生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

朱耀祖

摘 要：研究表明，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)具有一系列的優(yōu)勢(shì)，但技術(shù)因素限制了其廣泛應(yīng)用。生物監(jiān)測(cè)方法通?？梢苑譃閮纱箢悾謩e是群落監(jiān)測(cè)和生物測(cè)試。通過簡(jiǎn)要分析生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，提出了一些有價(jià)值的參考意見。

關(guān)鍵詞：生物監(jiān)測(cè)技術(shù)；水環(huán)境；水體污染；水生生物

中圖分類號(hào)：X835 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）21-0153-01

具體而言，生物監(jiān)測(cè)指的是從生物學(xué)的角度分析環(huán)境污染或環(huán)境變化對(duì)生物的組分、個(gè)體、種群或群落的影響情況，以便更好地監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量。20世紀(jì)初期開始出現(xiàn)生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，它經(jīng)歷了多個(gè)發(fā)展時(shí)期。20世紀(jì)90年代，細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)發(fā)展較快，信息科學(xué)技術(shù)日趨成熟，這都對(duì)生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展起到了有效的推動(dòng)作用。

1 生物監(jiān)測(cè)概述

水環(huán)境生物監(jiān)測(cè)的依據(jù)是一種互相依存和制約的，存在于各種水生生物之間和生物與其生存的水環(huán)境之間的穩(wěn)定平衡關(guān)系。如果水體受到污染，水環(huán)境被改變，則以各種形式反映在各種生物中。通過對(duì)生物的外在表現(xiàn)、體內(nèi)某些物質(zhì)含量的變化進(jìn)行觀察，可弄清水體中污染物的種類及其對(duì)水體的危害形式。

相較于傳統(tǒng)的物理、化學(xué)監(jiān)測(cè)方法，生物監(jiān)測(cè)具有很大的優(yōu)越性。生物物種或生物調(diào)控過程受到外源性化學(xué)物質(zhì)的影響都是比較細(xì)微的，采用常規(guī)的物化分析方法可能無法進(jìn)行細(xì)致的研究。在水環(huán)境中，生物會(huì)接觸到很多污染源。如果多種污染源被混合，就會(huì)加劇污染。而應(yīng)用生物監(jiān)測(cè)方法可以反映生物受到環(huán)境污染的狀況。

2 生物監(jiān)測(cè)在水環(huán)境中的應(yīng)用

2.1 群落監(jiān)測(cè)

群落監(jiān)測(cè)主要用來收集自然生態(tài)群落結(jié)構(gòu)和功能信息、評(píng)價(jià)環(huán)境狀況和預(yù)測(cè)未來可能出現(xiàn)的變化。群落監(jiān)測(cè)可利用環(huán)境中的生物信息反映生態(tài)系統(tǒng)受到的污染狀況。因此，群落監(jiān)測(cè)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著十分巨大的作用。群落監(jiān)測(cè)的具體內(nèi)容可分為以下兩個(gè)方面。

2.1.1 水環(huán)境評(píng)價(jià)

生物監(jiān)測(cè)在水體環(huán)境的總體評(píng)價(jià)中具有較大的優(yōu)勢(shì)，通過研究水生生物群落和種類的變化情況，可了解水體質(zhì)量長(zhǎng)、短期的變化情況。比如在20世紀(jì)90年代，歐洲部分國(guó)家的水庫遭受了嚴(yán)重的植物營(yíng)養(yǎng)素污染，當(dāng)時(shí)通過研究水庫中不同時(shí)期生物的種類和組成，了解了水體的變化情況，促使水庫的凈化過程得到了加速，并對(duì)水庫功能的應(yīng)用造成了影響；萊茵河流經(jīng)歐洲多國(guó)，一直以來污染嚴(yán)重，河中生物幾近滅絕，但通過歐洲各國(guó)的不斷努力，逐漸提升了該河的水體質(zhì)量，在河道中又出現(xiàn)了原先的生物。水生生物的指示作用較為明顯，既可宏觀顯示環(huán)保措施的成效，又可以讓人們了解環(huán)境質(zhì)量。

2.1.2 水域宏觀規(guī)劃

水生指示生物會(huì)隨環(huán)境的變化而出現(xiàn)一定的反應(yīng)，以此可掌握水體的質(zhì)量和類型，應(yīng)將其有針對(duì)性地利用起來。比如，如果水體中生長(zhǎng)著較為旺盛的藻類，就可以放養(yǎng)一些鰱魚、羅非魚等魚種。此類魚的餌料主要為藻類。這樣不僅可增加魚的產(chǎn)量，還能逐步減輕水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度，同時(shí)，也可以減少餌料的投入量。通過觀察和監(jiān)測(cè)水體中水生生物的群落結(jié)構(gòu)，了解相應(yīng)水域水體的類別和性質(zhì)，可宏觀規(guī)劃水域，確定水體的相應(yīng)功能，最終達(dá)到合理劃分水域功能的目的。

2.2 生物測(cè)試的應(yīng)用

生物測(cè)試指的是通過應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方法，研究和監(jiān)測(cè)環(huán)境污染對(duì)生物的影響情況，以便評(píng)價(jià)水體的質(zhì)量和受污染狀況。它主要分為兩類應(yīng)用：①監(jiān)測(cè)水中植物營(yíng)養(yǎng)素和生長(zhǎng)刺激素的狀況；②監(jiān)測(cè)廢水對(duì)生物產(chǎn)生的毒性。在宏觀和非定量評(píng)價(jià)中，經(jīng)常應(yīng)用到的是群落監(jiān)測(cè)，但在監(jiān)測(cè)水體的質(zhì)量和受污染狀況時(shí)，主要依據(jù)生物測(cè)試。生物測(cè)試具體分為以下兩方面。

2.2.1 生物傳感器

生物傳感器應(yīng)用了固定化細(xì)胞核和固定化酶技術(shù)，將生物學(xué)元件作為功能性識(shí)別元件，并按照一定規(guī)律將以識(shí)別和感知為目的被測(cè)物轉(zhuǎn)化為可識(shí)別的信號(hào)。它的工作原理是在生物組分與待測(cè)對(duì)象之間生成相互作用，借助于電子組分檢出待測(cè)對(duì)象，并對(duì)其轉(zhuǎn)化，最終成為可以測(cè)量的電子信號(hào)。通常情況下，可以將生物傳感器劃分為多種類型，比如細(xì)胞傳感器、免疫傳感器和DNA傳感器等，這樣劃分的依據(jù)是識(shí)別元件構(gòu)成材料的差異。

2.2.2 制訂環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)

在水環(huán)境中生長(zhǎng)的生物個(gè)體因食物鏈和生長(zhǎng)需要，會(huì)在水環(huán)境中積累各種成本。在生物測(cè)試應(yīng)用中制訂水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須將污染物在生物體內(nèi)的累積對(duì)生物生理機(jī)能和遺傳效應(yīng)產(chǎn)生的毒害納入考慮范圍內(nèi)。目前，我們已經(jīng)在飲用水中分離和鑒定了超過2 000種有機(jī)化合物，但采用理化監(jiān)測(cè)無法識(shí)別這些化合物對(duì)人體的危害。而通過應(yīng)用生物監(jiān)測(cè)技術(shù)合理選擇受試生物和監(jiān)測(cè)條件，制訂出的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)更加合理、嚴(yán)格。此外，還可結(jié)合不同的水體，對(duì)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行差異化的制訂。

3 結(jié)束語

綜上所述，在水環(huán)境的監(jiān)測(cè)中，利用傳統(tǒng)的理化監(jiān)測(cè)方法無法識(shí)別細(xì)小的差異。因此，我們應(yīng)采用先進(jìn)的生物監(jiān)測(cè)技術(shù)。在應(yīng)用生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的過程中，需要有機(jī)結(jié)合傳統(tǒng)的理化監(jiān)測(cè)方法，從而研究出更有效的檢測(cè)方法。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕

Biological Monitoring Technology in Water Environment Monitoring

Zhu Yaozu

Abstract： This study shows that bio-monitoring technology has a number of advantages， but technical factors limit its wider application. Biological monitoring methods can usually be divided into two categories， namely， community monitoring and biological testing. Through a brief analysis of biological monitoring technology in water environment monitoring， made some valuable suggestions.

Key words： biological monitoring techniques； water environment； water pollution； aquatic organisms