生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境工程中應(yīng)用

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摘要：隨著社會工業(yè)化進(jìn)程的不斷深入，原有生態(tài)環(huán)境受到了一定程度的污染和破壞，全球變暖、大氣污染、水環(huán)境污染等問題增多。水作為人類生存的主要因素，一旦受到污染那將給人類的生活和生命安全帶來嚴(yán)重的危害。最常見的，水環(huán)境的污染會導(dǎo)致全球生物數(shù)量銳減，多種生物瀕臨滅絕。同時，水環(huán)境污染之后也會加速其他疾病的傳播速度。在這種情況下，人們逐漸開始意識到水環(huán)境以及自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要性。而生物監(jiān)測技術(shù)作為一種新型保護(hù)技術(shù)，它可以很好地利用科學(xué)手段對水質(zhì)的污染成分和污染源進(jìn)行監(jiān)測，之后再針對性的采用特定技術(shù)對污染物質(zhì)進(jìn)行處理，從而提升水環(huán)境的整體質(zhì)量。對此，本文筆者主要圍繞生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境工程中的應(yīng)用進(jìn)行探討，探討目的主要是為了提升我國的水環(huán)境工程的防污質(zhì)量，從而為全球生態(tài)保護(hù)建設(shè)提供一些有益的參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：生物監(jiān)測技術(shù)；水環(huán)境工程；生態(tài)環(huán)境；污染防控；應(yīng)用

1引言

在自然界中，水環(huán)境是以不同形式存在的。一般是通過循環(huán)來實(shí)現(xiàn)跨地域、跨空間的水系統(tǒng)轉(zhuǎn)化。水環(huán)境與人們的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，水環(huán)境被污染或是被破壞，它會直接或間接的破壞生物界的多樣性，從而造成人和其他生物之間的變化。而當(dāng)前隨著生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境中的應(yīng)用我們不難發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)可以很好地改善之前人為不能監(jiān)測到的污染源以及水環(huán)境中的各種微量元素，從而便于人們更快地掌握水環(huán)境各階段的安全現(xiàn)狀，這對整個的生態(tài)環(huán)境治理而言非常有針對性，因此值得大力推廣使用。

2生物監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

生物監(jiān)測技術(shù)主要是利用某一特定水環(huán)境中的生物個體、種群對環(huán)境污染進(jìn)行監(jiān)測，之后再根據(jù)收集到的信息從生物學(xué)角度對水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)督與評估的一種方式。生物監(jiān)測技術(shù)最早源于20世紀(jì)70年代，是水污染和生物監(jiān)測研究的相關(guān)論述文集。如：美國的《水和廢水治理的生物檢測會議論文集》中，就有提到如何利用水生物監(jiān)測技術(shù)對水環(huán)境中的各類水生物進(jìn)行研究分析，從而得出關(guān)于水污染可能引發(fā)的一系列不安全因素的發(fā)生。當(dāng)前，全球面臨嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境惡化問題，如：水資源短缺、土地資源沙漠化、全球變暖、不知名疾病傳播等眾多環(huán)境污染問題。其中水污染在環(huán)境污染中占據(jù)了較大的比重，已經(jīng)引起了全球多國政府的高度關(guān)注，因此加強(qiáng)水環(huán)境監(jiān)測變得至關(guān)重要。現(xiàn)階段，我國水環(huán)境監(jiān)測方式主要以生物監(jiān)測和理化監(jiān)測為主，且生物監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)越來越廣。而在實(shí)際的生物監(jiān)測工作中，水環(huán)境一旦受到污染，其內(nèi)部的生物生長或是微量元素就會隨之發(fā)生變化。這時利用生物監(jiān)測技術(shù)可以直觀可靠的對水環(huán)境進(jìn)行檢測和評估，生物監(jiān)測技術(shù)具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性，因此，可以很好地發(fā)現(xiàn)水環(huán)境中的污染物質(zhì)。其次，高精準(zhǔn)度也可以很好地將水環(huán)境中的污染源和有毒含量進(jìn)行實(shí)時報備，在水環(huán)境不達(dá)標(biāo)或受到污染前發(fā)出預(yù)警信號，以備相關(guān)人員緊急做出治理方案，降低環(huán)境污染率。當(dāng)前社會信息化、智能化技術(shù)不斷發(fā)展，各個領(lǐng)域早已實(shí)施智能化管控。水環(huán)境作為人們生產(chǎn)和生活的基礎(chǔ)，實(shí)施生物監(jiān)測技術(shù)成為時展的必然趨勢。而自動化生物檢測器作為一種新型的監(jiān)測技術(shù)，它可以有效地檢測出水體中的污染物含量，這大大地提升了我國水環(huán)境工程的整體安全性。但是，目前由于我國水環(huán)境監(jiān)測起步較晚，相關(guān)監(jiān)測管理的信息化、智能化技術(shù)水平還比較弱，這也導(dǎo)致水環(huán)境缺乏完善的監(jiān)測與管理體系，監(jiān)測信息接收遲緩或問題處理不及時等問題增多，這在某種程度上也影響著我國水環(huán)境監(jiān)測的整體質(zhì)量。針對這種情況，相關(guān)企業(yè)就要引起重視，要多嘗試將信息化智能化的監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的生物監(jiān)測中，從而提升整體水環(huán)境的安全性。

3生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境工程中應(yīng)用的意義

在天然水域中，各種微生物之間存在一定的平衡和制約關(guān)系，一旦水環(huán)境受到污染或是破壞，其中的生物就會產(chǎn)生相對的反應(yīng)，這也是為什么水生物可以很好地對水環(huán)境污染做出判斷的原因。最開始污染物是以分子的形式存在于生態(tài)系統(tǒng)中，之后隨著社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，越來越多的污染物被排放到水環(huán)境中，導(dǎo)致水生物系統(tǒng)出現(xiàn)混亂，從而影響整體生態(tài)平衡。據(jù)不完全統(tǒng)計，這種影響是長久的且會傳遞到生物鏈的最頂端。現(xiàn)如今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國開始采用生物監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測。這種方法可以最直接的完成有關(guān)污染數(shù)據(jù)采集，之后再對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，該技術(shù)使用周期較短、且精準(zhǔn)度高，它能夠完成從生物細(xì)胞到微量元素變化的過程數(shù)據(jù)采集，并且可以借助生物的外部環(huán)境實(shí)施多元化信息搜集與檢測，這對整個水環(huán)境污染監(jiān)測與控制有一定的輔助作用。其次，與傳統(tǒng)的監(jiān)測方式對比，運(yùn)用生物監(jiān)測技術(shù)我們可以發(fā)現(xiàn)一些細(xì)微的外源微生物對水生物的影響，這是傳統(tǒng)技術(shù)不能監(jiān)測到的。水環(huán)境中的生物具有多樣性，一旦水生物接觸到多種或是復(fù)雜的污染物就可能引發(fā)一系列的生物病變。這種情況下，采用生物監(jiān)測技術(shù)可以對污染物進(jìn)行綜合監(jiān)測，從而分析出污染物對生物帶來的危害。生物監(jiān)測技術(shù)的預(yù)見性特點(diǎn)也可以很好地分析出污染物對生物的利弊。一旦污染物傳播到生物鏈的頂端時，生物監(jiān)測技術(shù)就會根據(jù)預(yù)測信息與監(jiān)測信息提前設(shè)置解決對策。與傳統(tǒng)人為監(jiān)測對比，生物監(jiān)測技術(shù)作為新的檢測手段，它可以根據(jù)生物的變化和發(fā)展很容易分析出污染物的破壞性和有毒性，并提前給出預(yù)警提醒，這樣一來生產(chǎn)監(jiān)測管理成本和應(yīng)用價值就得到了最大限度地展示。

4生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境工程中的應(yīng)用

4.1指示生物監(jiān)測技術(shù)

在實(shí)際的工作中，我們不難發(fā)現(xiàn)當(dāng)水體的質(zhì)量發(fā)生變化時，生物會在第一時間給出反饋。如：水中氧氣含量增加、化工廢水排放到整體水環(huán)境中，水中的生物會第一時間給予反饋。水污染較輕，水生物可能就會表現(xiàn)出小范圍的受害性表現(xiàn)，污染嚴(yán)重的情況下可能會出現(xiàn)某種生物的大規(guī)模死亡或變異。這種情況下，應(yīng)用指示生物監(jiān)測技術(shù)，就可以提前探知水生物的變化，并將發(fā)生變化的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行保留，以便后續(xù)進(jìn)行更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析。

4.2群落生物測試分析技術(shù)

在自然界的某一區(qū)域內(nèi)，必然會有很多不同的生物種類和其他微小生物群。這些微小生物的變化是常人肉眼無法辨別的，這時就需要利用有關(guān)儀器和技術(shù)進(jìn)行觀察。要知道不同的生物可能對污染物的承受程度不同，當(dāng)生物出現(xiàn)集體病變或是損害時其相應(yīng)的生理特征就會發(fā)生變化。如：馬鞍山的廢水導(dǎo)致水花生根尖發(fā)生變化，這種集體受害在病變前期人們是無法肉眼識別的，因此需要借助新檢測儀器和數(shù)據(jù)信息對水花生的根部細(xì)胞核進(jìn)行檢測，之后再根據(jù)實(shí)際情況對不同的植物進(jìn)行詳細(xì)分析，這種經(jīng)過反復(fù)推測來檢測水體安全的方式被稱為群落生物測試分析技術(shù)。

4.3細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)

在水環(huán)境監(jiān)測中，現(xiàn)有的專業(yè)性技術(shù)主要是利用生物DNA鏈損傷來判斷生物的污染比例。這種技術(shù)對水環(huán)境中的相關(guān)物質(zhì)破壞比較小，且對于低濃度的污染物有著較強(qiáng)的感知作用。作為一種新型技術(shù)，細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)可以很好的根據(jù)生物的種類對其深層細(xì)胞體進(jìn)行研究和判定，對于水環(huán)境中的無脊椎動植物而言，其研究內(nèi)容非常有參考價值。現(xiàn)階段，我國在該領(lǐng)域的研究主要沿用20世紀(jì)80年代所提出的新型遺傳病毒檢測技術(shù)，即SOS法。這種技術(shù)主要是對發(fā)生變化的生物DNA分子進(jìn)行復(fù)制，之后再結(jié)合原生物鏈進(jìn)行修復(fù)，生物復(fù)制鏈可以使大腸桿菌作出相應(yīng)的應(yīng)答。這種技術(shù)在水環(huán)境中耗時間短、且得出的數(shù)據(jù)信息也具有較強(qiáng)的可靠性。相比于糞類大腸菌群中多管發(fā)酵法和濾膜法方法，該技術(shù)具有簡單、且周期和工作量小等特點(diǎn)，它可以很好地對檢測的生物細(xì)胞進(jìn)行監(jiān)測并給予精準(zhǔn)分析，從而最快速的判斷水生物的相關(guān)反應(yīng)。

4.4底棲和兩棲監(jiān)測技術(shù)

在水環(huán)境中，底棲和兩棲動物數(shù)量是監(jiān)測水環(huán)境質(zhì)量的重要因素。而監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用主要是通過監(jiān)測底棲和兩棲生物的生理特性、行為反應(yīng)等相關(guān)數(shù)據(jù)來檢測生物生存的水質(zhì)及水環(huán)境污染等諸多問題。底棲和兩棲監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用范圍較廣、涵蓋面也較為豐富，因此，可以很好地幫助人們鑒別水環(huán)境中的污染元素。

4.5生物傳感器監(jiān)測技術(shù)

生物傳感器監(jiān)測技術(shù)主要是借助傳感器對水環(huán)境中的信息變化進(jìn)行自動捕捉和識別分析。該技術(shù)的應(yīng)用主要是來監(jiān)測部分生物的有機(jī)體變化，即應(yīng)急響應(yīng)。生物有機(jī)體的應(yīng)急響應(yīng)會以電信號的形式進(jìn)行傳播，如：一旦出現(xiàn)水環(huán)境破壞或是污染，傳感器就會自動捕捉污染信息將測量的水污染濃度和指標(biāo)傳輸?shù)奖O(jiān)測管控系統(tǒng)中，這樣一來總系統(tǒng)就可以結(jié)合有機(jī)體的DNA技術(shù)進(jìn)行生物復(fù)制鏈的重組。同時，監(jiān)測到的電信號也可以提早幫助我們了解和分析生物攜帶的污染毒素的成分和含量，從而有效的幫助相關(guān)企業(yè)提升水環(huán)境的治理目標(biāo)。

5應(yīng)用前景分析

生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境工程中的應(yīng)用力度會隨著社會生產(chǎn)力度的增加而提升，尤其是在生態(tài)環(huán)境日益嚴(yán)重的今天，該技術(shù)會有較大的市場前景。未來，該技術(shù)將面臨更廣的水域環(huán)境，且可能會被應(yīng)用到更大規(guī)模、更復(fù)雜的水環(huán)境工程中。因此生物監(jiān)測技術(shù)的低成本、易操作、毒性小等特性，可以讓監(jiān)測管理部門實(shí)時掌握水的變化情況，尤其是在未來隨著生物監(jiān)測技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，生物監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用可以為生態(tài)環(huán)境治理與平衡，提供有效的參考數(shù)據(jù)，這對于未來社會發(fā)展以及自然界生態(tài)保護(hù)有著非常大的推動作用。

6結(jié)束語

綜上所述，生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境工程中的應(yīng)用已成為時展的一種趨勢，該技術(shù)可以從生物學(xué)的角度來監(jiān)測和分析水環(huán)境的安全指標(biāo)，同時該技術(shù)還可以提升水環(huán)境的監(jiān)測質(zhì)量，并對污染物的生物毒性作出細(xì)致分析，因此將生物監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的水環(huán)境工程監(jiān)測中，這對推動我國社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的作用。

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作者:池劍亭 單位:上海藍(lán)科石化環(huán)保科技股份有限公司