水环境生物监测的发展方向与核心技术

　　摘要：在水环境监测中，生物监测的应用可明确环境胁迫效应，为水环境管理提供全面参考资料，有助于水环境生态系统的改善。基于此，文章将水环境生物监测为研究对象，从生物监测现状入手，分析其发展方向，并结合水环境生物监测工作实践，论述其核心技术，为水环境生物监测的合理应用提供帮助。

　　关键词：水环境;生物监测;发展方向;核心技术

　　在生态文明建设深化推进背景下，水环境管理要求增多，在原本水质达标的基础上，要求水环境保持生态健康。为实现该目标，环境监测人员应采取生物监测技术，实现水环境的生态管理。但和水质理化监测技术相比，生物监测技术仍存在一定不足，需明确其未来发展方向，大力推广核心技术。

　　1 水环境生物监测的发展方向

　　1.1 水环境生物监测现状

　　在水环境生物监测中，监测项目包括水生生物群落、微生物卫生学、生态毒理、环境毒理、生物残毒与生物标志物等，监测项目较多，监测标准比较复杂，对监测人员的专业水平要求较高。在此基础上，水环境生物监测存在一定困难，主要体现在以下几点：

　　1.1.1 缺乏重视

　　因传统水环境监测以理化指标为主，在生态发展的当下，部分监测人员缺乏对生物监测的重视，仍将生物指标看作是辅助理化监测的内容，且在生物监测中，监测内容均围绕水环境污染，并未覆盖水环境管理的生物完整性、生态系统等内容。

　　1.1.2 生物监测体系不完善

　　虽然我国已颁布多项与环境生物监测相关的政策法规，但在实际应用中，并未構建完善生物监测体系，如物种分类存在盲区、QA/QC力度偏低等，不能为环境管理提供有效帮助[1]。同时，在生态文明建设背景下，水环境管理内容更为多元，需生物监测提供支持，但因不完善的生物监测体系，相关监测技术并未满足管理需求。

　　1.2 发展方向与建议

　　结合水环境生物监测现状，其未来发展方向应涵盖以下内容：

　　1.2.1 提高对生物指标的重视

　　环境监测从业者应认识到生物指标的重要性，明确生物指标能够准确呈现环境真实、客观状况，结合水环境管理需求，制定针对性生物学目标，将生物监测上升至顶层设计高度，提高生物监测的法律地位，将水环境管理从传统的污染物管理发展为生态目标管理，在监测水环境污染物指标的同时，进行生态系统、环境胁迫效应、生物完整性等指标的分析，丰富水环境生物监测的理论，为体系与技术创新奠定基础。

　　1.2.2 构建完善生物监测体系

　　监测人员应将监测问题、监测发展趋势为导向，完善生物监测指标体系，创新生物监测技术，完善QA/QC等传统技术，引进快速监测、生物传感器等新技术，结合水环境管理需求，开展针对性生物监测[2]。细化来说，对于总量管理，生物监测应为管理者提供减排措施、生态效应等信息，评估污染物减排措施的应用效果;对于流域管理，生物监测应为管理者提供水体生态特征数值，呈现更全面科学的水生态信息，便于生态功能分区;对于风险管理，生物监测应为管理者提供生物毒性、生物群落演替相关信息，保障应急事件的及时响应及短期、中期、长期预警，有效控制水环境污染风险，构建良好水环境生态系统;对于生态管理，生物监测应为管理者提供各类生物学指标，便于管理者构建水环境生态指标体系，为水环境生物监测提供帮助。

　　2 水环境生物监测的核心技术

　　在明确水环境生物监测发展方向的基础上，监测人员应掌握生物监测的核心技术，切实发挥生物监测的重要作用，为水环境管理提供全面、真实的信息，提高水环境管理水平，推动水生态系统可持续发展。就目前水环境生物监测工作而言，核心技术包括以下几项：

　　2.1 水生生物監测技术

　　就生物学角度而言，因生长条件与周期等因素差异，不同水生生物在时间和空间上的分布不同，使其具备分布不均匀特征。在此基础上，监测人员不可利用传统理化监测理念开展生物监测，应明确生物监测核心领域，应用针对性监测技术，实现水生生物的精准监测。

　　以生物群落监测为例，结合监测工作提出的点位布设、不同生物的差异化采样、样品质量保障等要求，监测人员可引进流式细胞术，进行生物群落的在线监测，实现生物识别、计数及生物量研究等功能。在实际监测中，监测人员可利用流式细胞仪进行水环境浮游生物种类的鉴定，实时掌握区域水环境的种群变化，对于特殊区域，可设定监测阈值，进行水华预警，实现水环境的智能化管理。目前水环境生物监测常用的流式细胞仪包括FlowCAM流式细胞摄像系统、CytoSub水下浮游植物在线监测流式细胞仪等，但这类设备投入成本较高，行业工作者应加强研发，结合我国水环境特点，开发出适用于我国水环境生物监测的流式细胞仪，提高水环境生物监测水平。

　　2.2 生物完整性监测技术

　　因我国各地区地理条件不同，水环境差异较大，不能实施统一生物评价标准，环境监测人员在开展生物完整性监测时，应结合地区特点，构建针对性水环境生物评价标准，评估区域水环境生物完整性。通常来说，生物完整性用IBI指数表示，该指标具备综合性特征，包括两项含义，其一是不同生物类群同一指标的总和;其二是同个生物类群内不同指标的总和，可有效体现区域水环境生物的状况，为水环境管理提供参考资料。

　　同时，在开展生物完整性监测前，监测人员应做好以下四项工作：(1)合理选择参考点位，保障IBI指数计算的合理性;(2)对初选指标进行冗余度分析，确保生物类群指标具备独立性，避免IBI指数的计算存在偏差;(3)分析人类干扰梯度，保障IBI指数计算的准确性，使监测结果更具说服力;(4)分析备选指标关联性，保障指标选取的合理性，使其更贴合生态分区特征，保障IBI指数的科学性[3]。

　　2.3 综合毒性监测技术

　　监测人员可借鉴EPA毒性指标、毒性削减评价TRE等标准规范，结合我国水环境特点，明确水环境生物监测的综合毒性指标，对于不同受试生物，采用不同生物监测技术。目前常用的综合毒性监测技术有以下几种：

　　2.3.1 发光细菌监测技术

　　监测人员可利用费氏弧菌等发光细菌在不同水环境的发光强度变化，评估水环境中急性生物的毒性。该生物监测技术具有精度高、监测便捷、适用范围广等优势，将其与现代光电监测技术、智能控制系统配合应用，可研发水质综合毒性智能监测系统，缩短发光细菌监测时间，在半小时内即可获得监测结果，有助于水环境管理效率与质量的提升。

　　2.3.2 硝化细菌监测技术

　　在不同水环境下，硝化细菌的呼吸或代谢速率有所不同，监测人员可利用该原理进行综合毒性监测。目前硝化细菌监测技术原理分为两类，其一，针对硝化细菌在有毒环境和无毒环境下对氨根的不同利用程度，获得水环境的综合毒性指标;其二，针对硝化细菌在水环境内的溶解氧消耗量，获得综合毒性指标。溶解氧量越少，毒性越强。在综合毒性监测中，硝化细菌监测技术的灵敏度较高，监测速度快，可在3-15min内完成监测。

　　2.3.3 活性污泥监测技术

　　该监测技术与硝化细菌监测技术原理类似，可通过活性污泥在水环境内的溶解氧消耗量，获得综合毒性指标。但因活性污泥的组成相对复杂，本身含有一定量的有毒有害物质，该方法不适用于生活饮用水或污染较小的水源监测，在重度污染水环境监测中应用较为广泛。

　　2.4 微生物卫生学指标监测技术

　　在水环境生物监测中，微生物卫生学指标通常用于水源或生活饮用水的生物监测，评估其是否满足安全饮用水要求。基于微生物学性状及食品安全要求，微生物卫生学指标包括细菌总数、大肠菌群及致病菌。其中，细菌总数是指将1mL水样接种于普通营养琼脂培养基中，于36℃温度培养48h，监测其生长的细菌菌落数量;粪大肠菌群是大肠菌群其中的一个指标，可通过多管发酵法、酶底物法或纸片法等方法来监测粪大肠菌群，将监测数值与相关质量标准或规范标准值进行对比，评估水源及生活饮用水的微生物卫生学指标是否合理。

　　另外，在水环境生物监测中，监测人员也可利用指示生物，评估水环境的生态状况，提高水环境评价的准确性，使水环境管理更具针对性及科学性。在利用指示生物开展水环境生物监测时，指示生物及监测点的选择为重点。

　　3 结论

　　在水环境生物监测发展中，应提高对生物监测的重视，构建完善生物监测体系;在水环境生物监测实践中，监测人员应结合监测要求，选择合适的监测技术，进行水生生物监测、生物完整性监测、综合毒性监测及微生物卫生学指标监测，为水环境管理提供有效参考，实现良好水生态系统的建设。

　　参考文献

　　[1]陈宇.生物监测技术在水环境工程中的应用及研究[J].环境与发展，2020，32(08)：161+163.

　　[2]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(08)：170+172.

　　[3]李培.水环境污染监测中的生物监测探讨[J].低碳世界，2020，10(07)：31-32.

　　[4]刘思曼，王丹彤，杨晓玲，等.西江流域肇庆段水环境污染应急管理体系构建[J].资源节约与环保，2019(10)：123-125.

　　作者：季晔鑫

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