摘要：在水環(huán)境監(jiān)測中，生物監(jiān)測的應用可明確環(huán)境脅迫效應，為水環(huán)境管理提供全面參考資料，有助于水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的改善。基于此，文章將水環(huán)境生物監(jiān)測為研究對象，從生物監(jiān)測現狀入手，分析其發(fā)展方向，并結合水環(huán)境生物監(jiān)測工作實踐，論述其核心技術，為水環(huán)境生物監(jiān)測的合理應用提供幫助。

　　關鍵詞：水環(huán)境;生物監(jiān)測;發(fā)展方向;核心技術

　　在生態(tài)文明建設深化推進背景下，水環(huán)境管理要求增多，在原本水質達標的基礎上，要求水環(huán)境保持生態(tài)健康。為實現該目標，環(huán)境監(jiān)測人員應采取生物監(jiān)測技術，實現水環(huán)境的生態(tài)管理。但和水質理化監(jiān)測技術相比，生物監(jiān)測技術仍存在一定不足，需明確其未來發(fā)展方向，大力推廣核心技術。

　　1 水環(huán)境生物監(jiān)測的發(fā)展方向

　　1.1 水環(huán)境生物監(jiān)測現狀

　　在水環(huán)境生物監(jiān)測中，監(jiān)測項目包括水生生物群落、微生物衛(wèi)生學、生態(tài)毒理、環(huán)境毒理、生物殘毒與生物標志物等，監(jiān)測項目較多，監(jiān)測標準比較復雜，對監(jiān)測人員的專業(yè)水平要求較高。在此基礎上，水環(huán)境生物監(jiān)測存在一定困難，主要體現在以下幾點：

　　1.1.1 缺乏重視

　　因傳統(tǒng)水環(huán)境監(jiān)測以理化指標為主，在生態(tài)發(fā)展的當下，部分監(jiān)測人員缺乏對生物監(jiān)測的重視，仍將生物指標看作是輔助理化監(jiān)測的內容，且在生物監(jiān)測中，監(jiān)測內容均圍繞水環(huán)境污染，并未覆蓋水環(huán)境管理的生物完整性、生態(tài)系統(tǒng)等內容。

　　1.1.2 生物監(jiān)測體系不完善

　　雖然我國已頒布多項與環(huán)境生物監(jiān)測相關的政策法規(guī)，但在實際應用中，并未構建完善生物監(jiān)測體系，如物種分類存在盲區(qū)、QA/QC力度偏低等，不能為環(huán)境管理提供有效幫助[1]。同時，在生態(tài)文明建設背景下，水環(huán)境管理內容更為多元，需生物監(jiān)測提供支持，但因不完善的生物監(jiān)測體系，相關監(jiān)測技術并未滿足管理需求。

　　1.2 發(fā)展方向與建議

　　結合水環(huán)境生物監(jiān)測現狀，其未來發(fā)展方向應涵蓋以下內容：

　　1.2.1 提高對生物指標的重視

　　環(huán)境監(jiān)測從業(yè)者應認識到生物指標的重要性，明確生物指標能夠準確呈現環(huán)境真實、客觀狀況，結合水環(huán)境管理需求，制定針對性生物學目標，將生物監(jiān)測上升至頂層設計高度，提高生物監(jiān)測的法律地位，將水環(huán)境管理從傳統(tǒng)的污染物管理發(fā)展為生態(tài)目標管理，在監(jiān)測水環(huán)境污染物指標的同時，進行生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境脅迫效應、生物完整性等指標的分析，豐富水環(huán)境生物監(jiān)測的理論，為體系與技術創(chuàng)新奠定基礎。

　　1.2.2 構建完善生物監(jiān)測體系

　　監(jiān)測人員應將監(jiān)測問題、監(jiān)測發(fā)展趨勢為導向，完善生物監(jiān)測指標體系，創(chuàng)新生物監(jiān)測技術，完善QA/QC等傳統(tǒng)技術，引進快速監(jiān)測、生物傳感器等新技術，結合水環(huán)境管理需求，開展針對性生物監(jiān)測[2]。細化來說，對于總量管理，生物監(jiān)測應為管理者提供減排措施、生態(tài)效應等信息，評估污染物減排措施的應用效果;對于流域管理，生物監(jiān)測應為管理者提供水體生態(tài)特征數值，呈現更全面科學的水生態(tài)信息，便于生態(tài)功能分區(qū);對于風險管理，生物監(jiān)測應為管理者提供生物毒性、生物群落演替相關信息，保障應急事件的及時響應及短期、中期、長期預警，有效控制水環(huán)境污染風險，構建良好水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng);對于生態(tài)管理，生物監(jiān)測應為管理者提供各類生物學指標，便于管理者構建水環(huán)境生態(tài)指標體系，為水環(huán)境生物監(jiān)測提供幫助。

　　2 水環(huán)境生物監(jiān)測的核心技術

　　在明確水環(huán)境生物監(jiān)測發(fā)展方向的基礎上，監(jiān)測人員應掌握生物監(jiān)測的核心技術，切實發(fā)揮生物監(jiān)測的重要作用，為水環(huán)境管理提供全面、真實的信息，提高水環(huán)境管理水平，推動水生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。就目前水環(huán)境生物監(jiān)測工作而言，核心技術包括以下幾項：

　　2.1 水生生物監(jiān)測技術

　　就生物學角度而言，因生長條件與周期等因素差異，不同水生生物在時間和空間上的分布不同，使其具備分布不均勻特征。在此基礎上，監(jiān)測人員不可利用傳統(tǒng)理化監(jiān)測理念開展生物監(jiān)測，應明確生物監(jiān)測核心領域，應用針對性監(jiān)測技術，實現水生生物的精準監(jiān)測。

　　以生物群落監(jiān)測為例，結合監(jiān)測工作提出的點位布設、不同生物的差異化采樣、樣品質量保障等要求，監(jiān)測人員可引進流式細胞術，進行生物群落的在線監(jiān)測，實現生物識別、計數及生物量研究等功能。在實際監(jiān)測中，監(jiān)測人員可利用流式細胞儀進行水環(huán)境浮游生物種類的鑒定，實時掌握區(qū)域水環(huán)境的種群變化，對于特殊區(qū)域，可設定監(jiān)測閾值，進行水華預警，實現水環(huán)境的智能化管理。目前水環(huán)境生物監(jiān)測常用的流式細胞儀包括FlowCAM流式細胞攝像系統(tǒng)、CytoSub水下浮游植物在線監(jiān)測流式細胞儀等，但這類設備投入成本較高，行業(yè)工作者應加強研發(fā)，結合我國水環(huán)境特點，開發(fā)出適用于我國水環(huán)境生物監(jiān)測的流式細胞儀，提高水環(huán)境生物監(jiān)測水平。

　　2.2 生物完整性監(jiān)測技術

　　因我國各地區(qū)地理條件不同，水環(huán)境差異較大，不能實施統(tǒng)一生物評價標準，環(huán)境監(jiān)測人員在開展生物完整性監(jiān)測時，應結合地區(qū)特點，構建針對性水環(huán)境生物評價標準，評估區(qū)域水環(huán)境生物完整性。通常來說，生物完整性用IBI指數表示，該指標具備綜合性特征，包括兩項含義，其一是不同生物類群同一指標的總和;其二是同個生物類群內不同指標的總和，可有效體現區(qū)域水環(huán)境生物的狀況，為水環(huán)境管理提供參考資料。

　　同時，在開展生物完整性監(jiān)測前，監(jiān)測人員應做好以下四項工作：(1)合理選擇參考點位，保障IBI指數計算的合理性;(2)對初選指標進行冗余度分析，確保生物類群指標具備獨立性，避免IBI指數的計算存在偏差;(3)分析人類干擾梯度，保障IBI指數計算的準確性，使監(jiān)測結果更具說服力;(4)分析備選指標關聯性，保障指標選取的合理性，使其更貼合生態(tài)分區(qū)特征，保障IBI指數的科學性[3]。

　　2.3 綜合毒性監(jiān)測技術

　　監(jiān)測人員可借鑒EPA毒性指標、毒性削減評價TRE等標準規(guī)范，結合我國水環(huán)境特點，明確水環(huán)境生物監(jiān)測的綜合毒性指標，對于不同受試生物，采用不同生物監(jiān)測技術。目前常用的綜合毒性監(jiān)測技術有以下幾種：

　　2.3.1 發(fā)光細菌監(jiān)測技術

　　監(jiān)測人員可利用費氏弧菌等發(fā)光細菌在不同水環(huán)境的發(fā)光強度變化，評估水環(huán)境中急性生物的毒性。該生物監(jiān)測技術具有精度高、監(jiān)測便捷、適用范圍廣等優(yōu)勢，將其與現代光電監(jiān)測技術、智能控制系統(tǒng)配合應用，可研發(fā)水質綜合毒性智能監(jiān)測系統(tǒng)，縮短發(fā)光細菌監(jiān)測時間，在半小時內即可獲得監(jiān)測結果，有助于水環(huán)境管理效率與質量的提升。

　　2.3.2 硝化細菌監(jiān)測技術

　　在不同水環(huán)境下，硝化細菌的呼吸或代謝速率有所不同，監(jiān)測人員可利用該原理進行綜合毒性監(jiān)測。目前硝化細菌監(jiān)測技術原理分為兩類，其一，針對硝化細菌在有毒環(huán)境和無毒環(huán)境下對氨根的不同利用程度，獲得水環(huán)境的綜合毒性指標;其二，針對硝化細菌在水環(huán)境內的溶解氧消耗量，獲得綜合毒性指標。溶解氧量越少，毒性越強。在綜合毒性監(jiān)測中，硝化細菌監(jiān)測技術的靈敏度較高，監(jiān)測速度快，可在3-15min內完成監(jiān)測。

　　2.3.3 活性污泥監(jiān)測技術

　　該監(jiān)測技術與硝化細菌監(jiān)測技術原理類似，可通過活性污泥在水環(huán)境內的溶解氧消耗量，獲得綜合毒性指標。但因活性污泥的組成相對復雜，本身含有一定量的有毒有害物質，該方法不適用于生活飲用水或污染較小的水源監(jiān)測，在重度污染水環(huán)境監(jiān)測中應用較為廣泛。

　　2.4 微生物衛(wèi)生學指標監(jiān)測技術

　　在水環(huán)境生物監(jiān)測中，微生物衛(wèi)生學指標通常用于水源或生活飲用水的生物監(jiān)測，評估其是否滿足安全飲用水要求。基于微生物學性狀及食品安全要求，微生物衛(wèi)生學指標包括細菌總數、大腸菌群及致病菌。其中，細菌總數是指將1mL水樣接種于普通營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基中，于36℃溫度培養(yǎng)48h，監(jiān)測其生長的細菌菌落數量;糞大腸菌群是大腸菌群其中的一個指標，可通過多管發(fā)酵法、酶底物法或紙片法等方法來監(jiān)測糞大腸菌群，將監(jiān)測數值與相關質量標準或規(guī)范標準值進行對比，評估水源及生活飲用水的微生物衛(wèi)生學指標是否合理。

　　另外，在水環(huán)境生物監(jiān)測中，監(jiān)測人員也可利用指示生物，評估水環(huán)境的生態(tài)狀況，提高水環(huán)境評價的準確性，使水環(huán)境管理更具針對性及科學性。在利用指示生物開展水環(huán)境生物監(jiān)測時，指示生物及監(jiān)測點的選擇為重點。

　　3 結論

　　在水環(huán)境生物監(jiān)測發(fā)展中，應提高對生物監(jiān)測的重視，構建完善生物監(jiān)測體系;在水環(huán)境生物監(jiān)測實踐中，監(jiān)測人員應結合監(jiān)測要求，選擇合適的監(jiān)測技術，進行水生生物監(jiān)測、生物完整性監(jiān)測、綜合毒性監(jiān)測及微生物衛(wèi)生學指標監(jiān)測，為水環(huán)境管理提供有效參考，實現良好水生態(tài)系統(tǒng)的建設。

　　參考文獻

　　[1]陳宇.生物監(jiān)測技術在水環(huán)境工程中的應用及研究[J].環(huán)境與發(fā)展，2020，32(08)：161+163.

　　[2]張鴿，李駿，紀海婷，等.生物監(jiān)測技術在水環(huán)境監(jiān)測中的運用探索[J].環(huán)境與發(fā)展，2020，32(08)：170+172.

　　[3]李培.水環(huán)境污染監(jiān)測中的生物監(jiān)測探討[J].低碳世界，2020，10(07)：31-32.

　　[4]劉思曼，王丹彤，楊曉玲，等.西江流域肇慶段水環(huán)境污染應急管理體系構建[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2019(10)：123-125.

　　作者：季曄鑫

　　推薦閱讀：微生物學免疫學進展雜志數據庫收錄情況