外来物质或者化学物质，这样会对水环境产生深层次的负面影响，但是生物监测可以结合生物生活特点，更为完善、合理地开展水环境监测，监测生物在不同环境中的生存状态，有助于生物技术的不断推广和优化[1]。

2 生物检测的特点

随着社会经济的不断发展，工业发展速度不断提高，使得相关的环境问题逐渐得到人们的关注。环境监测在经过长时间的发展之后，已经具备了优质的操作技巧、实施经验以及技术能力，以往的环境监测工作都是结合物理和化学形式进行，依据相应的药物、机械对环境实施检测。这种监测形式过于单一，可以在污染较少的环境监测中实施，但是面对多样化污染的环境，因为其自身存在不同的污染问题，这需要工作者对这一环境实施全方面的考察，认识不同污染源在同一环境下产生的影响。在这一背景下，以往的监测方案将难以实现目标。但是，生物检测可以依据生物在水环境中的实际生长状况，明确水环境对生物成长构成的影响，对存在多样化污染的复杂水环境实施全面监测。

生物监测可以展现出污染物存在的生物学效应，更为直接地突显污染物对生物体构成的影响，同时一部分生物的灵活性要超出精密仪器的设定，可以对污染物造成的影响产生快速的反应。通常情况下，环境受到多样化污染物的综合影响，逐渐构建成复合型污染。目前存在的物理、化学形式只能监测单项污染物的浓度，但是生物监测可以弥补其中存在的问题，体现出多样化污染物的综合影响。同时，生物监测在实际应用中操作非常简单，其成本支出较低，可以应用较少的人才达到目标。但是，目前推广的生物检测技术也存在一定的问题，如无法监测到水体中污染物的精准浓度；还没有整合的环境质量准则；有的生物监测方案还无法有效划分环境因素构成的影响和污染物构成的影响；监测过程中需要的时间过长。这些问题都使生物检测技术在水环境监测中的应用受到了约束。因此，在实际应用中，需要结合上述问题，对生物检测技术进行改进，充分发挥其在环境监测中的有效作用[2]。

3 生物监测在水环境监测中的应用

3.1 群落监测

生物群落是生物系统的重要组成部分，对生物群体实施监测可以了解不同生物种群之间的关系和影响，认识不同群落在自然环境中的特点和不同环境对不同生物群体产生的影响，进而深入认识自然环境的变化特点和未来的发展方向。所以，对生物群体实施监测可以明确这一生物群体所在生态系统中的环境发展情况，明确其存在的污染问题，提出有效的解决方案。一般情况下，群落监测包含两点内容，一是对水环境实施评估，二是对水域的发展实施合理划分。

3.1.1 水环境的评估

生物监测在水环境监测中可以对水域的情况实施全面监测和评估，可以结合生物群体和生物种群在多样化的水环境中的不同成长情况，全面分析不同水环境中水质的变化特点和水中物质含量的变化特点。例如，长江流域里建设的水库中存在多种生物种群和群落，水中很多植物出现富营养化，对这些生物群落在一段时间的生长情况实施研究，可以全面了解这一阶段水库中水质的变化情况。认识水库中水质的变化情况和改变缘由，这样才能从根本上提出解决水环境问题的正确方案，降低水环境的污染程度，减少水污染带来的影响。生物监测不仅在水环境监测工作中具有重要的作用，还可以对环境的管理工作实施监控、观测，将环境监测的实际情况向大众推广，防止出现不利影响[3]。

3.1.2 水域宏观划分

结合生物监测，在全面认识多样化水环境实际状况后，人们可以结合不同水环境的生长环境，依据生物特点，利用生物成长规律实施全面的水环境综合管理，对水环境实施全面的整改。例如，长江流域中，有的水库中段出现水质严重富营养化的问题。如果仅仅依靠物理和化学方案实施管理，会影响水中其他生物的成长，加剧水环境的恶化。在实际应用中，依据生物监测方案，在富营养化严重的区域养殖以藻类为食的鱼类，既可以有效解决水质富营养化的问题，又可以用低成本养殖鱼类，获取更多的综合效益，这样有助于保护环境，实现科学发展[4]。

3.2 生物测试的应用

生物测试一般是依据生物方案，结合相关的实验形式，全面分析自然环境对生物成长的影响，明确现阶段水环境中出现的污染问题，了解污染问题的源头，实施全面管理。生物监测中的生物测试方案包含两点内容，一是监测水中多样化植物营养素和生长素对实际环境变化产生的影响，二是明确被不同程度的污染源影响后的水质对各种生物产生的毒害反应。在现阶段的生物测试工作中，一般是对生物群落或者生物种群实施全面的监测，并不是单一的个体。现阶段，应用较多的生物测试包含生物传感器以及结合生物测试设计出的环境指标。

3.2.1 生物传感器

传感器是现阶段科技技术推广中应用较多的现代化技术，在生物监测技术中存在一定的应用价值。生物传感器是现阶段新推广的技术，其重点工作原理是以相应的生物元件为判断依据，按照规定的要求，将生物传感器获取的生物信号结合内置芯片和相应技术转变为计算机可以判断的信号，以此实施人为操作的研究，对环境作出更为优质的研究评估，全面处理现阶段存在的环境问题。结合多样化的需求，目前已经研究出多种识别元件，构成了多样化的生物传感器，如DNA传感器等。

3.2.2 设计环境标准

现阶段，生物检测技术可以在设计环境标准中提供依据。结合多样化的生物技术开展水环境的监测，全方位认识多样化水环境对各种生物种群构成的影响，明确满足多种生物生存的最佳环境，结合这一特点设计环境标准，全方位解决现阶段的环境问题与环境改变造成生物物种的变化问题。除此之外，结合水环境的环境标准设计可以解决现阶段人们饮用水存在的水质问题，处理现阶段社会中存在的一大安全问题[5]。

4 实例分析生物检测技术的应用——以发光细菌监测技术为例

某县城水域面积占整个城市面积的42.5%，水网纵横，污染问题较为多样。结合规定项目有毒化学物质实施监测，如重金属、有机物以及农药残留等，它们会对水体安全监管构成影响。由此，下面主要是对发光细菌实施监测。

4.1 检测过程

生物毒性在线检测系统的监测工作包含两方面，一方面是发光菌的培育和保护；另一方面是发光菌和水样的反应实施发光检测，以及检测之后的质控和清洗工作。这两方面的工作在检测中自主完成，不需要人工的管理。这一设计主要是引用了双光路对照检测技术，在实际工作中一路是参考水样，另一路是待测水样，结合双光路的检测原理，可以解决检测中发光细菌因为环境变化造成的变化[6]。

4.1.1 发光菌的培育和保护

固定化的发光细菌处于休眠，要在-20℃储存，确保其活性。在实际应用中，需要结合复苏稀释液将固态化的发光细菌在常温中复苏15 min，之后储备到一个5℃的特氟龙恒温孵育仓中。其中拥有一个不断转动的搅拌子，它可以避免细菌溶液出现沉淀。复苏的发光菌寿命可以达到一周。

4.1.2 测量

检测工作包含四个步骤，一是获取发光菌，放置到菌种孵育仓中，对其实施孵育，从而达到最优质的生理状态；二是获取待测水样，融入到反应池中，之后再次获取发光菌再融入到反应池中，整合之后，检测发光数据（S0）；三是在反应池中实施30 min的接触反应，之后再次检测发光数据（St），并结合下述公式获取相对发光度（PLI）；四是测量结束后，仪器设施自主清洁，对光路实施清洁，避免出现交叉污染。

其中，RLI（%）是待测水样的相对发光度，C0与Ct表示参考水样的最初发光数量和处于t时段的发光数量。在每进行一次水样检测之后，需要再实施一次质控样品检测，其相对发光度≤75%，获取的信息与水样要在相同条件下储存，确保测量工作的标准性。

4.2 在线集成

设备融入到水源地水质自动检测系统中，受到上位机的管理，可以达到全天24 h的全面监察。通常情况下，每4 h就会自主进行测试，出现特殊问题时可以加密到1 h，检测信息资料会传回中心系统平台。当然，设备自身拥有网络系统，通过组网可以达到远程操控、实时检测设备操作情况以及问题判断等目的[7]。

4.3 监测结果

监测结果主要分为两方面，一是毒物测试。在实际发展中，对不同浓度的毒物实施测试，明确其中蕴含的相对发光度。例如，样品HgCl2的浓度达到0.10 mg/L，相对发光度为51%。除此之外，利用甲醇等实施毒性检测试验，其样品浓度为25 mg/L，相应相对发光度为88%，毒性不大。二是生物毒性和常规检测标准的关联性。在实际监测过程中，对常规标准中的生物毒性与电导率实施测量信息数据的整合研究，有助于全面掌握水环境污染中存在的问题，了解污染的源头，为解决方案的制定提供有效的依据。

5 结语

随着工业、生活、农业等方面用水不科学和排放污染等问题的逐渐加重，水污染问题得到充分展现，水体监测和管理工作已经成为现阶段环境保护工作的重要内容。现阶段，实际应用的生物检测技术可以解决以往物理、化学等形式环境监测工作中存在的问题，不断优化环境监测工作，提升实际检测工作的质量和效率。因此，应用现代化的生物监测形式，依据现阶段存在的传统监测形式，有助于在目前多变的环境中实施全面监测，有效解决现实发展中的环境问题。在水环境监测工作中，常用的生物检测技术包含微生物、发光细菌、生物行为反应等监测技术。因此，人们要结合实际水环境污染情况，科学地选择生物检测技术，保障技术应用的正确性和科学性，这样才可以正确判断水体污染问题，并提出优质的解决方案。

1 张述伟，孔祥峰，姜源庆，等.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，（5）：103-107.

2 程 英，裴宗平，邓 霞，等.生物监测在水环境中的应用及存在问题探讨[J].环境科学与管理，2008，33（2）：111-114.

3 刘伟成，单乐州，谢起浪，等.生物监测在水环境污染监测中的应用[J].环境与健康杂志，2008，（5）：456-459.

4 黄玉平，张庆国，吴 朝.生物监测及其在水环境污染防治中的应用进展[J].安徽农学通报（下半月刊），2009，15（8）：38-39.

5 阴 琨，王业耀，许人骥，等.中国流域水环境生物监测体系构成和发展[J].中国环境监测，2014，（5）：114-120.

6 徐东炯，张 咏，徐恒省，等.水环境生物监测的发展方向与核心技术[J].环境监控与预警，2015，（6）：9-11.19.

7 杨 萌.水环境污染监测中的生物监测的应用刍议[J].黑龙江科技信息，2017，（3）：7.

Application of Biological Monitoring in Water Environment Monitoring

He Xiangdong
(Lijiang Environmental Monitoring Station, LiJiang 674100, China)

Biological monitoring is based on the characteristics of biological growth and survival, analysis of its living conditions in different living conditions, monitoring and inspection of the living environment of this creature. Biological monitoring is the focus of water environmental monitoring work, because China's current water pollution situation is more and more serious, its role in water environment monitoring increasingly prominent. Based on the current situation of water environment monitoring and the application of biological monitoring in recent years, this paper analyzes the application of biological monitoring in water environment monitoring, and takes the luminescent bacteria monitoring technology as an example to carry on the deep analysis.

water environment; monitoring; biological monitoring; monitoring technique of luminescent bacteria

X835

A

1008-9500(2017)07-0096-04

2017-05-16

和向东（1969-），男，纳西族，云南丽江人，工程师，研究方向：环境工程、环境监测和水污染治理。