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        淺析水環(huán)境中生物檢測技術(shù)的應(yīng)用

        2017-11-28 01:15:13陳艷
        卷宗 2017年31期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用

        陳艷

        摘 要:生物監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用原則是當(dāng)水環(huán)境污染物還沒有達(dá)到危害生態(tài)系統(tǒng)的程度時,快速、高效的監(jiān)測出有害物質(zhì),避免出現(xiàn)水環(huán)境污染問題$對此,本文首先介紹了幾種常見的生物監(jiān)測技術(shù),然后對其在水環(huán)境監(jiān)測中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析。

        關(guān)鍵詞:水環(huán)境;生物檢測技術(shù);應(yīng)用

        水環(huán)境監(jiān)測是水環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ),其目的是通過對水體的環(huán)境變化進(jìn)行定量的調(diào)查, 全面及時掌握水環(huán)境質(zhì)量的動態(tài)變化特征, 為水資源的保護(hù)、水環(huán)境的管理以及水污染的防治提供可靠的依據(jù)。傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測方法主要是物理和化學(xué)方法。目前,傳統(tǒng)的理化監(jiān)測,無論在成本還是效率上,已不能滿足環(huán)境監(jiān)測的需要;再者,理化分析只能對化學(xué)物精確定量,卻不能反映其對生物體的效應(yīng)。鑒于此,針對水環(huán)境中生物檢測技術(shù)的應(yīng)用具有重要的研究意義。

        1 生物監(jiān)測的特點(diǎn)

        生態(tài)環(huán)境受到污染后,生物生長也會受到影響,將生物監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用在環(huán)境管理中,能夠取得顯著的效果。生物在生長期間受環(huán)境影響嚴(yán)重,如果周圍環(huán)境中含有污染物質(zhì),生物物種可能會出現(xiàn)病變或者基因突變的情況,但環(huán)境污染問題通常是在小范圍內(nèi)發(fā)生,在選擇取樣檢測點(diǎn)時,要考慮實(shí)際情況,根據(jù)可能造成的環(huán)境污染,有針對性的選擇測試點(diǎn),這種能夠確保結(jié)果與實(shí)際情況相吻合。生物檢測能夠反映一段時間內(nèi)的環(huán)境變化情況,幫助環(huán)保工作人員明確檢測現(xiàn)場存在的污染物質(zhì)種類,有針對性的開展治理工作。例如,在對水體進(jìn)行檢測時,可以對內(nèi)部生物生長情況進(jìn)行檢驗(yàn),這樣所得到的結(jié)果更全面。開展生物監(jiān)測不能局限于檢測區(qū)域內(nèi)的物種,更要結(jié)合周邊環(huán)境情況來進(jìn)行,生態(tài)環(huán)境影響是相互的。

        2 生物監(jiān)測在水環(huán)境中的應(yīng)用

        2.1 群落監(jiān)測

        群落監(jiān)測主要用來收集自然生態(tài)群落結(jié)構(gòu)和功能信息、評價(jià)環(huán)境狀況和預(yù)測未來可能出現(xiàn)的變化。群落監(jiān)測可利用環(huán)境中的生物信息反映生態(tài)系統(tǒng)受到的污染狀況。因此,群落監(jiān)測在水環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮著十分巨大的作用。群落監(jiān)測的具體內(nèi)容可分為以下兩個方面。

        1.水環(huán)境評價(jià)

        生物監(jiān)測在水體環(huán)境的總體評價(jià)中具有較大的優(yōu)勢,通過研究水生生物群落和種類的變化情況,可了解水體質(zhì)量長、短期的變化情況。比如在20世紀(jì)90年代,歐洲部分國家的水庫遭受了嚴(yán)重的植物營養(yǎng)素污染,當(dāng)時通過研究水庫中不同時期生物的種類和組成,了解了水體的變化情況,促使水庫的凈化過程得到了加速,并對水庫功能的應(yīng)用造成了影響;萊茵河流經(jīng)歐洲多國,一直以來污染嚴(yán)重,河中生物幾近滅絕,但通過歐洲各國的不斷努力,逐漸提升了該河的水體質(zhì)量,在河道中又出現(xiàn)了原先的生物。水生生物的指示作用較為明顯,既可宏觀顯示環(huán)保措施的成效,又可以讓人們了解環(huán)境質(zhì)量。

        2.水域宏觀規(guī)劃

        水生指示生物會隨環(huán)境的變化而出現(xiàn)一定的反應(yīng),以此可掌握水體的質(zhì)量和類型,應(yīng)將其有針對性地利用起來。比如,如果水體中生長著較為旺盛的藻類,就可以放養(yǎng)一些鰱魚、羅非魚等魚種。此類魚的餌料主要為藻類。這樣不僅可增加魚的產(chǎn)量,還能逐步減輕水體的富營養(yǎng)化程度,同時,也可以減少餌料的投入量。通過觀察和監(jiān)測水體中水生生物的群落結(jié)構(gòu),了解相應(yīng)水域水體的類別和性質(zhì),可宏觀規(guī)劃水域,確定水體的相應(yīng)功能,最終達(dá)到合理劃分水域功能的目的。

        2.2 生物測試的應(yīng)用

        生物測試指的是通過應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方法,研究和監(jiān)測環(huán)境污染對生物的影響情況,以便評價(jià)水體的質(zhì)量和受污染狀況。它主要分為兩類應(yīng)用:①監(jiān)測水中植物營養(yǎng)素和生長刺激素的狀況;②監(jiān)測廢水對生物產(chǎn)生的毒性。在宏觀和非定量評價(jià)中,經(jīng)常應(yīng)用到的是群落監(jiān)測,但在監(jiān)測水體的質(zhì)量和受污染狀況時,主要依據(jù)生物測試。生物測試具體分為以下兩方面。

        1.生物傳感器

        生物傳感器應(yīng)用了固定化細(xì)胞核和固定化酶技術(shù),將生物學(xué)元件作為功能性識別元件,并按照一定規(guī)律將以識別和感知為目的被測物轉(zhuǎn)化為可識別的信號。它的工作原理是在生物組分與待測對象之間生成相互作用,借助于電子組分檢出待測對象,并對其轉(zhuǎn)化,最終成為可以測量的電子信號。通常情況下,可以將生物傳感器劃分為多種類型,比如細(xì)胞傳感器、免疫傳感器和DNA傳感器等,這樣劃分的依據(jù)是識別元件構(gòu)成材料的差異。

        2.制訂環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)

        在水環(huán)境中生長的生物個體因食物鏈和生長需要,會在水環(huán)境中積累各種成本。在生物測試應(yīng)用中制訂水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時,必須將污染物在生物體內(nèi)的累積對生物生理機(jī)能和遺傳效應(yīng)產(chǎn)生的毒害納入考慮范圍內(nèi)。目前,我們已經(jīng)在飲用水中分離和鑒定了超過2000種有機(jī)化合物,但采用理化監(jiān)測無法識別這些化合物對人體的危害。而通過應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)合理選擇受試生物和監(jiān)測條件,制訂出的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)會更加合理、嚴(yán)格。此外,還可結(jié)合不同的水體,對污染物排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行差異化的制訂。

        2.3 具體技術(shù)的應(yīng)用

        1.微生物監(jiān)測法

        微生物群落監(jiān)測法是發(fā)展應(yīng)用較早的生物監(jiān)測方法,主要是監(jiān)測微型生物、含細(xì)菌、真菌、藻類、原生動物等。在水環(huán)境中出現(xiàn)的物種頻率或者相對數(shù)量,然后通過數(shù)學(xué)計(jì)算統(tǒng)計(jì)得出的分布指數(shù),以此為指標(biāo)評價(jià)水污染程度。研究人員通過利用聚氨酯塑料塊為基質(zhì),采集水體中的微型生物,然后統(tǒng)計(jì)分析收集到的微生物群落各種參數(shù),以評價(jià)水質(zhì)的污染狀況。我國研究人員通過對微生物群落監(jiān)測法進(jìn)行修正和改進(jìn),提出了與化學(xué)監(jiān)測參數(shù)有顯著相關(guān)性的四個生物學(xué)參數(shù),即原生動物種數(shù)、植鞭毛蟲百分比、多樣性指數(shù)和異養(yǎng)性指數(shù),發(fā)展和建立適用于我國生態(tài)環(huán)境的微生物群落監(jiān)測方法,并成為我國第一個自行制訂的生物監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。另外,通過改進(jìn)微生物監(jiān)測裝置,采用瓶裝聚氨酯泡沫塑料塊消除海洋潮汐流和環(huán)流的影響,能夠有效監(jiān)測海水環(huán)境中的微型生物。

        隨著微生物群落監(jiān)測法的發(fā)展,數(shù)學(xué)分析在微生物群落監(jiān)測法發(fā)揮的作用也越來越明顯。數(shù)學(xué)分析以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展有利于在更大范圍內(nèi)揭示生物群落參數(shù)的變化規(guī)律,使微生物群落監(jiān)測法的使用范圍更加廣泛,而且還能夠保證監(jiān)測結(jié)果的精確性。

        2.發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測法

        發(fā)光細(xì)菌法是一種發(fā)展比較成熟的生物監(jiān)測方法,目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測中。通過發(fā)光細(xì)菌,能夠監(jiān)測出水樣中大部分有毒物質(zhì)。研究人員利用費(fèi)氏弧菌的細(xì)胞發(fā)光特性,設(shè)計(jì)出一種水質(zhì)毒性檢測儀,可用來測定水環(huán)境污染物綜合毒性水平,并且通過選用遺傳改造的發(fā)光細(xì)菌Acinetobactersp.RecA作為指示物種,建立起污染物遺傳毒性快速檢測方法,通過這一方法,能夠在3h內(nèi)獲得毒性評價(jià)結(jié)果。發(fā)光細(xì)菌法在有機(jī)物及重金屬等毒性物質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景,但其本身也存在操作繁瑣、誤差較大等問題。電子技術(shù)的發(fā)展為發(fā)光細(xì)菌法的研究和應(yīng)用提供了保證,結(jié)合熒光光度法、紫外分光光度法等儀器方法以及基因操作技術(shù),發(fā)光細(xì)菌法將有更加廣泛的發(fā)展和應(yīng)用空間。

        3 結(jié)語

        隨著工業(yè)用水、生活用水、農(nóng)業(yè)用水不合理使用和排放的現(xiàn)象越來越多,水環(huán)境污染也越來也嚴(yán)重,水體監(jiān)測和治理已經(jīng)逐漸成為環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)。在水環(huán)境監(jiān)測中,常見的生物監(jiān)測技術(shù)有微生物監(jiān)測技術(shù)、發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測技術(shù)、生物行為反應(yīng)監(jiān)測技術(shù)以及動物監(jiān)測技術(shù),在水環(huán)境監(jiān)測中,應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況合理選擇具體的生物監(jiān)測技術(shù),確保其適用性和合理性,這樣才能更加高效、準(zhǔn)確的判斷出水體污染情況。

        參考文獻(xiàn)

        [1]劉允,解鑫.水體生物毒性檢測技術(shù)研究進(jìn)展綜述[J].凈水技術(shù),2013,32(5):5-10.

        [2]王亞星,羅湘南,劉瀟等.水環(huán)境中生物毒性污染物檢測技術(shù)的應(yīng)用[J].河北企業(yè),2015,(5):136-138.

        [3]馬原.生物監(jiān)測在水環(huán)境中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2016,(12):105-105.endprint

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