試論環(huán)境監(jiān)測(cè)中生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

王玉民

摘要：分析了生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)，闡述了生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用，提出了未來我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)發(fā)展的主要方向與趨勢(shì)，旨在通過科學(xué)化、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測(cè)； 生物監(jiān)測(cè)技術(shù)； 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X835

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）20011602

1引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷拓展，作為一種創(chuàng)新型的科學(xué)技術(shù)手段，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著重要的作用。生物監(jiān)測(cè)技術(shù)具有無污染、無破壞性及長(zhǎng)期性等特征，其在現(xiàn)代環(huán)境檢測(cè)中發(fā)揮著重要的作用。

2生物監(jiān)測(cè)技術(shù)概述

生物監(jiān)測(cè)從生物學(xué)的角度出發(fā)，通過分析生物個(gè)體、組分、種群及群落對(duì)環(huán)境污染或環(huán)境變化的反應(yīng)，進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)?，F(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及人口的加劇，造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題，由于環(huán)境污染形式具有多樣化的特征，相關(guān)工作人員應(yīng)采用科學(xué)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，將生物監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境污染的分析，其具有以下的優(yōu)點(diǎn)。

2.1長(zhǎng)期性

生物監(jiān)測(cè)技術(shù)中的理化檢測(cè)屬于典型的定期采樣，其檢測(cè)結(jié)果只局限于采樣期間的實(shí)際情況，生物體生活于環(huán)境之中，其可準(zhǔn)確的反應(yīng)一定時(shí)期內(nèi)環(huán)境的變化情況，因此，其也可以反應(yīng)區(qū)域內(nèi)環(huán)境污染的實(shí)際情況。

2.2綜合性

由于造成環(huán)境污染的原因是多方面的，各種污染源間相互作用，不斷的加劇著現(xiàn)代環(huán)境問題的惡化，在傳統(tǒng)的理化監(jiān)測(cè)方式下，其主要通過分析不同成分的類別及含量實(shí)現(xiàn)環(huán)境的監(jiān)測(cè)，但隨著環(huán)境問題的惡化，多種污染源、多種暴露途徑方式下的環(huán)境監(jiān)測(cè)需要檢測(cè)人員進(jìn)行評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)。生物監(jiān)測(cè)技術(shù)可有效的反應(yīng)環(huán)境中的多種污染物、多種因子成分的綜合作用，通過累積風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，有效的實(shí)現(xiàn)污染物環(huán)境總量的控制。

2.3富集性

生物監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于負(fù)極污染物的檢測(cè)中，由于處于特定生態(tài)系統(tǒng)中的生物，其食物鏈集中反映了微量污染物產(chǎn)生的富集效應(yīng)，技術(shù)人員在食物鏈終端進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可有效的檢測(cè)到污染物的濃度。

2.4靈敏性

現(xiàn)代生物監(jiān)測(cè)技術(shù)具有一定的靈敏度，部分精密儀器檢測(cè)過程中無法發(fā)現(xiàn)的污染物，可通過生物對(duì)其的反應(yīng)得以檢測(cè)出來，生物所受到的危害效應(yīng)集中反映了區(qū)域內(nèi)的早期污染問題，這提高了環(huán)境監(jiān)測(cè)的靈敏度，便于人們?cè)缙陬A(yù)警。

3環(huán)境檢測(cè)中生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用及未來環(huán)境監(jiān)測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1環(huán)境檢測(cè)中生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

3.1.1土壤污染監(jiān)測(cè)中生物技術(shù)的應(yīng)用

土壤動(dòng)物在土壤養(yǎng)分循環(huán)、有機(jī)質(zhì)分解及改善土壤結(jié)構(gòu)等方面發(fā)揮著重要的作用，其中，土壤中的無脊椎動(dòng)物，其具有較強(qiáng)的繁殖能力，分布范圍廣泛，直接暴露于土壤中，其與土壤直接接觸的面積較大，此類動(dòng)物的生命活動(dòng)及代謝集中反映了土壤狀況，可作為土壤污染的重要指示生物。研究表明，土壤受到一定的污染后，生長(zhǎng)在其上的各種植物會(huì)發(fā)生一定的變化，部分植物隨著土壤變化，其葉片上會(huì)出現(xiàn)傷斑，同時(shí)，植物的蒸騰率降低，呼吸作用加劇，使其生長(zhǎng)發(fā)育將受到一定的限制，部分植物吸收污染物質(zhì)，其中的部分成分與正常情況下相比較會(huì)發(fā)生一定的改變。因此土壤植物檢測(cè)可有效的反應(yīng)土壤污染的實(shí)際情況。在土壤微生物監(jiān)測(cè)中，作為土壤中最關(guān)鍵的功能要素，土壤受到污染后，生長(zhǎng)在其上的微生物群落會(huì)發(fā)生一定的變化，其在評(píng)估土壤質(zhì)量方面具有顯著的效果。例如，在石油污染后土壤微生物群落分布特性及結(jié)構(gòu)變化的研究中，研究人員主要探究了典型油田區(qū)石油污染后微生物群落的結(jié)構(gòu)特征，分析微生物分布群落及污染水平間的關(guān)系，得出結(jié)論，土壤中石油污染的差異是造成微生物群落結(jié)構(gòu)及相似度發(fā)生差異的關(guān)鍵因素。結(jié)果顯示，土壤污染的程度越重，微生物群落均勻度指數(shù)降低的深度更加明顯，當(dāng)菌屬分布不均勻時(shí)，土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及種屬污染脅迫間存在分異現(xiàn)象。

3.1.2大氣污染中生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

通常所述的大氣污染物主要是指SO2、氮氧化物、HF、H2S等，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于大氣污染監(jiān)測(cè)中，應(yīng)用較為成熟與廣泛的是植物監(jiān)測(cè)，通常顯著的指示植物主要有苔蘚、地衣及高等植物。多數(shù)植物對(duì)大氣污染具有一定的敏感度，當(dāng)植物暴露在污染的大氣中時(shí)，植物自身會(huì)發(fā)生顯著的變化，植物的性狀、繁殖能力及生長(zhǎng)代謝等會(huì)發(fā)生顯著的變化。高等植物蒸騰速率、細(xì)胞膜滲透力、凈光合速率、氣孔導(dǎo)電、電子傳遞速率及植物細(xì)胞液中的質(zhì)體及線粒體等均會(huì)發(fā)生顯著的變化，植物生長(zhǎng)于污染后的環(huán)境中，在長(zhǎng)期的微光相應(yīng)積累下，其變化將通過一定的宏觀響應(yīng)表現(xiàn)出來。隨著生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)人員已經(jīng)篩選出了多種敏感植物，來指示不同的大氣污染物，指示植物檢測(cè)法及植物群落監(jiān)測(cè)法可有效的進(jìn)行大氣污染的監(jiān)測(cè)。苔蘚植物及地衣植物具有顯著的敏感性，其生理特征及形態(tài)較為獨(dú)特，對(duì)空氣污染的反應(yīng)較為敏感，其在城市監(jiān)測(cè)及區(qū)域環(huán)境質(zhì)量變化中發(fā)揮著重要的作用。在偏遠(yuǎn)地區(qū)大氣持久性有機(jī)污染物狀態(tài)的變化監(jiān)測(cè)中，苔蘚及地衣等發(fā)揮著重要的作用。在大氣重金屬污染的監(jiān)測(cè)中，苔蘚植物體內(nèi)的重金屬含量可有效的反應(yīng)空氣質(zhì)量變化及空氣中重金屬污染的實(shí)際程度。

3.1.3水體污染中生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

在水體污染監(jiān)測(cè)中，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)揮了重要的作用。在區(qū)域水環(huán)境內(nèi)，水環(huán)境與生物群落間相互作用，維持著一種動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)系。部分外來物質(zhì)進(jìn)入水環(huán)境后，生態(tài)系統(tǒng)中的生物種群的數(shù)量、結(jié)構(gòu)及生理指標(biāo)等均會(huì)發(fā)生顯著的變化，依據(jù)生物監(jiān)測(cè)指示物及檢測(cè)對(duì)象的不同，水體污染監(jiān)測(cè)中的生物檢測(cè)主要有3種，其中，微生物群落監(jiān)測(cè)法為應(yīng)用較早的生物監(jiān)測(cè)方法，其常采用的方法為聚氨酯泡沫塑料塊法（PFU），常利用的微型生物主要有原生動(dòng)物、藻類、線蟲、甲殼蟲及輪蟲等。利用PFU法可有效的得到原生動(dòng)物群集的過程，一般微生物的群集速度隨著生物種類的增加而減少，將生物集群速度與種類數(shù)交叉點(diǎn)視為種樹的平衡點(diǎn)。水體污染會(huì)影響生物集群的速度及平衡點(diǎn)，污染的程度不同，生物集群的種類及速度也不同，因此，該方法可有效的監(jiān)測(cè)區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量的變化情況。微生物群落監(jiān)測(cè)法中，數(shù)學(xué)分析具有重要的作用，計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展及數(shù)學(xué)分析的應(yīng)用，有效的揭示了生物群落的變化規(guī)律，提高了生物群落監(jiān)測(cè)法的準(zhǔn)確率。隨著現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物毒性試驗(yàn)方法在水體污染監(jiān)測(cè)中逐步的興起，DNA、RNA、組織器官、酶、海藻、細(xì)菌、浮游生物、底棲軟體動(dòng)物及魚等為主要的生物毒性試驗(yàn)方法，在水體環(huán)境污染中，急性毒性實(shí)驗(yàn)為確定濃度-效應(yīng)曲線的常用方法。主要包括藻類急性毒性試驗(yàn)、魚類毒性試驗(yàn)、發(fā)光細(xì)菌的急性毒性試驗(yàn)、水蚤類急性毒性試驗(yàn)、種子發(fā)芽及根生長(zhǎng)的毒性試驗(yàn)，采用細(xì)菌進(jìn)行的毒性試驗(yàn)主要集中在細(xì)菌發(fā)光、呼吸抑制及生長(zhǎng)、酶活性變化等方面。在生物技術(shù)的發(fā)展過沉中，部分新的分子工具介入生物監(jiān)測(cè)技術(shù)中，PCR技術(shù)、基因工程技術(shù)、DNA探針技術(shù)、酶蛋白標(biāo)志、生物傳感器及免疫檢測(cè)技術(shù)等逐漸的應(yīng)用于水體污染的監(jiān)測(cè)中，有效的提高了環(huán)境監(jiān)測(cè)的靈敏度，具有良好的警示作用。endprint

3.2未來環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著技術(shù)的進(jìn)步，環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)由早期的被動(dòng)監(jiān)測(cè)發(fā)展為目前的主動(dòng)監(jiān)測(cè)及自動(dòng)檢測(cè)階段，有效的提高了環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。早期的環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是在環(huán)境污染事故發(fā)生后，通過分析污染成分、污染含量等進(jìn)行環(huán)境的被動(dòng)監(jiān)測(cè)，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸的認(rèn)識(shí)到影響環(huán)境變化的因素不僅包括化學(xué)因素，還包括生物及物理因素，各種因素間相互作用、相互影響共同作用于環(huán)境。隨著遙感、遙測(cè)技術(shù)的發(fā)展，生態(tài)監(jiān)測(cè)、在線監(jiān)測(cè)及立體監(jiān)測(cè)等在預(yù)測(cè)環(huán)境質(zhì)量、觀察污染程度及污染指標(biāo)等方面發(fā)揮著重要的作用。隨著現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步，許多新的技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中被廣泛的應(yīng)用，遙感、遙測(cè)技術(shù)，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法應(yīng)用于無機(jī)污染物監(jiān)測(cè)，GC-MS、IC技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)污染物監(jiān)測(cè)等，提高了現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，未來環(huán)境監(jiān)測(cè)將發(fā)展為連續(xù)化、大型化的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，研究人員將不斷地研究小型便攜、簡(jiǎn)易快速的檢測(cè)設(shè)備，積極地應(yīng)對(duì)突發(fā)性污染事故，通過建立環(huán)境監(jiān)測(cè)體系，建立完善的檢測(cè)工作標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)我國(guó)環(huán)保事業(yè)的科學(xué)發(fā)展。

4結(jié)語

環(huán)境監(jiān)測(cè)是我國(guó)環(huán)保事業(yè)科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)與關(guān)鍵環(huán)節(jié)，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)，通過觀察環(huán)境變化引起的生物種群及結(jié)構(gòu)變化，同時(shí)加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)水平，不斷的創(chuàng)新監(jiān)督體系及管理體系，才能實(shí)現(xiàn)我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作的科學(xué)化發(fā)展。

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