生物监测技术在水环境工程中的应用及研究

池剑亭

上海蓝科石化环保科技股份有限公司

1 引言

在自然界中，水环境是以不同形式存在的。一般是通过循环来实现跨地域、跨空间的水系统转化。水环境与人们的生产、生活息息相关，水环境被污染或是被破坏，它会直接或间接的破坏生物界的多样性，从而造成人和其他生物之间的变化。而当前随着生物监测技术在水环境中的应用我们不难发现，该技术可以很好地改善之前人为不能监测到的污染源以及水环境中的各种微量元素，从而便于人们更快地掌握水环境各阶段的安全现状，这对整个的生态环境治理而言非常有针对性，因此值得大力推广使用。

2 生物监测技术应用现状分析

生物监测技术主要是利用某一特定水环境中的生物个体、种群对环境污染进行监测，之后再根据收集到的信息从生物学角度对水环境进行监督与评估的一种方式。生物监测技术最早源于20 世纪70 年代，是水污染和生物监测研究的相关论述文集。如：美国的《水和废水治理的生物检测会议论文集》中，就有提到如何利用水生物监测技术对水环境中的各类水生物进行研究分析，从而得出关于水污染可能引发的一系列不安全因素的发生。当前，全球面临严重的生态环境恶化问题，如：水资源短缺、土地资源沙漠化、全球变暖、不知名疾病传播等众多环境污染问题。其中水污染在环境污染中占据了较大的比重，已经引起了全球多国政府的高度关注，因此加强水环境监测变得至关重要。

现阶段，我国水环境监测方式主要以生物监测和理化监测为主，且生物监测技术的应用范围已经越来越广。而在实际的生物监测工作中，水环境一旦受到污染，其内部的生物生长或是微量元素就会随之发生变化。这时利用生物监测技术可以直观可靠的对水环境进行检测和评估，生物监测技术具有较强的实用性和可操作性，因此，可以很好地发现水环境中的污染物质。其次，高精准度也可以很好地将水环境中的污染源和有毒含量进行实时报备，在水环境不达标或受到污染前发出预警信号，以备相关人员紧急做出治理方案，降低环境污染率。当前社会信息化、智能化技术不断发展，各个领域早已实施智能化管控。水环境作为人们生产和生活的基础，实施生物监测技术成为时代发展的必然趋势。而自动化生物检测器作为一种新型的监测技术，它可以有效地检测出水体中的污染物含量，这大大地提升了我国水环境工程的整体安全性。但是，目前由于我国水环境监测起步较晚，相关监测管理的信息化、智能化技术水平还比较弱，这也导致水环境缺乏完善的监测与管理体系，监测信息接收迟缓或问题处理不及时等问题增多，这在某种程度上也影响着我国水环境监测的整体质量。针对这种情况，相关企业就要引起重视，要多尝试将信息化智能化的监测技术应用到实际的生物监测中，从而提升整体水环境的安全性。

3 生物监测技术在水环境工程中应用的意义

在天然水域中，各种微生物之间存在一定的平衡和制约关系，一旦水环境受到污染或是破坏，其中的生物就会产生相对的反应，这也是为什么水生物可以很好地对水环境污染做出判断的原因。最开始污染物是以分子的形式存在于生态系统中，之后随着社会生产的不断发展，越来越多的污染物被排放到水环境中，导致水生物系统出现混乱，从而影响整体生态平衡。据不完全统计，这种影响是长久的且会传递到生物链的最顶端。现如今，随着科学技术的发展，我国开始采用生物监测技术进行水环境监测。这种方法可以最直接的完成有关污染数据采集，之后再对采集数据进行对比分析，该技术使用周期较短、且精准度高，它能够完成从生物细胞到微量元素变化的过程数据采集，并且可以借助生物的外部环境实施多元化信息搜集与检测，这对整个水环境污染监测与控制有一定的辅助作用。

其次，与传统的监测方式对比，运用生物监测技术我们可以发现一些细微的外源微生物对水生物的影响，这是传统技术不能监测到的。水环境中的生物具有多样性，一旦水生物接触到多种或是复杂的污染物就可能引发一系列的生物病变。这种情况下，采用生物监测技术可以对污染物进行综合监测，从而分析出污染物对生物带来的危害。生物监测技术的预见性特点也可以很好地分析出污染物对生物的利弊。一旦污染物传播到生物链的顶端时，生物监测技术就会根据预测信息与监测信息提前设置解决对策。与传统人为监测对比，生物监测技术作为新的检测手段，它可以根据生物的变化和发展很容易分析出污染物的破坏性和有毒性，并提前给出预警提醒，这样一来生产监测管理成本和应用价值就得到了最大限度地展示。

4 生物监测技术在水环境工程中的应用

4.1 指示生物监测技术

在实际的工作中，我们不难发现当水体的质量发生变化时，生物会在第一时间给出反馈。如：水中氧气含量增加、化工废水排放到整体水环境中，水中的生物会第一时间给予反馈。水污染较轻，水生物可能就会表现出小范围的受害性表现，污染严重的情况下可能会出现某种生物的大规模死亡或变异。这种情况下，应用指示生物监测技术，就可以提前探知水生物的变化，并将发生变化的信息和数据进行保留，以便后续进行更为精准的数据分析。

4.2 群落生物测试分析技术

在自然界的某一区域内，必然会有很多不同的生物种类和其他微小生物群。这些微小生物的变化是常人肉眼无法辨别的，这时就需要利用有关仪器和技术进行观察。要知道不同的生物可能对污染物的承受程度不同，当生物出现集体病变或是损害时其相应的生理特征就会发生变化。如：马鞍山的废水导致水花生根尖发生变化，这种集体受害在病变前期人们是无法肉眼识别的，因此需要借助新检测仪器和数据信息对水花生的根部细胞核进行检测，之后再根据实际情况对不同的植物进行详细分析，这种经过反复推测来检测水体安全的方式被称为群落生物测试分析技术。

4.3 细胞凝胶电泳技术

在水环境监测中，现有的专业性技术主要是利用生物DNA链损伤来判断生物的污染比例。这种技术对水环境中的相关物质破坏比较小，且对于低浓度的污染物有着较强的感知作用。作为一种新型技术，细胞凝胶电泳技术可以很好的根据生物的种类对其深层细胞体进行研究和判定，对于水环境中的无脊椎动植物而言，其研究内容非常有参考价值。现阶段，我国在该领域的研究主要沿用20 世纪80 年代所提出的新型遗传病毒检测技术，即SOS 法。这种技术主要是对发生变化的生物DNA 分子进行复制，之后再结合原生物链进行修复，生物复制链可以使大肠杆菌作出相应的应答。这种技术在水环境中耗时间短、且得出的数据信息也具有较强的可靠性。相比于粪类大肠菌群中多管发酵法和滤膜法方法，该技术具有简单、且周期和工作量小等特点，它可以很好地对检测的生物细胞进行监测并给予精准分析，从而最快速的判断水生物的相关反应。

4.4 底栖和两栖监测技术

在水环境中，底栖和两栖动物数量是监测水环境质量的重要因素。而监测技术的应用主要是通过监测底栖和两栖生物的生理特性、行为反应等相关数据来检测生物生存的水质及水环境污染等诸多问题。底栖和两栖监测技术在水环境监测中的应用范围较广、涵盖面也较为丰富，因此，可以很好地帮助人们鉴别水环境中的污染元素。

4.5 生物传感器监测技术

生物传感器监测技术主要是借助传感器对水环境中的信息变化进行自动捕捉和识别分析。该技术的应用主要是来监测部分生物的有机体变化，即应急响应。生物有机体的应急响应会以电信号的形式进行传播，如：一旦出现水环境破坏或是污染，传感器就会自动捕捉污染信息将测量的水污染浓度和指标传输到监测管控系统中，这样一来总系统就可以结合有机体的DNA技术进行生物复制链的重组。同时，监测到的电信号也可以提早帮助我们了解和分析生物携带的污染毒素的成分和含量，从而有效的帮助相关企业提升水环境的治理目标。

5 应用前景分析

生物监测技术在水环境工程中的应用力度会随着社会生产力度的增加而提升，尤其是在生态环境日益严重的今天，该技术会有较大的市场前景。未来，该技术将面临更广的水域环境，且可能会被应用到更大规模、更复杂的水环境工程中。因此生物监测技术的低成本、易操作、毒性小等特性，可以让监测管理部门实时掌握水的变化情况，尤其是在未来随着生物监测技术水平的不断进步，生物监测技术的应用可以为生态环境治理与平衡，提供有效的参考数据，这对于未来社会发展以及自然界生态保护有着非常大的推动作用。

6 结束语

综上所述，生物监测技术在水环境工程中的应用已成为时代发展的一种趋势，该技术可以从生物学的角度来监测和分析水环境的安全指标，同时该技术还可以提升水环境的监测质量，并对污染物的生物毒性作出细致分析，因此将生物监测技术应用到实际的水环境工程监测中，这对推动我国社会经济的可持续发展有着非常重要的作用。