生物監測方法在環境監測中的應用

摘要：生物監測是通過對生物群落、種群及個體對環境變化或者污染出現的反應進行監測，立足于生物學角度監測和評價環境污染狀況。生物監測屬于環境監測的重要組成部分，具有綜合性、非破壞性、經濟性、連續性、長期性、敏感性的特征，在環境標準制定、突發事件監測、環境污染早期預警、環境風險評價等各種領域得到廣泛應用。

關鍵詞：生物監測；環境監測；環境污染；生物群落監測法；微生物監測法；生物殘毒測定法 文獻標識碼：A

中圖分類號：X835 文章編號：1009-2374（2015）30-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.046

在社會生產水平不斷發展的今天，世界的環境問題也變得越來越嚴重，因此世界各國都開始積極地研究環境保護問題。作為環境保護工作的基礎，環境監測工作的主要目的就是將環境問題的發展趨勢以及質量現狀及時、準確、全面地反映出來，從而將科學的依據提供給環境規劃、污染控制以及環境管理。物理和化學監測是傳統的、主要的環境監測的方法，由于現在人們使用的化學物品的數量和品種正在不斷增長，因此不管是在效率上還是基本上，傳統的物理和化學檢測方法已經不能夠使監測的需要得到充分的滿足。在這種情況下，生物檢測作為一種新的環境監測方法，開始受到人們的普遍重視。

1 生物監測的分類和原理概述

1.1 生物監測的分類

1.1.1 以生物的生長環境為根據進行監測：以生物的生長環境為根據可以將生物檢測方法劃分為主動生物檢測以及被動生物檢測，所謂的主動生物監測主要是將生物體在控制條件下轉移到監測點，從而開展各種參數測試。所謂的被動生物監測主要是通過對污染環境中天然存在的生物個體和群落的反映對環境狀況進行評價。

1.1.2 以生物的分類為根據進行監測：通常可以將生物分類監測劃分為微生物檢測、植物監測以及動物監測，生物監測良好的指示劑就是各種環境介質中的生物，比如指示植物、蚯蚓以及魚類。微生物監測主要是通過對微生物群落在環境中的功能和變化進行監測，從而將環境污染狀況反映出來。

1.1.3 以生物所處的主要環境介質為根據進行監測：以生物所處的主要環境介質為根據可以將生物監測劃分為土壤污染、水體污染以及大氣污染的生物監測，植物是監測大氣污染的主要生物；葉綠素a測定法以及生物群落法是對水體生物監測的主要方法；酶活性的測定、土壤微生物、指示植物和動物監測是主要的土壤監測方法。

1.1.4 以生物學層次為根據進行監測：生物學層次為根據可以將生物監測劃分為行為測試、生物測試以及生態監測等方法。

1.2 生物監測的主要原理

生物學理論以及生態系統理論是生物監測的主要理論基礎，由于生物與其生存環境之間具有相互依存、相互制約、相互影響的關系，同時兩者之間還不間斷地進行能量以及物質的交換，一旦環境受到污染，生物體內就會有污染物的遷移和蓄積現象，最終引起環境中各級生物出現生理生化、生長發育情況以及分布情況的變化，比如藻類的光合作用強度和細胞密度會帶水環境受到污染的情況下發生變化。監測主要是通過生物對環境污染的反應為根據對環境污染的程度和狀況進行度量和反映。

2 生物監測方法在環境監測中的應用

2.1 生物群落監測法的應用

生物群落監測法主要是監測水體污染，同時也可以在大氣污染以及土壤污染監測中進行應用，比如水生生物的群落結構和個體在水體出現污染情況之后就會出現明顯變化，一些敏感生物會消亡，而一些抗性生物則會生長得越來越旺盛，因此就會產生非常單一的群落結構。利用對生物群落變化的監測能夠將污染狀況很好地反映出來，其中最為主要的指示生物就是魚類、底棲動物、著生動物以及浮游生物等。

2.1.1 生物指數法：該方法主要是通過對數學公式形式的利用從而能夠將生物種群以及群落結構變化充分地反映出來，對水質質量進行評價，其中主要包括污染生物指數、津田生物指數、生物種類多樣性指數以及貝克生物指數。

2.1.2 污水生物系統法：由于自凈作用的存在，受到污染的河流會從上游到下游出現污染程度由高到低的連續帶，其中包括寡污帶、β中污帶、α中污帶以及多污帶等。該方法在較長的以及硫酸緩慢的河流水體監測中比較適用。

2.2 微生物監測法的應用

微生物監測法主要是通過對環境中微生物生長狀況的檢測從而將環境污染情況反映出來，其生物指示指標一般是菌根真菌、維素分解細菌和真菌、假單胞菌總數以及放線菌等微生物指標。比如在2004年Berno等人通過對重組的大腸桿菌的利用對空氣中苯及其衍生物進行監測。現在發展較快的方法是硝化菌法和發光菌法，其中發光細菌因為其具備較為獨特的生理發光特征，因此在生物監測中得到了廣泛的應用，其具有敏度、漸變、快速的特點。

2.3 生物殘毒測定法的應用

生物殘毒測定的方法主要是通過對生物含污量的利用開展監測和評價環境的工作，比如環境中常常具有較低的放射性物質、農藥以及貴金屬含量，然而一些生物的富集能力比較強，所以以生物體內污染物的殘留量為根據就能夠將環境污染的程度推斷出來。比如在2009年Fialkowski等人通過對沙蚤體內微量元素的含污量的檢測對歐洲某水域的微量元素污染程度進行了分析。

2.4 生物測試法的應用

生物測試的方法主要是通過對在污染物侵害下生物出現的生物學變化進行利用，從而對污染狀況進行測試，其在確定污染物排放標準、監測廢水處理效果、評價污染程度以及追溯污染物等方面具有十分重要的作用。大量的研究表明，對環境質量進行監測的時候可以將熱休克蛋白在生物體內的變化作為非常重要的一個指標，比如在2009年Monferrán等人通過對眼子菜的谷胱甘肽芳基轉移酶、導電率以及葉綠素等多種生理生化參數的監測最終將水環境中的污染狀況監測了出來。

2.5 生物傳感器技術的應用

相對于傳統的HPLC或LC-MS分離分析技術和化學傳感器而言，生物傳感器有較多的優勢，比如其可以快速地在復雜體系中實施在線連續監測，具有較低的成本以及非常高的靈敏度等。現在生物傳感器已經被廣泛地運用在水質檢測中的水體富營養化、陰離子表面活性劑、pH值以及BOD等分析中。相關的報道顯示，對光纖生物傳感器的利用可以對殘留在地下水中的炸藥成分RDX以及TNT等進行有效的檢測。

3 結語

在環境監測領域，生物監測技術已經得到了非常廣泛的應用，也具有越來越重要的地位。生物監測在未來的環境監測領域中具有非常廣闊的發展前景，其能夠將微觀領域以及宏觀領域中的各種綜合以及連續的環境信息提供出來，并且對生態環境的可持續發展起到有效的推動作用。現在我們必須要思考的一個問題就是如何能夠將生物監測的優點充分地發揮出來，在環境檢測中更好地應用生物監測技術，因此必須要立足于生物監測的管理、技術和方法等層面對其進行進一步的研究和分析。

參考文獻

[1] 周卉，胡鵬洋.生物監測技術在環境監測中的運用

[J].科技與企業，2013，（3）.

[2] 于春來，盧振蘭，王洪平，李明明，寇世偉.生物監測及其在線監測在水環境污染中的應用[J].北方環境，2011，（Z1）.

作者簡介：單禮堂（1977-），男，山東人，黔西南民族職業技術學院講師，碩士，研究方向：環境科學。

（責任編輯：黃銀芳）endprint