生物监测技术在水环境监测中的应用及展望

摘要：经济社会的不断发展带来了水污染与水环境破坏，国家“十三五”规划明确“以提高环境质量为核心”的环保目标，我国环境监测行业迎来以质量监测为主的快速发展阶段。在水环境的监测的常用技术中，生物监测技术通过分析水环境污染物的生物利用度，直接反映污染物的生物效应，并表征水环境潜在风险。生物监测也可作为水环境物化分析的补充手段，以解决复杂的水环境问题。本文针对水环境监测中生物监测技术的应用和展望进行了分析和研究。

关键词：水环境监测;生物检测技术;应用;展望;分析

新时期下，我国水环境问题得到了解决，部分流域水环境仍面临较为严重的问题，尤其是工厂排放出来的有毒化学物品，有毒有害污染物一般并不是单一污染物，很多都是由多种污染物混合在一起形成的有害物质，这在很大程度上给水环境监测带来了一定的难度。而生物监测技术具有稳定性、敏感性和长期性等多种特点，通过这些特点可以有效的将水环境面临的污染特征表现出来，并根据反映出来的问题找到具体解决办法，以提高水环境监测效果。

一、关于生物监测技术的概述分析

（一）生物监测技术原理

所谓的生物监测技术，就是利用生物的组分和个体等对环境污染产生的反应，在生物学的角度上给水环境监测提供重要依据。生物检测技术的应用也是在细胞生物学之后才开始发展起来的。生物检测技术最主要的作用就是在有毒有害物质发生危害之前，将污染物监测出来，在保护水环境的同时，避免给人体造成更多傷害。水环境各种生物之间都有着不一样的联系和反应，生物种之间也都存在着制约和被制约的关系，当水环境受到侵害的时候，这些生物之间就会发生反应，而我们就会通过这些反应去检测水环境中污染的种类和原因，以及水污染程度[1]。调查研究发现，污染物在生物体中的作用最早是从大分子开始，然后从细胞再发展到群落结构，最后在慢慢的影响到生态系统的水平。

（二）生物监测优势分析

传统水环境监测，多数采用理化监测技术，理化监测技术一般进行采样回实验室分析，在线自动监测技术仍具有一定的局限性。生物监测技术和传统的理化监测技术相比具有一定优势，下面来简单的分析一下生物监测技术的优势。首先，对于比较细微的外源性物质来说，它在水环境中的影响和变化，生物监测技术会比理化监测更容易捕捉;其次，对水环境的污染和破坏，污染物很多时候是由多种生物组合而成的，而在这些组合而成的生物当中，必然会存在着各种联系，从而加速对水资源的破坏，生物监测技术就会反映出水污染和各种生物之间的效应;此外，在水环境污染的过程中，很多时候只有少量的污染源，对于这些少量的污染源来说，理化监测技术是很难发现的，但是生物监测技术就能提前感知这种情况。最后，和常规理化监测技术相比，生物监测技术费用比较低，可以在大范围上连续使用，而且此法也不需要对仪器仪表进行维修和保养。

（三）生物监测技术的重要性

对于传统的理化监测来说，它的监测原理是通过对污染物的浓度、来源等来监测水质情况的，这样的监测方法不但不能很好的反映水污染对水中生物的影响，同时也不能解释水污染和水生生物之间的关系。经常出现的状况是同种污染物在水体中却以不同的化学形式存在，所以它的毒性、污染性和流动性都是不确定的因素，而且理化监测技术成本还非常的大，所以说，无论从哪一种角度来看，这种监测技术的方法都是不可行的[2]。但是生物监测技术就可以通过对水资源的分析，直接反映出污染物的生物效应，从而降低污染风险的发生。生物监测技术能在很大程度上帮助人们解决复杂的水环境问题，由此可见，生物监测技术的重要性。

二、常用的生物监测技术的方法分析

（一）指示生物法

指示生物法的监测原理是：由于水生物种长期生活在水环境当中，所以水环境一旦出现任何的变化都会被生物感知出来，并将其破坏或者销毁。如根据摇蚊幼虫在水环境中死亡的数量以及死亡程度，来观察水环境的质量和品质。

（二）群落结构法

所谓的群落结构法是指在一定的环境中，动物和植物以群体的方式相互依存和发展的统称。水环境质量的好坏会直接影响到群体动植物的生活，也就是说，如果动植物群落结构比较严重的话，就说明水环境遭到了很大的破坏，如果群落结构质量非常好的时候，就说明水资源状况良好。这种监测方法给监测水环境的问题提供了非常有利的帮助[3]。

（三）生物测试法

生物测试法一般是水环境在遭到破坏时使用的监测方法。当水环境中的生物受到污染和毒害的时候，水生物的身体机能会在被动的情况下发生变化，而相关的检测人员就可以根据这种机能的症状来观察和监测水环境污染的状态。生物测试法可以用在单一污染的情况下，也可以和其他监测技术配合使用，并通过其他监测技术的配合在复合因素污染的情况下对水环境进行检测。

（四）残毒测定法

由于水环境受到了污染和破坏，导致长期生存在水环境中的生物体也受到了污染，正是因为这些生物体长期生存在水环境中，所以水生物本身也会长期吸收污染的残留，这些污染物会在生物体内经过吸收、消化和分配等环节，在这些环节中，污染物的残渣不会被彻底清除干净，所以这个时候就需要监测人员对水生物进行抽样检测，并通过测试生物体中的残毒含量判断水污染的程度。给判断水污染的状况提供依据。

（五）生物传感器测试法

在科学技术水平发展的情况下，DNA 重组技术被广泛应用到生物技术的领域当中，形成了现在的生物监测技术。生物传感器测试法主要是将水环境生物的反应转化为信号的形式，帮助监测人员判断水环境的质量[4]。生物传感器测试法的原理是通过电子技术的运用，将被检测的生物和待检测的对象转化为能检测到的电子信号。

三、生物监测技术的应用研究

（一）关于浮游动物的群落判断

根据浮游动物群落的特点，我们可以看出，优质的动物群落状态能很好的反映出水环境的污染程度。浮游动物是无脊椎动物，他们没有游泳的能力，只是根据水流而进行飘动，浮游动物一般是鱼类和贝类的攻击目标。浮游动物一般是以群体的形式出现，一旦水环境出现污染或毒害，浮游动物就会被冲散，一旦出现这种情况就意味着水环境遭到了破坏。也就是说，一旦水环境中的营养和水质出现浑浊或者缺氧的情况，都会对浮游动物产生影响，让浮游动物出现落单和分布不均的情况。这种情况就能给相关的监测人员提供监测依据。

（二）着生生物的应用研究

何为着生生物？着生生物是在人造或者天然基质表面的群落，主要包括藻类、真菌和原生动物，是水环境最早期的预警标志物。关于着生生物的监测指标主要有生物多样性的指数、均匀度的指数、藻类的密度和生物的总量。

（三）底栖动物的应用研究

底栖动物其实就是栖息于海洋和河水底部的动物，它也是水生态系统中非常重要的组成部分。底栖动物一般生存在泥沙和岩石的基础上，有很多也是无脊椎动物，如虾、扇贝、蛤蜊等。底栖动物会受到浓度高的金属和营养物的影响，在水环境的监测过程中，底栖动物扮演着分解者的角色。就目前的水环境监测来说，以底栖动物评价和监测水质的方法已经被广泛的应用起来，而且还取得了非常好的效果。

（四）魚类的应用研究

众所周知，鱼类是水环境中非常重要的生物体，一旦水环境遭到污染和破坏，鱼类将面临着非常大危险，畸形、死亡、变异、繁衍等等都会受到影响。而且在水环境的污染物中，会有个别的污染物对鱼类有严重的刺激作用，如重金属污染将会转化成毒性或者金属化合物，鱼类在水环境中长期生存，这些污染物就会在鱼类的体内形成生物累积，给动物和人类的健康带来危害。所以说鱼类对污染物有明显的生理和行为反应，因此利用鱼类来检测和评估水环境的污染也是很好的监测方法[5]。目前常用检测水环境的鱼类有马头鳅、斑马鱼、鲇鱼、河鲈等。

四、在水环境中对生物监测技术展望分析

（一）发挥生物监测在污染源监测中的先导作用

根据生物监测技术的特点分析，它可以直接、及时的反应出污染物的毒性和潜在的危害因素，所以需要先对污染源控制研究，给进一步控制污染物提供可靠的技术支持。

（二）建立环境污染监测的生物监测预警系统

随着我国的发展和进步，工业发展也得到了很大的进步，但是在工业发展过程中，很多的化学物质在安全性尚未确定的情况下就已经投入使用，在生产过程中会通过排放出有毒物质给人体和水环境生物体带来非常大的危害，所以在这种情况下，需要加强对水环境污染的监测，构建生物监测预警系统，生物预警监测系统能直接的反映出环境的污染程度，并通过预警系统及时发现污染源，采取相应的措施，以此来降低对水环境的污染[6]。

（三）将生物监测和理化监测结合起来，发挥两者的优势

为了更好的对水环境进行监测，可以将生物监测和理化监测结合起来，要发挥两种监测技术的优势特点，对水环境更好的监测。如，理化监测技术可以更好的监测水环境污染的主要部分，但很难反应出污染物的组成和具体的污染要素，而生物监测法就可以很好的监测出来，所以说，将生物监测技术和理化监测技术结合起来，能更真实的将水环境的污染因素反应出来。

（四）要制定生物监测指标的环境标准和立法管理

对于我国目前的情况来说，生物监测指标并没有得到统一，所以无法形成法定的生物监测指标体系，这在很大程度上严重影响了生物监测的数据在水环境管理中应用，所以需要相关的部门进行研究和探讨，制定统一环境标准和监测指标，以此来提高生物监测技术对水环境的监测。

在实际水环境监测中，我国急切需要的是低成本、高成效的监测技术，以此来保护水环境的安全。但是就目前的现状来说，新污染物在不断的出现，我国的监测对象还都是水生态系统时，所以我们必须要发挥出生物监测技术的优势和对未来的展望[7]。

结束语

总而言之，和传统的监测技术相比，生物监测技术已经取得了很大的成就，而且利用生物监测技术监测水环境也是未来的发展趋势，所以我们必须要重视起来。生物监测技术是非常有效的水环境监测技术，而且成本也不高，受到非常多人的关注。而对于生物监测技术来说，它有着传统水环境监测中缺乏敏锐度的综合优势，所以，对生物监测技术的我们要不断的去探索和挖掘。

参考文献：

[1]    马云霞， 王伟， 魏杰，等. 生物监测在水环境污染监测中的现状与展望[J]. 科学与信息化，2019，（5）：7-7.

[2]    梁其林. 水环境监测中生物监测技术的应用及发展前景[J]. 资源节约与环保，2019，（6）：54-54.

[3]    李民峰， 李俊萱. 基于生物监测技术在水环境中的应用及研究[J]. 低碳世界，2019，9（8）：52-53.

[4]    赵鑫. 环境监测中生物监测技术的运用[J]. 资源节约与环保，2018， （6）：58-58.

[5]    王军. 生物监测技术在水环境监测中的应用[J]. 环球市场，2019， （5）：358-358.

[6]    张高明， 王珊. 生物监测在水环境污染监测中的应用 [J]. 房地产导刊，2018，（23）：229-230.

[7]    曹颖. 浅谈生物技术在水环境监测中的应用[J]. 中外企业家，2019，636（10）：153-153.

作者简介：

柏杨（1987-），男，回族，河南信阳人，讲师，博士学位，研究方向为水环境监测技术及应用。