生物监测技术在水环境工程中的应用

黄晓慧 王鹏

摘要：我国近年来水环境污染严重，水环境保护工作越来越重要。通过合理运用生物监测技术来改变措施，从而改善水环境质量势在必行。水环境工程监测内容主要是研究水环境污染和水中各类生物生长发育、分布、生态系统变化及生理化指标之间的关系，研究生物监测技术在水环境工程中的应用对提高水环境工程监测的安全性有着重要的意义。本文介绍了生物监测技术的原理及其在水环境中应用的作用，分析生物监测技术在水环境工程中的应用。

关键：词生物监测技术;水环境工程;应用;环境保护;污染控制

引言

生物监测技术在水环境工程中的应用有监测水环境污染动态、预测污染发展情况、降低水环境监测成本、提高水环境监测效率和质量的作用。未来，随着生物监测技术水平的提升，生物监测技术将应用到解决更加复杂的水环境系统工程问题。它能为环境治理提供客观、精准的治理依据，在复合污染严重的水环境综合治理中发挥更加重要的作用。由此可见，生物监测技术对改善水环境质量具有积极的作用。

1生物监测技术概述

1.1生物监测的内涵

利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应阐明环境污染状况，从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。生物监测技术的应用并不仅仅局限于对区域污染物物种的检测，更是与周边环境结合所进行的检测，以此来确定水环境和生态环境之间的相互影响作用。生物监测可以系统反映污染物对生物生长的影响及其在生物体内的转化和迁移，在水环境监测与生态健康管理中的重要性日益突出。

1.2生物监测的原理

天然水域环境中，各类生物之间是一种相互制约且平衡的关系，一旦水体环境遭到污染，打破这种平衡关系，生物就会出现相应的反应，所以人们可以根据水环境中生物的变化来判断水污染种类和污染程度。研究发现，水环境中的污染物最初都是以分子形态影响水生态系统，而且影响会持续传递到生物链最顶端，污染物不仅会直接作用于某种生物，还会使各生物之间产生相互作用。

2生物监测技术的分析

2.1生物毒性测试法

尽管理化监测可以快速、准确地判断污染物的环境水平，但对于污染物成分通常比较复杂的水环境来说，该方法难以反映全部污染组分对环境的综合影响。生物毒性测试法可以综合反映水环境中各种污染物的相互作用，判定污染水平与生物效应的直接关系。目前常用的水生物毒性分析方法有发光细菌急性毒性测试法、藻类毒性测试法、蚤类毒性测试法和鱼类毒性测试法等。

2.2生物传感器监测技术

生物传感器监测技术通过配置适当型号的生物传感器，将生物敏感度转换为电信号实施监测。传感器主要以固定化的生物敏感材料作为识别元件，配有信号放大装置和理化换能器。简单来讲，其持续将生物材料感受到的有规律的信息转换为人们可理解的信息，最终为水环境质量判定提供依据。与其他生物监测技术相比，生物传感器监测技术具有准确度高、专一性强、分析快等优势，常用的生物传感器分为BOD传感器、DNA传感器以及微生物传感器等。

2.3生物发光细菌监测技术

水环境中的部分细菌具有发光特性，在分子氧和细胞内荧光酶的催化作用下还原态的黄素单核苷酸会被氧化成长链脂肪酸。水环境污染程度不同，从而细菌的发光强度则不同。发光细菌监测技术主要利用水中部分细菌的发光特性判断水污染，此类细菌本身会释放出长波段的蓝绿光，人的肉眼即可观测。现如今，该技术主要被应用于监测水环境有机物和重金属污染。发光细菌监测技术在实践应用中不仅操作简便，而且灵敏度和监测准确率高，所以受到人们的广泛青睐。当前还需要不断完善水环境污染遗传毒性快速监测体系，以实现对水环境综合毒性评价结果的快速获取。

3生物监测技术在水环境工程中的作用

生物监测技术在水环境工程中的应用实现了对水环境的综合性监测，整个监测过程体现出实时性和动态化特征，有效提高了水环境监测效率和监测结果的准确度，保证研究人员可以及时掌握完整和系统的水环境生物变化过程信息数据。生物监测技术尤其适用于毒性范围小但危害性大且持久的水环境污染监测，不仅监测效率高，而且成本低，所以现如今该项技术在水环境工程中得到了较为广泛的应用。

3.1生物毒性测试法在水环境工程中的作用

发光细菌急性毒性测试法、藻类和蚤类毒性测试法、鱼类毒性测试法、成组生物毒性测试法在应用综合毒性指标评价水环境时，需考虑选取有代表性的水生生物，明确受试生物综合毒性的表征方式，广泛开展工业废水综合毒性监测研究并积累数据，构建出适合我国的工业废水生物毒性评价技术规范与管理办法。

3.2生物传感技术在水环境工程中的应用

随着计算机技术、电子信息技术的不断发展，生物传感技术也获得高速发展，主要被应用于环境中酚类污染物、硝酸盐、生化需氧量（BOD）的监测。生物传感器由识别能力的感受器和换能器组成。生物传感技术在环境监测中的原理是：待测物质进入生物活性材料（如抗体、酶、DNA、蛋白质等），经感受器进行分子识别，发生生物反应，产生特有信息，换能器将这些特有信息转换为一系列电信号，并通过仪表放大设备将电子信号输出，记录结果，从而检测出待测物质的浓度。

3.3发光细菌监测技术在水环境工程中的应用

发光菌具有发光现象，对土壤中的重金属极其敏感，它是生物发光检测技术的重要组成部分，生物发光检测技术可根据发光菌的发光强度来判断土壤中的某些重金属含量，进一步确定土壤污染情况。在对此类水体进行污染监测的过程中，借助于发光细菌监测技术，便可让工业废水中的有毒污染物种类、毒性大小和不同物质之间的相互作用得以有效明确，为水环境治理奠定更加科学的基础。

3.4微生物群落监测技术在水环境工程中的应用

自然水域之所以能够孕育多种微生物，主要是因为其中存在多种藻类植物、原生动物及细菌等，这些生物之间相互制约，形成一个完整的生态圈，但如果水环境受到污染，就会对生物的生长繁殖造成不良影响，甚至威胁其生存。为了避免此类现象的发生，人们需要利用微生物群落监测技术，严密监测水环境工程。该项技术通过监测水环境中微生物的相对数量和频率，评价水环境污染程度，辅助研究人员预测未来水环境的变化趋势。微生物群落监测技术已经得到较为广泛的运用，而且随着生物监测体系的不断完善，其展现出更加广阔的应用前景。

结束语

水资源作为所有生物赖以生存的生命源泉，对于人类社会及其文明的可持续发展意义重大。为了人类文明的可持续发展，人类必须加强水环境保护及污染控制，构建和维护长期的水生态平衡状态。生物监测技术是监测水环境生物安全性必不可少的技术。微生物群落监测技术、生物行为反应监测技术、发光细菌监测技术、底栖和两栖监测技术、生物传感器监测技术能够为水环境工程中水体的微生物、生物行为、细菌、两栖生物、底栖生物的生物动态监测提供技术支撑，同时监测水体中的非金属无机物及其他污染物，了解生物生存状态及其安全性，为水环境生物保护及污染治理提供依据。鉴于其在水环境工程监测中的重要性，建议加大对生物监测技术在水环境工程中应用的研究和推广。

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