白一力

摘  要：生物监测方法在传统的水环境物理、化学监测方法基础上，能够充分利用生物习性，更加全面、科学、环保地开展水环境监测工作和水环境质量评价，促进水环境质量的改善。该文简单地概述了我国现代水生物监测技术，重点阐述了水生物监测技术的优势与其特点，对生物监测技术在水环境监测中的应用与运用做出了一定的探讨和分析。

关键词：生物监测  技术  水环境监测  运用

中图分类号：X835                           文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）03（c）-0101-03

Application of Biological Monitoring Technology in Water Environment Monitoring

BAI Yili

（Chongqing Ecological Environment Monitoring Center， Chongqing， 401147  China）

Abstract： Based on the traditional water environment physical and chemical monitoring methods， biological monitoring methods can make full use of biological habits， carry out water environment monitoring and water environment quality evaluation more comprehensively， scientifically and environmentally， and promote the improvement of water environment quality. This paper briefly summarizes the modern water biological monitoring technology in China， focuses on the advantages and characteristics of water biological monitoring technology， and makes a certain discussion and analysis on the application and application of biological monitoring technology in water environment monitoring.

Key Words： Biological monitoring; Technology; Water environment monitoring; Application

現阶段，我国水污染主要是工业废水、生产污水以及农业、乡镇、城市地区的面源性污染等引起的。借助于微生物在不同的水质条件中的不同变异，促使了生物监测技术的应用和诞生，因其在很大程度上反映了水环境质量的真实状态，可以为水环境治理工作提供重要参考。

1  生物监测技术原理

天然水域中存在的微生物之间都处于一个微妙的平衡状态，若水体一旦被污染破坏，微生物之间的平衡将被破坏，则会产生相应的反应变化，从而来判断其污染的种类以及其所造成的污染程度，使相关研究人员可以用不同的方式去分析判断与其相关的环境污染问题。我国当前的生物监测的主要手段一般是理化监测，通过理化监测，大量的数据资料被采集并作为环境污染和评估的重要依据，但是这类的监测技术通常都是短期的且不可持续的。生物监测技术能够充分地利用生物在环境中的影响及其变动，所收集到的数据和信息可以进行各种多元化的计算和测量，从而使研究人员可以直接得到新的监测结果。

2  生物监测技术在水环境监测中的技术优势

生物监测技术经历了一定的发展周期，之所以能够得到广泛的应用，还是因为该技术同传统监测技术相比，具有很多的优越性，可以细分为以下几项优势。

2.1 监测效率高

对于一些外源性物质的影响和变化，该技术也能及时进行监测，与传统的监测技术相比，监测水平大大提高[1]。

2.2 监测综合性强

结合水环境的实际发展来看，如果水环境出现了污染，那么污染物可能远不止一种，可能会存在多个污染物。这些污染物之间相互混合，会产生一定的协同作用，如果无法进行监测和把握，会对水环境造成长期的污染。应用生物监测技术将会很大程度上改善这种情况，因为该技术的监测综合性比较强[2]。

2.3 监测成本低

监测成本也是影响监测工作的主要因素，传统的监测手段需要耗费大量的资源，对于推进监测行业的长远发展非常不利。生物监测的成本得到了极大的降低，对于相关设备的维护成本也比较低。

2.4 监测预见性强

较强的预见性也有助于促进生物监测技术的应用。因为传统的监测技术反应周期比较长，在发现问题时往往已经造成了污染，生物监测技术能在人类感受到之前进行环境问题的预见。生物监测技术相较于传统监测系统来说，对于外界的污染更加敏感，尤其是在水环境当中，本身水源就有自身净化的特点，而污染进入其中往往是慢性污染，常规监测不能完全覆盖和响应，而生物监测技术则可以很敏感地预见这些慢性污染。

2.5 能够全面了解生物与水源的关系

传统的水环境监测技术不能够全面了解水污染对不同生物间的综合影响，因为水环境的污染不可能只是一种单纯的污染物，多种污染物会对水生物产生混合影响。考虑到水下生物也存在多样性，那么这些生物之间肯定会发生协同作用，从而不断加深污染对于水源的侵害。传统的物理技术不能够监测多样效应，而且水质的好坏与生物因素之间息息相关，单纯监测水源污染不能反映出生物活性，而生物监测技术可以从微生物的生活情况来反映水资源污染程度，可以体现水下生物环境。

3  在水环境监测中运用的常见生物监测技术

3.1 生物群落监测技术

3.1.1 微生物群落监测技术

大量的生物生活在水环境中，这些微生物在水环境中的数目和频率可以体现这一位置的水环境质量，这导致了微生物群落监测技术的发展。微生物群落监测主要依靠自然环境中的群落结构信息来评估环境并预先预测可能的变化。该方法的关键在于收集水样并通过结合数学计算方法来分析和确定水环境中微生物特定分布的指数，从而判断水环境受到污染程度。技术的进步和发展以及自然环境条件的优化使得微生物群落监测技术在现代社会中得到了不断改善，监测的指标也越来越多样，目前使用的评估指标包括原物种和类型等，监测精准度、科学性获得了一定提升[3]。

3.1.2 鱼类群落监测技术

鱼类在进行水体营养物质的循环以及食物网络中营养层次的结构中起着重要作用。鱼类的大量摄食可以影响浮游生物的种类及其群落组织结构从而会影响到水质，可通过对鱼类群落监测，结合稳定同位素示踪技术，追溯鱼类进食有机碳来源，从侧面探寻水体的健康情况。

3.2 生物行为反映监测技术

该技术主要是基于生物的异常行为和举动去推测出污染物的情况以及水中各种污染物安全浓度，从而迅速发出警报。监测者利用观察到的生物举动和自身的生理变化来判断污染严重的程度，一般使用最多的指示性生物是鱼和水蚤。当前已经开发出智能水质病害毒性监视与检测系统，能够全天候通过监视水质毒性生物活动指标并实时地分析它们的活动途径，并做出回应，及时地给出报告和预警。

3.3 发光细菌监测技术

发光式在线细菌感染监测已相对成熟，目前，在国内生物监测技术中较为熟练的一种细菌监测技术，主要适用对象为水厂和城市居民饮用水中的饮用水源地，是其保障水质的一项关键性监测技术。如今，该监测技术能够有效地利用先进的水质毒性检测计算机来实时測定水质，在3 h左右获取相应的水质数据，具有很好的便捷性以及更加灵敏且检测精准度高的优势。

3.4 底栖动物和两栖动物监测技术

底栖动物和两栖动物都是属于一个自然界中相对特殊的生物，基于它们的指示性的特殊存在，来反映人类对水污染的严重程度。目前，该技术利用了两栖动物身体的生理和行为发展变化，已广泛应用到对重金属污染情况的评估中。另外，两栖动物可能会在被农药严重污染的水体中产生一系列相应的生理与行为改变，因此研究人员可以更加直观、准确地判断这些水的污染程度[4]。

3.5 生物传感监测技术

该分子技术主要特点是基于依靠一种新型生物分子传感器，它由生物分子可以识别和物质转化两个部分共同工作组成，分子可以识别物质包括转化酶、抗体、微生物、细胞和其他各种具有一定生物活性的化学物质，转化器主要部件包括活性氧原子电极、光敏晶体管等。生物传感器的应用技术主要依靠将有机物和生物质获得信号直接转化成作为有机无线电获得信号的较高灵敏度，以传达对环境的污染程度。生物传感器技术的最大优点之一是数据分析速度快、准确性高[5]。

4  生物监测技术在水环境监测中的具体应用

4.1 群落监测在水环境监测中的具体应用

对水体生物群落之间进行的监测就能够很好地掌握该类型的生物群落所处的生态系统之中的整体环境状况，了解它们受到的污染程度，从而开始实施更加有针对性地进行环境管理。通常意义上，群落监控主要包含两个基本方面的内容：一是对各类水环境状况进行综合评价;二是科学规划和制定流域发展战略。

4.1.1 水环境评价

水环境监测系统在水环境监测中主要体现在能够对水域的总体状态和水质情况做出监测，能够通过各类水生物群落和各类水生物种群在不同水环境中的不同形态和生长状况，全面了解不同水环境中水质的变动情况以及水中各种矿物质含量变动情况。了解到水环境中各类水质发生变化的情况以及可能导致水质发生改变的原因和根源方法，能够有针对性地提出解决水环境问题的有效措施和对策，水环境监测系统能够在对生物环境监测的过程中发挥巨大的指标和影响作用，还可以对环境的防护和治理发挥实时监测和观察的作用[6]。

4.1.2 水域宏观规划

采用环境生物化学监测全面地分析掌握不同整体水环境实际的治理情况以后，针对各种整体水环境实际治理情况，能够从环境生物的科学视角，利用各种环境生物学的基本规律性质来进行各种水环境整体综合治理、修复和改善建设工程计划。特别是针对当前大型水库和长江流域支流富营养化严重的问题，可依据水生物监测技术来制定流域水生态评价体系和保护规划，提升流域水环境质量。

4.2 生物测试的应用

各种微生物监测手段主要包括两个方面的内容：一是监测水中不同类型的植物营养素和动植物的生长因子对环境产生的影响;二是识别被不同严重程度的污染源破坏的水质及其对不同微生物产生的毒害。在当前的各类微型动物的测试工作过程中，通常都是对各类微型动物的群落或者微型动物种群等资料进行一个整体性的监测，而不是单一地监测某一类微型动物个体。当前使用比较广泛的新型生物监测技术应用主要包括生物传感器及其通过新型生物监测而设计制定的环境标准[7]。

4.2.1 生物传感器

传感器系统作为现代医学领域最流行的技术，在生物监测技术中也具有很高的应用价值。生物传感器技术根据特定规律，通过内置芯片和特定技术，将生物传感器检测和感知到的各种生物信号直接转化为计算机能够自动识别生物信号，从而进行人工操作和分析，做出更好的分析和评价，从而解决我国普遍存在的环境污染问题。

4.2.2 制定环境标准

当前的生物监测技术也可以应用到制定相关的环境质量等标准。针对不同类型的微生物和科学技术需要进行水环境的监测，要掌握不同类型微生物繁殖和栖息的最佳环境，就要全面掌握不同类型水环境对不同微生物和个体种群发育和生长的影响。根据这些指标，制定相应的水环境标准，不仅可以反映人民群众对环境改善的获得感程度，还能进一步表现饮用水水质质量，降低事关民生的环境风险[8]。

5  结语

生物监测技术目前在水环境保护中的应用前景十分广泛，其监测系统操作简单方便、成本相对较低，且监测效果良好、准确性高，在水环境保护中其监测系统可以通过各种信息技术直接实现水下环境的有效监测，为城市居民日常生活和企业的生产饮用水、自然资源水环境保护提供了基础，对于发现和预防水污染、改善流域水环境质量具有十分重要的意义和指导作用。

参考文献

[1] 张东.生物监测技术在水环境监测中的运用探索[J].科学与信息化，2021（7）：32，34.

[2] 海涛.水环境监测中生物监测技术的运用[J].环球市场，2020（29）：385.

[3] 张鸽，李骏，纪海婷，等.生物监测技术在水环境监测中的运用探索[J].环境与发展，2020，32（8）：170，172.

[4] 庞思远.基于WSN的水环境监测系统数据融合技术研究[D].沈阳理工大学，2020.

[5] 李燕.水环境监测中生物监测技术的应用[J].节能与环保，2021（3）：92-93.

[6] 岳潇.水环境污染检测中生物监测的运用[J].装饰装修天地，2021（2）：191.

[7] 方卫强.智能水环境监测装置电路优化设计研究[D].青海师范大学，2020.

[8] 赵霞.水环境污染生物监测技术的运用研究[J].建筑工程技术与设计，2018（25）：155.