生物监测技术在水环境工程中的应用及研究

生物监测技术在水环境工程中的应用及研究

吴同飞

山东国评检测服务有限公司  山东省日照市   276800

摘要:自然水环境通过各种形式的循环实现各种水形态在空间上的转化。水环境与人们的生活密切相关，可以直接或间接影响人类的生活。水生态环境的污染和破坏导致生物多样性减少，影响人和其他生物的健康。利用生物监测技术加强水环境监测，通过监测结果了解和掌握更多的水环境状况，从而实施有针对性的水环境污染控制。介绍了生物监测技术的原理及其在水环境中的应用，探讨了水环境工程中的监测内容，并根据监测内容分析了生物监测技术在水环境工程中的应用。旨在为水环境保护和污染治理工程的系统建设提供参考。

关键词:生物监测技术;水环境工程;应用;环境保护;污染控制

一、生物监测技术概述

(一)生物监测的内涵

利用个体生物、种群或群落对环境污染或变化的反应，阐明环境污染状况，从生物学角度为监测和评价环境质量提供依据。生物监测技术起源于20世纪70年代的水污染和生物监测研究。美国《水和废水质量生物监测会议录》中提到，利用水生生物监测技术监测各种水生生物，是研究水污染关系的重要依据。

(二)生物监测技术的原理

生物监测技术是利用个体对环境变化的影响来监测和评价环境污染。生物监测技术在水环境工程中的应用是利用各种水生生物对环境变化的影响来监测和评价环境污染。它利用毒理学和生态学的原理来监测水生生物。与传统的物理监测和化学监测方法相比，生物监测技术具有更高的安全性和实用优势，是对传统物理监测方法和化学监测方法的延伸和补充，主要用于环境监测与环境评价。毒理学原理在确定环境中有毒物质的毒性作用方面具有明显的应用优势。生物监测技术可以分析水环境中污染物的综合毒性，更全面的应对水污染问题。动态监测过程能够反映水环境的长期污染，为环境污染提供更准确、真实的监测数据和信息依据。它能客观真实地反映水环境综合评价中的各种污染问题，可作为预测和控制水环境污染的客观理论依据。根据生物监测技术在我国水环境工程中的应用现状，生物监测技术可以在预测当前生态系统中未受污染区域的危害，防止水生态环境被污染和破坏方面发挥一定的作用。因此，生物监测技术在水环境工程中的应用对于保持长期有效的环境保护具有深远的意义。

(三)生物监测技术在水环境工程中的应用

生物监测技术可以对水环境进行综合监测，监测过程可以是动态的、实时的。生物监测技术在水环境工程中的应用有助于提高水环境监测的效率，及时获取水环境中生物物质变化的过程，掌握系统完整的生物变化过程。通过对生物监测信息的分析，也可以有效预测水环境的变化，通过早期污染预测可能出现的水污染问题，起到预测环境污染的作用。传统的物理监测方法和化学监测方法对水环境的细微变化没有明显的监测效果，而生物监测技术可以更灵敏地捕捉水环境的细微变化，从污染前一天开始预测小污染经过长期积累后的演变结果，从而起到预测污染变化的作用。生物监测技术对一些长期危害、危害大、毒害范围小的水土污染具有低成本、高效率的特点。广泛监测水环境污染有助于降低水环境监测成本。

二、水环境工程中的生物监测内容

水环境工程生物监测的主要内容是环境中动物、植物和微生物的分布、生长发育、省力指标、生态系统变化及其与环境污染的关系。生物监测是确定环境污染物毒性的有效方法。动物、植物和微生物的群落生态学、个体生态学、携带毒性、致突变因子和残留的测定是了解水污染的重要依据。生物监测获得的监测信息能够更准确地反映污染因素对人和生物的危害以及环境污染的综合影响。在环境污染物含量较低的情况下，利用某些生物对特定污染物的敏感性，对水环境污染对人体的危害进行早期诊断和预测。由于生物监测技术不能像理化监测那样获得具体、准确的数据，为了更全面、准确地评价水环境质量，可以将生物监测技术与水环境工程中的理化监测技术及其数据相结合，将理化监测数据作为生物监测结果的补充，对生物反应现象进行评价。

三、生物监测技术在水环境工程中的应用

(一)微生物群落监测技术

微生物群落监测技术用于监测水环境中的细菌、藻类和原生动物。水环境中各种微生物的数量和频率可以反映一个阶段的水环境状况。微生物群落监测技术的主要监测指标包括微生物园区的种类、多样性指数、异养指数和鞭毛百分比。采用聚氨酯塑料采集水样，通过数据计算方法计算微生物分布指数，评价水环境污染程度。理论上，水污染是一个动态过程。污染状况在不断变化。微生物监测技术的评价指标应根据污染状况的变化进行拓展和扩展，以提高水环境污染评价的全面性。

(二)生物行为反应监测技术

生物行为反应监测技术用于监测微生物污染过程中的行为变化。一些微生物在暴露于敏感的污染条件下会发生明显的生物变化、行为变化或应激反应。这些指标能够准确反映环境污染存在的问题。比如斑马鱼、金鱼等对外界环境污染的变化很敏感，斑马鱼和金鱼的生理变化和行为变化可作为指示监测区淡水水质变化和评价水环境污染的指标。斑马鱼和人体有很多相似的行为反应，监测斑马鱼的反应在指示水污染对人体的危害方面具有很高的应用价值。

(三)发光细菌监测技术

细菌广泛存在于水环境中。监测水环境中细菌的种类和数量在水环境安全评价中具有重要的应用价值。目前，我国细菌监测技术已经相当成熟。细菌监测技术的成熟保证了水环境安全监测的有效性。发光细菌技术利用某些细菌细胞的发光特性来监测污染物及其徐军的遗传毒性，该技术通过生物毒性检测仪实现了对水环境中细菌毒性的监测。生物毒性检测仪具有毒性监测效率高、结果准确、操作方便等优点。使用生物毒性检测仪，最早可在3小时内获得水环境中细菌和毒性的监测结果。

(四)底栖和两栖监测技术

底栖生物和两栖动物的数量是水质生物监测的重要指标。底栖生物和两栖动物对生活水环境要求极高。底栖生物和两栖生物监测技术通过监测底栖生物和两栖生物的生理和行为指标来评估水质和水环境污染。主要指标有Saprobic指数和BI指数。底栖生物和两栖动物监测指标是全面评价水环境变化的重要指标。

(五)生物传感器监控技术

生物传感器监测技术是利用传感器自动捕捉和识别信号的功能，监测某些生物有机体的应急反应。生物的应急反应可以反映水污染的变化，可以作为指示水污染的应急电信号。电信号是间接测量和评价水环境中污染物浓度的重要依据。监测到的电信号结合生物体DNA重组技术，可以对生物体进行更深入的研究，从而帮助我们了解生物体携带的毒素及其含量，获得更全面复杂的水污染指标。

四、结束语

水资源作为所有生物的生命之源，对人类社会及其文明的可持续发展具有重要意义。为了人类文明的可持续发展，人类必须加强水环境保护和污染控制，建立和保持长期的水生态平衡。生物监测技术是监测水环境生物安全的重要技术。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、底栖生物和两栖生物监测技术、生物传感器监测技术可以为水环境工程中的生物动态监测提供技术支持，同时监测水中的非金属无机物和其他污染物，了解生物的生存状态和安全性，为水环境的生物保护和污染控制提供依据。鉴于生物监测技术在水环境工程监测中的重要性，建议加大生物监测技术在水环境工程中的研究、应用和推广。

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