現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

張玉麗

（江蘇省句容市袁巷路環(huán)境監(jiān)測(cè)站江蘇句容212400）

現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

張玉麗

（江蘇省句容市袁巷路環(huán)境監(jiān)測(cè)站江蘇句容212400）

本文概述了現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)涵及其常見(jiàn)形式，接著以生物傳感技術(shù)、基因探針與PCR技術(shù)、生物酶技術(shù)、生物芯片技術(shù)為例分析了其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用。

現(xiàn)代生物技術(shù)；環(huán)境監(jiān)測(cè)；應(yīng)用

引言

隨著國(guó)家對(duì)生物技術(shù)的投入比重加大，生物技術(shù)研究與應(yīng)用獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，不少成熟的技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到社會(huì)生活中的各個(gè)領(lǐng)域，環(huán)境監(jiān)測(cè)是現(xiàn)代生物監(jiān)測(cè)應(yīng)用得比較多的領(lǐng)域之一，其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用既有效壓縮了環(huán)境監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)成本，提升了環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)際水平。

1 現(xiàn)代生物技術(shù)內(nèi)涵及常見(jiàn)形式

現(xiàn)代生物技術(shù)，也稱(chēng)生物工程，是現(xiàn)代生物科學(xué)與工程技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，有著很強(qiáng)的實(shí)用性，服務(wù)于資源的有效開(kāi)發(fā)與利用?，F(xiàn)代生物技術(shù)具有兩項(xiàng)基本特征，首先，理論基礎(chǔ)深厚，涵蓋生物學(xué)、微生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)以及免疫學(xué)等多種理論；其次，跨學(xué)科屬性明顯，現(xiàn)代生物技術(shù)與微電子、計(jì)算機(jī)、化學(xué)等多門(mén)學(xué)科聯(lián)系密切，根據(jù)其應(yīng)用范圍可以分為環(huán)境生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)等多個(gè)門(mén)類(lèi)。

2 現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

2.1 生物傳感技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)傳感器中敏感元件的不同，生物傳感器可以分為五種基本類(lèi)型，諸如酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器等，可以廣泛地應(yīng)用在大氣及水體的監(jiān)測(cè)中。就以大氣監(jiān)測(cè)為例，以自養(yǎng)微生物以及氧電極所制成的電位傳感器可以監(jiān)測(cè)大氣中的溫室氣體含量，當(dāng)然，以其他元素制成的傳感器，對(duì)二氧化硫等有害氣體的監(jiān)測(cè)也有著非常不錯(cuò)的作用。而在水體的監(jiān)測(cè)中，生物傳感技術(shù)既可以監(jiān)測(cè)水體中的有機(jī)磷、酚、生化需氧量等，也可以監(jiān)測(cè)水體中的赤潮、持久性的有機(jī)污染物等。舉例而言，葉綠素a可以監(jiān)測(cè)水體中赤潮及水華現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)而對(duì)水質(zhì)展開(kāi)測(cè)評(píng)，而已葉綠素a為核心的自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀則是生物傳感技術(shù)的重要產(chǎn)品。不僅如此，生物傳感技術(shù)制備的監(jiān)測(cè)儀還具備持續(xù)、快速的監(jiān)測(cè)特征，應(yīng)用前景非常廣闊。

2.2 基因探針與PCR技術(shù)的應(yīng)用

在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，水體監(jiān)測(cè)是最為重要的內(nèi)容，然而，在實(shí)際的監(jiān)測(cè)中，無(wú)論是自然水體樣本還是污水樣本，其受病原體或者化學(xué)類(lèi)污染物的污染程度及污染來(lái)源的監(jiān)測(cè)一直以來(lái)都是難點(diǎn)所在。不同的微生物病原體在致病劑量上有所不同，如何確定病原體的種類(lèi)以及數(shù)量對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)而言至關(guān)重要，對(duì)此，PCR技術(shù)以及基因探針技術(shù)有著很好的應(yīng)用價(jià)值。PCR技術(shù)在DNA損傷的分析上有著非常獨(dú)特的價(jià)值，能夠在分子水平上分析DNA損傷并監(jiān)測(cè)病原體，而DNA損傷作為一種客觀指標(biāo)，正是評(píng)價(jià)污染物遺傳毒性所不可或缺的內(nèi)容。PCR有多重PCR、實(shí)時(shí)定量PCR等多個(gè)種類(lèi)，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊。而DNA探針作為一種DNA片段，能夠與待測(cè)基因進(jìn)行特異性互補(bǔ)并產(chǎn)生雜交信號(hào)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)中已經(jīng)有所應(yīng)用，并取得了較為顯著的成果，比如在水體中大腸桿菌的監(jiān)測(cè)應(yīng)用中就是顯證。當(dāng)前，兩種技術(shù)在應(yīng)用中出現(xiàn)了合流的趨勢(shì)。

2.3 生物酶技術(shù)的應(yīng)用

生物酶技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用地較多的一種技術(shù)類(lèi)型，這和生物酶技術(shù)獨(dú)特的環(huán)境監(jiān)測(cè)效果以及相對(duì)低廉的環(huán)境監(jiān)測(cè)費(fèi)用有著很大的關(guān)聯(lián)。生物酶技術(shù)能夠降低微生物的生存要求，將微生物與酶有效結(jié)合起來(lái)，從而促進(jìn)各種污染物的降解，凈化環(huán)境。與其他生物技術(shù)相比，其應(yīng)用范圍上更加廣泛，各環(huán)境污染領(lǐng)域都可以根據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)際需要針對(duì)性地應(yīng)用生物酶技術(shù)，且生物酶技術(shù)在設(shè)備環(huán)境上的要求較低，能夠降低生物技術(shù)應(yīng)用的前提投入。就以生物酶技術(shù)在某城市的生活污水處理廠中的應(yīng)用為例。生活污水處理廠中的污水總量共2.0t，有異味，顏色呈黑色，樣本監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示除氯化物外，各項(xiàng)污染均嚴(yán)重超標(biāo)，具體如下表：

表1 污水處置前的監(jiān)測(cè)結(jié)果（mg/L）

從上表可知，污水樣本各項(xiàng)指標(biāo)均超出國(guó)家限定標(biāo)準(zhǔn)，尤其是硫化物，更是高出國(guó)家指標(biāo)的12.5倍，經(jīng)生物酶藥劑用藥一周后，環(huán)保部門(mén)再對(duì)樣本進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。

表2 污水處置后的監(jiān)測(cè)結(jié)果（mg/L）

2.4 生物芯片技術(shù)的應(yīng)用

生物芯片技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)與芯片技術(shù)的融合，芯片技術(shù)主要體現(xiàn)在常用硅片做固相支持物以及在制備環(huán)節(jié)中模擬計(jì)算機(jī)芯片的制備技術(shù)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用前景也非?？捎^。目前，承載生物芯片技術(shù)的載體主要為基因芯片、組織芯片以及蛋白質(zhì)芯片，不同的芯片載體盡管在形態(tài)上有所不同，但在準(zhǔn)確、快速、自動(dòng)監(jiān)測(cè)不同基因表達(dá)情形乃至環(huán)境對(duì)各基因的具體影響上卻都有著非常不錯(cuò)的效能。生物芯片技術(shù)以詳細(xì)分析細(xì)胞基因組為工作原理，進(jìn)而精準(zhǔn)地篩選出DNA的多變性變化以及突變過(guò)程，以此反饋出環(huán)境污染的具體情形，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)監(jiān)測(cè)環(huán)境污染的目標(biāo)。生物芯片技術(shù)的研究與利用尚處于初始階段，很多技術(shù)尚不成熟，但隨著科研條件的不斷改善以及研發(fā)成果的日益普及，生物芯片技術(shù)將會(huì)得到更為有效的應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)研究的不斷深入以及技術(shù)應(yīng)用的日漸成熟，現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用也取得了非常不錯(cuò)的成就，并且朝著更深層次的方向發(fā)展與深化，在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)內(nèi)，現(xiàn)代生物仍將持續(xù)發(fā)展，并為環(huán)境監(jiān)測(cè)做出更加重要的貢獻(xiàn)。

[1]劉利.淺談現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用[J].低碳世界，2016（07）：5-6

[2]孫建偉.解析環(huán)境檢測(cè)中現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用[J].科技視界，2014（06）：243

張玉麗（1982.4-），女，山東海陽(yáng)人，漢，本科，工程師，研究方向：環(huán)境保護(hù)。