生物監測及其在環境監測中的應用

李曉華

（郴州市環境監測站 湖南郴州 423000）

生物監測及其在環境監測中的應用

李曉華

（郴州市環境監測站 湖南郴州 423000）

當前，生物監測在環境監測中的應用已經十分廣泛，作為一門新興的技術，生物監測主要是通過對生物個體、種群、群落的反應來表明環境的污染程度以及變化情況。本文首先介紹了生物監測的基本原理以及特征，其次對生物監測的分類進行了分析，然后對生物監測在環境監測中的應用展開了詳細探究。

生物監測；環境監測；應用

1 引言

在科學技術不斷發展的背景下，環境監測中先后引進了各種先進性科學技術，這些技術的合理利用能夠有效提升國內環境監測整體效率。其中，生物監測技術至關重要，由于生物監測本身在綜合性、敏感性、經濟性以及連續性等方面優勢明顯，因此在環境污染預警、環境監測、風險評估以及總量控制等方面都得到了有效利用。

2 生物監測的基本原理以及特征

2.1 生物監測的基本原理

生物監測將生態系統相關理論作為基礎，生物與之日常生存環境間表現出相互依存、相互影響以及相互制約的聯系，兩者之間不斷進行著能量交換以及物質交換。因此，在生物生存環境被污染以后，生物體內會出現大量有毒物質，且這些有毒物質會不斷累積、不斷遷移，以至于生態系統內部的生物環境、生物分布環境、生物生長狀況、生物發育狀況以及生理化指標等都會發生變化。例如，在水資源被污染的條件下，水中藻類細胞的光合作用、細胞密度等都會受到一定影響。由此可見，生物對于客觀環境存在著各種反應，合理利用這些反應，能夠將環境污染基本狀況以及整體強度更好的展現出來。

2.2 生物監測的特征

生物監測本身具備分散性、綜合性、繁雜性以及長期性特征，不僅涉及很多學科，而且還涉及到許多目標和部門，因此生物監測是一項系統性工程。生物監測以環境作為主要對象，生物不僅可以從中提取出各種污染物，同時還可以全程記錄環境污染基本情況，另外微生物群、植物以及動物等還能夠對環境進行連續監測。通常情況下，大多生物在生命周期方面都會表現出有限性特征，是人們獲取各種監測信息的重要途徑。但是，值得注意的是，生物監測還是有一定的缺點的，不僅費用較高、專業性較強，而且涉及面較廣，見效相對較慢，所以將其應用于環境監測中也會受到一定的限制。

3 生物監測的分類

3.1 依據生物的生長環境

依據生物所處的生長環境，可以將生物監測分為主動、被動生物監測。被動生物監測是通過處于生態系統中原位生物的群落來反應環境的污染程度；主動生物監測則是通過對生物進行不同參數的檢測，以此來確定環境的污染狀況，通過對二者的比較，主動生物監測的作用相對較為明顯。

3.2 依據生物學層次

利用生物學層次，可以將生物監測分為生態監測、生物測試和分子、污染物和生理生化指標在生物體內的行為監測等幾種類型。

3.3 依據生物的分類法

生物監測又可以被分為動物、植物以及微生物監測，存在于環境介質中的生物可以作為監測的標志；對于微生物的檢測，則是利用微生物在環境中的群落結構和功能的轉變來進行檢測，從而反映出環境所受到污染程度。

4 環境監測中生物監測合理應用

4.1 生物監測在土壤污染物監測中的應用

利用生物監測技術監測土壤污染物的方法主要有動物、植物以及微生物監測法這幾類。

（1）動物監測法。在使用動物監測法時，對于動物種類的選擇是整個監測工作的重點。通常情況下，可以將蚯蚓作為應用對象，因為蚯蚓不僅具有較強的土壤敏感性，而且能夠敏銳的察覺出土壤農藥、鉛等有害物質。而且蚯蚓體內鎘的含量可以在一定程度上反映出土壤中鎘的含量，因此，在使用動物監測土壤污染物時，可以分析蚯蚓相關體征變化實現對土壤污染物的監測。

（2）植物監測法。植物監測法可以根據被污染土壤區域植物的表現，對土壤污染情況進行判斷與分析。通常情況下，土壤被污染后該區域內的植物生理代謝就會出現異常反映，而且外在表現也會出現異常，例如：葉片出現傷斑、葉片枯萎甚至死亡等。

（3）微生物監測法。微生物監測法主要通過分析土壤中微生物群落的變化情況，以達到對土壤污染物監測的目的。研究發現，土壤中污染物包括人類、動物的尿與糞便，工業污水等。這些污染物會給土壤中細菌、放線菌以及霉菌等微生物的生長產生重要影響，因此，通過分離這些微生物，了解微生物結構及數量以判斷出土壤受污染程度。

4.2 環境監測在水環境監測中的應用

水生生物與水環境之間存在互相依存、互相制約的關系，水質受到污染，則水生物就會發生反應，應用這一原理可以達到監測水質污染的目的。本文主要介紹兩種水環境監測中常用的生物監測技術。

（1）微生物群落監測，微生物生物群可以敏感的反映出水質的污染情況，其中聚氨酯塑料塊法是常用的方法之一，即將泡沫塑料塊放入被監測的水質中，分析泡沫塊收集到的微生物分析水質污染情況。

例如大腸菌群監測。用大腸菌群作為水質的指示菌的原因有：①在人糞中大量存在，因此在為人糞所污染的水體中容易測到；②檢驗方法比較簡便；③對氯的抵抗力相似于致病的腸道細菌。可以認為：消滅了大腸菌群，致病腸道細菌也已消滅，水可供飲用。大腸菌群：需氧及兼性厭氧，在37℃能分解乳糖產酸產氣的革蘭氏陰性無芽胞桿菌。大腸菌群指數：每100ml水中所含大腸菌群細菌的個數。腸菌群值：指水樣中可檢出一個大腸菌群細菌的最小水樣量，此值越大表示水中大腸菌群數越少，水質越好。

大腸菌群值=1000/大腸菌群指數

我國生活飲用水中規定的水質標準為每升水中總大腸菌群指數不得超過3個即大腸菌群值不得小于333。

（2）針對指示物生物法進行監測，該方法比較經典，其主要檢測受污染水質中缺失的敏感微生物的種類，分析當前水質的污染情況，由于指示物生命周期比較長，活動范圍比較固定，因此水質監測準確性較高。水質監測指標示生物包括浮游動物、小顫草、脆硬剛毛藻等無脊椎動物。

4.3 環境監測在大氣污染環境監測中的應用

將生物監測應用于大氣污染環境監測中，一般以大氣環境整體質量水平為重點監測對象。植物生長本身具有固定特性，受此特性的直接影響，致使植物長時間處于大氣污染環境中，而其生長特征同樣決定了植物很難脫離污染物。在大氣環境中，主要污染物有氯化氫、硫酸霧、氯、二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、氟化氫、臭氧以及氨等等。在大氣污染環境中，生物監測靈敏度較高的優點，具體的監測方案涉及到微生物方案、植物方案以及動物方案等等。

4.3.1 植物方案

目前，大氣監測程序中較為重要的一種指示生物即為高等植物，對于大氣污染，許多植物都表現出較強靈敏度。例如，氯氣會使綠色的葉尖逐漸變黃，而一氧化氮會使葉正面生成壞死帶，且該壞死帶貫穿于全葉。

4.3.2 指示植物方案

基于大氣污染環境而言，其生物監測所涉及到的指示植物一般包括以下三種類型：①二氧化氮類指示植物。煙草、向日葵、柑橘、西紅柿以及秋海棠等都屬于二氧化氮類指示植物。二氧化氮類指示植物的葉脈間都存在著不規則性傷斑，并以黃褐色、白色或者是棕色呈現出來，部分二氧化氮類指示植物還存在著全葉點狀的傷斑。②二氧化硫類指示植物。水杉、地木耳、石思仙、落葉松以及苔蘚等都屬于二氧化硫類指示植物。二氧化硫類指示植物的葉脈間都存在著塊狀的傷斑，部分植物的傷斑在葉緣位置，并以土黃色是紅棕色呈現出來。③氟化物類指示植物。梅、十三太保、杏、金線蓮、葡萄苔蘚、郁金香以及大蒜等都屬于氟化物類指示植物。氟化物類指示植物的葉尖都存在傷斑，僅僅有少部分植物的傷斑在葉脈間，且傷斑多以紅褐色或者是淺褐色等顏色呈現出來，同時氟化物類指示植物的健康部分以及壞死部分之間還具有條理分明的界線。

5 生物監測技術的發展前景

生物監測技術是一種新型的監測技術，將其應用于環境監測中，能夠很好的體現出生物監測技術優勢。但要，為了充分發揮生物監測技術的作用，未來生物監測技術的發展應該注意以下幾點：

①在生物監測技術應用過程中，應加強指示生物的選擇與研究，盡量選擇敏感性強又能較好反應污染情況的生物，提高監測結果的準確性。②生命科學技術是生物監測技術的主要理論，因此，為了促進未來生物監測技術更好的發展，應該加強生命科學的研究，及時準確的掌握相關生物的特征，為選擇更加合理的指示生物提供理論支持。③考慮到將自然界中的生物當做指示生物，一般會受到病蟲害、季節、地域、土壤等因素的影響，因此，應構建標準的監測方式，提高監測過程的可比性，充分發揮生物監測技術的價值。

6 結語

生物監測應用前景十分廣闊，在宏觀領域和微觀領域都會推動生態環境朝向可持續方向發展。為了優化生物監測整體應用程序，不僅需要把握土壤污染環境中、水資源監測中生物監測具體應用程序，而且還需要相關人士嚴格把握大氣污染環境中生物監測的具體應用程序，為國家環境發展創造更多的經濟效益和社會效益。

[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（03）：146.

[2]張美平.生物監測技術在環境監測中的應用研究[J].低碳世界，2014（17）：8～9.

[3]戴舒雅，余儉，丁波，等.生物監測在水環境監測中的應用及發展趨勢[J].污染防治技術，2013（05）：62～65.

X835

A

1004-7344（2016）03-0326-02

2016-1-10

李曉華（1973-），男，工程師，本科，主要從事環境監測工作。