生物技术在水环境监测中的应用研究
付龙龙
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付龙龙,. 生物技术在水环境监测中的应用研究[J]. 生物学报,2023.8. DOI:10.12721/ccn.2023.157073.
摘要:
随着科技的进步,新方法、新设备不断涌现,生物监测技术以其经济、准确、快速的特点在环保领域得到广泛应用。相关监测人员要充分发挥生物监测技术的操作优势,以此增强水质监测效果,进一步提高环境治理水平,减少污染水体。基于此,本文主要分析了生物技术在水环境监测中的应用。
关键词: 生物技术水生态监测应用
DOI:10.12721/ccn.2023.157073
基金资助:

引言

生物检测技术的应用,能对水环境的污染程度进行准确判断,对水环境中的有害物质、危害超标菌群进行有效监测,不但能让水环境污染判断的实际需求得以充分满足,而且也能为水环境的治理提供客观和准确的数据。微生物检测技术的合理应用,能促进水环境监测、治理的稳定、长久发展。

1水环境监测技术概述

水环境监测是控制污染、保护水质的重要手段,常规的水环境监测项目主要包括:水质(如水温、pH值、电导率等)、溶解氧量(O2)、浊度(NTU)等;生物毒性指标,如藻类生长情况、细菌繁殖情况;物理性质指标,如流速及流态;化学性质指标,如水中总有机碳含量;放射性物质,例如核素;其它,如水底地形地貌,河床地质结构,水流速度,水体自净能力,河流汇入海洋的径流量,河流长度,流域面积,季节变化,气候条件等等。这些常规项29目的检测方法很多[1]

2生物监测相关特征

生物监测是利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应阐明环境污染状况,是一种利用生物学原理和技术,通过对生物体表征和体内物质和细胞变化,来评估污染物对生物体的影响。它可以通过生物体表征变化速度判定污染物类型,也可以结合理化方法准确检测出生物体内及环境中的污染物数量。生物监测以各种生物样品为基础,以有关生态系统的理论为依据,对各种生物与环境的观测资料和现象进行了大量地监测,因而呈现出分散、复杂性、系统性、长期性等特点。它需要大量的数据、采样、模型推导等做技术支撑,是一个系统性的、复杂的监测项目。生物监测要做到科学地分析和判断,需要长时间的观察和大量的数据,需要对长期积累的数据和样本进行全面地分析,这是一项持续性的监测工作,需要很长时间才能完成。正因为它需要长期的观察和统计,所以在环境监测中的应用受到了一定的限制[2]

3生物技术在水环境监测中的应用

生物监测技术在水环境监测中的应用具有设备条件要求低、操作简便、方法容易掌握以及具有较高的经济和及时性等特点。该技术运用合理将是目前环境监测体系的重要部分,对于环境保护工作和农业生产及时止损效果明显。

3.1监测微生物群落

根据实际调查显示,水体环境中细菌等微生物的形成频率会在一定程度上决定范围内水质情况,若细菌规模较大,则证明水体污染严重,因此可通过监测微生物群落的方式来评估水体的污染程度。具体应用路径为利用聚氨酯塑料收集水体样本,之后通过数据分析与计算,获取微生物的分布指数,再将其作为水体污染的评估依据,判断环境污染状况。同时,随着我国科学技术的不断创新,微生物监测技术也得到了长足发展,衡量指标不断丰富。

3.2监测底栖动物与两栖动物

两栖类的发展和变态是一个非常复杂的过程,它的发生不仅仅是外在的改变,还有神经系统、消化系统、生殖系统的重新改造,以及肝脏的酶、血红蛋白和视网膜色素的发育。另外,两栖类在生长过程中也会受激素的影响,对化学药物所致的内分泌紊乱非常敏感。相对于其它生物,两栖类的优势在于:生命周期的特殊性;生理特征;对行为的直接响应。总之,两栖动物能很好地反映其生存环境的品质,当两栖动物没有受到干扰的时候,可以通过其特有的叫声、行为和生理指标来监测周围的环境,达到了一般的指示生物标准[3]

底栖动物与两栖动物的监测是将底栖动物与两栖动物作为指示生物,通过分析其生物反应行为,评估水体环境,并借助分析此类生物在水体环境内的形成总量,有针对性地治理水体污染。通常来说,底栖动物的水质衡量指标为群落多样性。两栖动物的监测则以生理机能的变化以及行为表现作为评估依据。将两栖动物作为指示生物可以更好地监测农药引发的水体污染现象,通过专家系统、云计算、大数据、神经元网络等一系列技术手段,打造水体污染监测网络平台,并为其配备相应的评估标准,从而更准确地分析水环境污染现象。

3.3鱼类监测

鱼类是水生态系统中的顶级消费者,某些鱼类对水体中的污染物反应出明显的生理机能和生物行为变化,通过监测这些对污染物有敏感反应的鱼类可以有效评估水污染程度。鱼类的生物监测方法主要包括以下几种:监测鱼的死亡率或污染物的半致死浓度、监测鱼的反逆水行为、监测鱼在正常水体和受污染水体中呼吸频率的变化、监测鱼的快速游泳和迂回频率、监测鱼在一定时间内的运动量降低等。目前,以鱼类为指示生物的水生态预警系统已取得了很大进步,在实践应用中显示出了巨大潜力[4]

3.4酶免疫技术

酶免疫技术原理是利用酶对抗体进行标记,根据对酶的检测筛选水体中的污染物、根据不同抗原、抗体反应特异性检测水体的污染情况,检测时利用对已知抗体免疫的生物酶,能够对水体中的污染物类型、浓度等信息准确地识别出来。

酶免疫检测是一种将生物酶和免疫学技术相结合的新型技术手段,其主要功能是通过抗原和抗体之间的特异性反应来确定环境中是否有污染物的存在。在环境监测中,通常通过酶免疫法检测环境中的污染物质,鉴定抗原,并使免疫动物获得对应的抗体。抗体和病毒之间的特异反应通常需要在哺乳动物身上完成,并用一种特殊的酶作标记,从而判断环境中是否有定向监测的污染物。

3.5生物传感器监测技术

微生物传感器技术是将生物技术与传感器技术相融后的技术,利用微生物会对水体循环污染物质活动情况作生一定的反应、利用传感器获取微生物变化的过程,通过两者结合,进而获取、检测水体的污染物信息。该技术无需进行检测物质的培养工作,一般在水样中加入标准大肠杆菌溶液,然后将检测设备的传感采集探头放入水样之中,设备于8~10min内会自动输出水质检测结果。该技术节省了多道检测工序,提高了检测的效率与质量[5]

生物传感器有五大优势:专一性强,只对特定底物产生反应,不会受浊度的影响;分析速度快,能够在1min之内获取相应结果;准确度高,相对误差可以控制在1%以内;操作系统简单,能够实现自动分析;成本较低,可以连续使用,且每次测定只需花费几分钱。部分生物传感器可以借助指示微生物培养系统的供氧状况,获取复杂的数据信息,进而指明增加产物的方向[6]

结束语

水环境监测反映水污染程度,而水生态监测反映的是水生态系统的结构、功能和质量。运用生物技术来监测水生态质量,能够根据生物种群、数量、个体及群落组成、繁育变化等特征,从微观和宏观生物学角度对水生态质量进行综合分析和评价,及时预警水质变化和生态功能衰退,进而为后续有针对性的开展水污染治理工作提供有力支撑。

参考文献:

[1]杨忠礼.简析水质环境监测中的微生物检测技术及其质量控制[J].环球市场,2019(24):393.

[2]周静.水质环境监测中的微生物检测技术及其质量控制分析[J].科学与财富,2019,11(28):198.

[3]钱梦莹,陈瑞燕.水质环境监测的微生物检测技术应用分析[J].生态环境与保护,2022,5(3):104-106.

[4]褚继菊.水质监测中的常用微生物检测技术及控制要点探析[J].地下水,2022,44(3):109-110

[5]郭丹.水环境的生物监测方法及其应用[J].皮革制作与环保科技,2021,15(24):24-25.

[6]翟赛赛,张乃文.生物技术在水环境监测中的应用[J].中国高新科技,2022,(04):122-123.

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