生物监测在水环境污染监测中应用

生物监测在水环境污染监测中的应用

【摘要】本文介绍了生物监测的原理和特点，阐述了水污染的生物监测方法，探讨了水生动物水质监测上的应用。

【关键词】生物监测水污染监测应用

中图分类号：g633.91 文献标识码：a 文章编号：

一、前言

生物监测的原理和特点

利用生物的组分、个体、种群或群落对环境污染或环境变化所产生的反应，从生物学的角度，为环境质量的监测和评价提供依据的监测方法，称为生物监测。生物监测的理论基础是生态系统理论。从微观到宏观，生物监测涉及生物分子(如dna、rna、蛋白质)、细胞器(如核糖体、线粒体、叶绿体)、细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统等不同的生物学水平。污染物进入环境后，会在生态系统中的各级生物学水平上产生影响，引起生态系统固有结构和功能的变化。例如，在分子水平上，会激活或抑制酶活性，抑制dna、rna、蛋白质的合成；在细胞水平上，引起细胞膜结构和功能的改变，破坏线粒体、内质网等细胞器的结构和功能；在个体水平上，导致死亡，行为改变，抑制生长发育与繁殖等；在种群和群落水平上，引起种群数量的改变，结构和物种比例的变化。生物监测，正是利用生命有机体对污染物的种种反应，来直接地表征环境质量的好坏及所受污染的程度。

相对于理化监测，生物监测有以下特点：(1)反映长期的污染效

果。污染物对环境的危害是一个长期累积的过程，理化监测只能代表取样期间的污染情况，而生活于一定区域内的生物，却可以将长期的污染状况反映出来。(2)效果更加直接敏感。某些生物能够对一些连精密仪器都无法检测出的微量污染物产生反应，并表现出相应的受危害的效应。(3)易于富集污染物。处于生态系统中的生物，通过食物链可以把环境中的微量有毒物质予以富集，当到达该食物链末梢时，可将污染物浓度提高达数万倍。(4)监测功能更加多样化。与理化监测相比，生物监测更具多功能性，因为一种生物可以对多种污染物产生反应而表现出不同症状。(5)便于综合评价。理化监测只能检测特定条件下水环境中污染的类别和含量等，而生物监测可以反映出多种污染物在自然条件下相互作用后对生物的

综合影响，从而可以更加客观、全面地评价环境整体质量。

二、水污染的生物监测方法

1、生物指数法

生物指数是利用筛选的指示生物或生物类群与水体质量的相关性，特别是考虑它们与污染物之间的关系，从而划分不同污染程度的水体。长期以来，水生态系统中生物的结构组成以及它们在种类、数量及丰度随水污染程度而变化，这一现象受到人们的极大关注。很多研究致力于使这种变化数量化，并与水体质量建立联系，从而有效地评价和监测水污染状况。由此产生了3种生物学指数：多样性指数、相似性指数和生物指数。前两种指数是利用群落的结构和功能参数为基础建立的。

2、种类多样性指数法

种类多样性指数法是应用数理统计法求得表示生物群落的种类

和个体数量的数值，用以评价环境质量。它是定量反映生物群落结构(种类、数量)及群落中各种类组成比例变化的信息。常用的方法包括香农．韦弗多样性指数，马吉莱夫多样性指数和连续比较指数。

3、微型生物群落监测方法是应用泡沫塑料块作为人工基质来收集水体中微型生物群落，测定该群落结构与功能的各种参数，以评价水质。此外，用室内毒性试验方法，以预报工业废水和化学品对受纳水体中微型生物群落的毒性强度，为制定其安全浓度和最高允许浓度提出群落级水平的基准。它适用于采用原生动物、藻类对水质进行监测，是群体水平上的、连续的生物检测。

4、生物毒性试验

生物毒性试验又称生物测试，它是利用生物受到污染物质的毒害所产生的生理机能等变化测试污染状况的方法，分为静水式生物测试和流水式生物测试。生物测试法主要应用于对

污染源的监测，采用此方法可以反映很多重要信息，如有害物质进入周围环境时其毒性如何或能否发生改变，接受系统受影响的程度如何，何种有害物质的致毒性最大以及在何条件下毒性最强，对生物的生活史能产生什么影响等。除此之外，在侦察、寻找污染物，评价环境污染程度，确定废水处理要求和监测废水处理效果，确定污染物排放标准等方面均有实用价值。

5、生物残毒测定

生物残毒测定又称水生生物法，它是指利用生物含污量进行水体监测和评价。水体中重金属、有机农药和放射性物质有时含量较低，采用常规理化法分析比较困难，而许多水生生物往往对它们有较强的富集能力。因此，根据污染物在生物体内的残留量即可推断出水体的污染程度罔。

6、生态毒理学方法

细胞分裂时染色体要进行复制，在复制过程中如果受到外界诱变因子的作用，就会产生一些游离染色体片断或染色单体，形成包膜，变成大小不等的小球体，这就是微核1982年，最早将微核试验用于鱼类，并首次证明了化学诱变剂甲基磺酸乙酯能够诱导泥荫鱼周血红细胞微核的形成。近年来，微核试验被许多国内外的学者用于化合物遗传毒性的评估和环境监测。吴甘霖在利用水花生根尖微核技术对马鞍山市废水的监测研究中，发现水花生根尖微核可作为监测水体污染的新材料。单细胞凝胶电泳，即彗星试验，也是一种通过检测dna链损伤来判别遗传毒性的技术。

四、水生动物水质监测上的应用

1、鱼类在水污染生物监测上的应用

多种淡水鱼类用于测评丙烯腈、乙腈、硫氰酸钠和二甲基甲酰胺等污染物的急性毒性。张云美等，家用洗涤剂对红剑鱼、孔雀鱼和食蚊鱼的急性毒性实验观察研究表明，含有大量洗涤剂的生活污水对鱼类的毒害作用具有持续性；查金苗，等利用日本青鲔鱼早期发育阶段暴露评估排水的急、慢性毒性和内分泌干扰效应．提出一套

利用日本青胚胎一幼鱼阶段生长、形态学改变和雌雄比例变化的指标体系评价排水的毒性和内分泌干扰效应的可行方法。经用来评价不同水处理深度工艺。指出了反渗透能去除大部分毒性物质；李莉等，通过稀有拘鲫的形态学和组织学水平研究对生活污水的可能产生的毒性效应的研究，指出了高浓度的生活污水对鱼类的早期生命阶段具有急性毒性效应，生活污水的直接排放对鱼体肝脏产生毒性效应并阻碍排污口周围一定范围内鱼的生长和性发育；谭燕等．用孔雀鱼研究三丁基锡的毒性效应。王丽萍等研究污水处理厂出水对鱼类的影响的实验得出污水处理厂出游离氨对于鱼的毒性很强，而且鲤鱼对水质游离氨毒性的敏感性高于鲫鱼。

2、蚤类在水污染生物监测上的应用

大型蚤急性毒性试验较为适合化学品污染的废水监测，也被用于监测农药污染饮用水毒性测试。潘力军等。指出大型水蚤的急性毒性测试方法可以用来检测饮用水和地表水源水中农药和无机砷的污染。

3、原生动物在水污染生物监测上的应用

李风超等应用微型生物群落监测方法，指出内源性污染对原生动物群落造成了极大的影响；李宗义用sbr反应器对啤酒废水活性污泥进行培养和驯化，通过对原生动物的生态演替规律观察，指出原生动物可以用来评价废水处理日常运作，作为物化指标的重要补充。

4、现阶段生物监测的研究趋势