前言
新经济形态下,我国坚持走绿色可持续发展道路。在社会经济建设和发展中,人们强调对自然环境的监测和污染控制。水环境监测是自然环境保护工作的重要组成部分。在掌握水资源分布和水污染状况的基础上,实现水源的高效保护和利用,满足社会生产和人民生活用水需求。但在传统的监测模式下,受监测方式等因素的影响,水环境监测的效率、灵敏度和准确性都不高,给后期的保护工作带来了诸多障碍。新时代,生物技术在水环境监测中的广泛应用,有效改变了水环境监测模式,提高了水环境监测的效率和质量。
一.水环境生物监测原理优势
1.水环境生物监测原理
生物监测技术是一种全新的监测方法。在这种监测体系下,天然水域生态环境中存在的各种微生物之间存在相互制约和平衡的关系。在社会生活和生产中,如果关系链中的某个环节受损,关系链中的其他环节也会发生相应的变化和反应。基于这种变化,可以实现对水中污染物种类和污染程度的分析[1]。从水环境污染的角度来看,污染物对生物体的影响是通过分子的形式逐步实现的,而且这种影响会从生物链的最底层一直延伸到最高。在水生生物监测中,实施和完善监督制度,可以为水环境监测的发展提供良好的工作环境。需要指出的是,水环境生物监测技术具有长期、连续、动态的特点。它可以从生物细胞和分子的层面分析和评价整个生物系统的变化。环境污染的清理提供了可靠的依据。
二.生物技术在水环境监测中的应用要点
1.水环境微生物监测
作为较早发展起来的水环境监测方法,微生物群落监测可以分析计算微生物分布指数。通过实际分析计算结果,可以实现对水污染的有效评估。从监测过程来看,微生物对水环境变化高度敏感,其整体监测效益更为突出。现阶段,在水环境毒性监测中,微生物监测方法得到广泛应用。在新时代,采用该方法时,应增加对绿杆菌、放线菌、变形菌、拟杆菌、酸杆菌等微生物的有效监测,进而系统分析微生物群落类型、结构和分布。均匀的细菌丰度,用于有效监测水环境中的毒性特征[2]。
2.水环境发光细菌法监测
发光细菌法是一种较为成熟的水环境生物监测方法,可操作性高,适应性广。使用发光细菌法进行水环境监测可以实现对大部分污染物的有效监测。就发光细菌而言,它们含有荧光素、荧光素酶和ATP等发光元素。在有氧条件下,发光细菌会与细胞分化,产生相对较弱的荧光。细菌的发光强度呈负相关。基于此特征,可以实现对水肿污染物毒性的有效分析。现阶段,在水环境发光菌监测方法中,人们会以转基因发光菌为指标。该方法可以建立一种高效监测污染物遗传毒性的工作模式。基于这种监控模式,人们可以在相对较短的时间内使用它。获得水毒性评价结果,实现水环境污染的有效控制[3]。
3.生物行为反应监测法
在水环境生物监测中,生物行为反应监测方法主要是对生物反应行为进行分析,根据相应的行为结果对水体污染情况进行评价,确定水中污染物的浓度。当水中污染物超过安全浓度时,会发出安全警告,有利于监测人员完成对水环境的监测和评价。在实际监测中,鱼类和水蚤是比较常用的指示生物;此外,斑马鱼还可用于监测水生环境中的生物行为反应。斑马鱼本身是淡水鱼,对水质要求很高。当水体受到污染时,会产生较大的应激反应。一些研究表明,利用斑马鱼监测水环境,可以有效监测水中的重金属污染。重金属污染物对斑马鱼的影响主要表现在毒性和过氧化氢酶活性上。其中,Cu2+、Cd2+和Cr6+的影响更强。
新时期,针对生物行为反应监测,人们还涉及出了智能水质毒性监测系统,通过该系统,人们能对水中的指示生物进行24h监测,这样确保了只是生物活动轨迹监测的持续性,当水中指示生物行为异常时,即可知道水中污染物超标,此时发出监测预警,可为后期治理提供有效支撑。
电化学生物传感器也是一种较为新颖的水环境生物监测技术,其将生物技术与电子监测技术进行融合,实现了水环境的有效监测。从实际监测过程来看,该方法在酶、抗体、激素等方面监测中效果突出,对于水环境污染程度的评估较为准确,值得推广应用。
三.水污染治理常用的生物修复技术
1.微生物强化技术
微生物强化技术利用微生物的降解能力对水体中的污染物进行处理,有效降低水体中污染物的浓度,改善水质。在生存和繁殖的过程中,一些微生物可以消化水中的污染物,最终使水环境恢复正常。为了使微生物在水环境中更好地繁殖,一般采用曝气增氧技术,提高水体含氧量,为微生物创造良好的生存环境,从而提高其整体减污能力,增强水体的自净化能力。微生物强化技术虽然具有一定的应用价值,但也存在成本高、能耗高等缺陷。
2.生态净化技术
生态净化技术是指因地制宜,利用当地特色生物,利用人工湿地、生态浮岛、水生植物栽培等方法,形成由土壤、植物和微生物组成的生态系统,利用植物、微生物等进行降解。吸收消化 可去除水体中的氮、磷及有机污染物,使水体环境得到改善。研究表明,碳纤维具有很强的生物亲和性和吸附功能,可以有效去除水中的颗粒物,改善水质。
3.水生植被恢复技术
水生植被恢复技术是指在水中种植浮叶植物、沉水植物或是挺水植物,利用植物的新陈代谢作用净化水体,让水环境恢复健康状态。合理应用水生植被恢复技术,能使水体中的悬浮物沉淀下来,减小上层水体与下层水体的扰动,让水环境中的底泥得到氧化,让水质恢复澄澈。
4.人工湿地技术
人工湿地是人工构建的生态系统,主要包括微生物、植物和基质。人工湿地的主要功能是沉淀、吸附、微生物分解和氧化还原。人们可以根据待处理区域的实际情况,合理构建人工湿地系统,减少水污染,恢复水环境健康。在人工湿地系统中,植物发挥着重要作用,是净化水体、恢复水质的最重要物质。人工湿地系统利用植物根系吸附水体中的污染物,然后对其进行降解转化,为微生物创造了良好的生存和繁殖空间。之后,微生物发挥自身的降解作用,进一步净化水体,从而获得最佳的处理效果。人工湿地建设时,一般采用松散多孔的天然材料,如硅藻土、沸石等。此类材料不仅适合植物和微生物的生长繁殖,还能吸附水体中的污染物,处理效果理想。
四.结论
生物监测技术对水环境监测的发展产生了重大影响。新时代,人们只有充分认识到水环境生物监测技术的应用原理和优势,再结合生物监测技术的应用现状,加大对其在水环境监测中的技术点的把控,从而实现生物技术和水环境监测的高效整合,将提高生物监测技术的应用水平,保障水环境监测质量,促进社会经济和生态的可持续发展。
参考文献:
[1]曹颖.浅谈生物技术在水环境监测中的应用[J].中外企业家,2019,636(10).
[2]梁其林.水环境监测中生物监测技术的应用及发展前景[J].资源节约与环保,2019(6).
[3]王赛宁,王伦,刘盼.生物技术在环境监测中的重要应用要点探讨[J].建筑工程技术与设计,2018(7).