利用生物監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測水環(huán)境污染的研究進(jìn)展

鄭玨雅

摘 要：簡要介紹了生物監(jiān)測技術(shù)及其具體應(yīng)用，分析了利用生物監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測水環(huán)境污染過程中存在的問題，闡述了生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境污染監(jiān)測領(lǐng)域的發(fā)展前景，以期能夠進(jìn)一步推動我國生物監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：生物監(jiān)測技術(shù)；水環(huán)境污染；環(huán)境質(zhì)量；監(jiān)測指標(biāo)

中圖分類號：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.11.080

生物監(jiān)測技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景，能夠監(jiān)測水環(huán)境污染的動態(tài)變化，從而直接、綜合地反映環(huán)境質(zhì)量。與傳統(tǒng)的監(jiān)測手段相比，生物監(jiān)測技術(shù)能夠直接反映各種有毒物質(zhì)對生物和環(huán)境的綜合影響。本文簡要介紹了生物監(jiān)測技術(shù)，并分析了其存在的問題和發(fā)展前景。

1 生物監(jiān)測技術(shù)

水污染防治、水資源保護(hù)和水環(huán)境管理領(lǐng)域都離不開水污染監(jiān)測，水污染監(jiān)測要為這些工作提供有效的數(shù)據(jù)，并科學(xué)地分析、評價水資源，治理、預(yù)報和預(yù)測水污染。

生物監(jiān)測，是指從生物學(xué)的角度來評價和監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量，充分利用生物的群落、種群、個體和組分對環(huán)境變化和環(huán)境污染產(chǎn)生的反應(yīng)。生物監(jiān)測技術(shù)涉及到生態(tài)系統(tǒng)，生物的群落、種群、個體、系統(tǒng)、器官、組織細(xì)胞和生物分子。當(dāng)污染物進(jìn)入水環(huán)境后，就會影響水環(huán)境中的生態(tài)系統(tǒng)。

與理化檢測相比，生物監(jiān)測能夠長期反映污染效果。一些生物能夠?qū)ξ⒘课廴疚锂a(chǎn)生反應(yīng)，使生物監(jiān)測效果更加敏感。生物監(jiān)測能夠富集污染物，這是因為生物系統(tǒng)中的食物鏈能夠富集微量的有毒物質(zhì)，從而提高污染物的濃度。生物監(jiān)測具有更加多樣化的檢測功能，不同的污染物會對同一種生物產(chǎn)生不同的影響，從而表現(xiàn)出不同的癥狀。由此可見，生物監(jiān)測有利于綜合評價水環(huán)境的污染狀況。理化檢測只能監(jiān)測特定水環(huán)境中污染的含量和類別，而生物監(jiān)測能夠綜合反映水環(huán)境中各種污染物相互作用而產(chǎn)生的影響。

2 具體應(yīng)用

2.1 基因工程技術(shù)

基因工程技術(shù)是根據(jù)重組優(yōu)勢基因或基因工程菌處理污染物。該技術(shù)的優(yōu)點在于能夠?qū)⒛康幕驑?gòu)建出來，高效表達(dá)代謝通路中的目的和意義，具有效率高、環(huán)保、清潔的優(yōu)點，不會產(chǎn)生二次污染。

2.2 電泳分離純化技術(shù)

在電泳分離純化技術(shù)中，聚丙烯酰胺凝膠電泳和瓊脂糖凝膠電泳是比較常見的電泳。該技術(shù)的優(yōu)點在于能夠有效分析自然環(huán)境或廢水處理系統(tǒng)中的生物動態(tài)性和多樣性。

2.3 DNA探針技術(shù)和PCR技術(shù)

將這兩種技術(shù)的聯(lián)合使用，能夠快速、靈敏地檢測水環(huán)境中的大腸桿菌。

2.4 酶蛋白標(biāo)志物

酶蛋白標(biāo)志物被廣泛應(yīng)用于水體污染的監(jiān)測中，它具有廣泛性、警示性和特異性，能夠真實地反映污染物的累積作用。

2.5 免疫檢測技術(shù)

該技術(shù)主要是通過抗體和抗原之間的特異反應(yīng)，在反應(yīng)物上標(biāo)志相應(yīng)的示蹤物，用定量測定或定性測定的方式快速檢測抗體或抗原。

2.6 生物傳感器技術(shù)

生物傳感器技術(shù)主要是使用生物傳感器轉(zhuǎn)化生物反應(yīng)，使

其成為電信號。固定化酶和固定化細(xì)胞核是生物傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)，當(dāng)前常用的生物傳感器有免疫傳感器、組織傳感器、微生生物傳感器、細(xì)胞傳感器、酶傳感器和細(xì)胞膜電位傳感器等。

2.7 生物毒性實驗

由于大量使用各種外來化學(xué)制劑，這些外來化學(xué)制劑具有致突變、致癌、致畸性的特性，會在生物體內(nèi)富集，而常規(guī)的化學(xué)檢測方法并不能直接反應(yīng)其毒害性。在生物毒性試驗法中，使用最多的檢測手法就是利用細(xì)菌，它具有反應(yīng)快、費用低、保存方便和生長繁殖快的特點。

3 存在的問題

3.1 生物監(jiān)測指標(biāo)體系尚未形成

由于我國生物監(jiān)測技術(shù)起步比較晚，雖然在一些重要環(huán)節(jié)設(shè)置了相應(yīng)的指標(biāo)，例如許可證發(fā)放、排污收費和環(huán)境質(zhì)量定量考核等，但是，尚未形成法定化的生物監(jiān)測指標(biāo)體系。這就意味著，不能合法地應(yīng)用一些生物監(jiān)測指標(biāo)監(jiān)測水環(huán)境污染。

3.2 缺少統(tǒng)一的生物監(jiān)測方法標(biāo)準(zhǔn)

目前，我國尚未出臺國家級的生物監(jiān)測環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，制約了我國生物監(jiān)測適用的解釋和使用，嚴(yán)重影響了生物監(jiān)測技術(shù)的推廣。

3.3 生物監(jiān)測過于復(fù)雜

在不同地域，同類生態(tài)系統(tǒng)中的同種生物具有不同的污染物耐受性，即使同一生物，在其不同的生長階段也有不同的污染物耐受性。因此，要想做好水環(huán)境污染的監(jiān)測工作，不僅要充分考慮水體特征，還要制訂合理的生物監(jiān)測方案。這就涉及到了樣本數(shù)量、測試樣本和測試頻率的選擇。

4 前景展望

盡管在應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)的過程中還存在一些瓶頸和問題，但是，這項技術(shù)在水環(huán)境污染監(jiān)測領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景，具體表現(xiàn)為以下2點：①隨著監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，生物監(jiān)測技術(shù)的精確性、快速性和靈敏性將得到進(jìn)一步的提高。單一的理化檢測并不能客觀評價水環(huán)境污染，而污染物對水環(huán)境的影響并非全部都是快速的，有一些污染物還需要多種物質(zhì)的結(jié)合和長期累積。這時，就需要發(fā)揮生物監(jiān)測的作用，客觀評價水環(huán)境污染的情況。②制訂環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。生物監(jiān)測技術(shù)通過污染物在生物體內(nèi)的不斷累積，產(chǎn)生遺傳效應(yīng)和生物機能變化，進(jìn)而制訂水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)制。在此過程中，監(jiān)測技術(shù)可以選擇合適的檢測條件和受試生物，制訂更符合人類健康標(biāo)準(zhǔn)的污染無排放標(biāo)準(zhǔn)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，從而進(jìn)一步推動水環(huán)境污染監(jiān)測工作的發(fā)展。

5 結(jié)束語

單一的理化檢測并不能全面反映水環(huán)境污染的真實情況，這時，就需要利用生物監(jiān)測技術(shù)。生物監(jiān)測技術(shù)能夠連續(xù)監(jiān)測污染物對水環(huán)境的影響，從而綜合反映水環(huán)境的質(zhì)量狀況。生物監(jiān)測能夠充分利用生命有機體污染物的反映直接表征水環(huán)境質(zhì)量和受污染程度，杜絕二次污染的產(chǎn)生，從而全面、客觀地評價整個水環(huán)境的質(zhì)量。

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〔編輯：白潔〕