生物監(jiān)測及其在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用分析

林陽春（浙江環(huán)境監(jiān)測工程有限公司）

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生物監(jiān)測及其在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用分析

林陽春（浙江環(huán)境監(jiān)測工程有限公司）

在全球生態(tài)環(huán)境急劇惡化的時(shí)代背景之下，生態(tài)監(jiān)測逐漸成為生態(tài)與環(huán)境科學(xué)研究的焦點(diǎn)，即通過生態(tài)環(huán)境監(jiān)測來掌握生態(tài)環(huán)境的整體質(zhì)量與變化原因，以免生態(tài)環(huán)境惡化，繼而為生態(tài)環(huán)境的保護(hù)好管理提供數(shù)據(jù)支撐。據(jù)此，本文筆者結(jié)合生態(tài)監(jiān)測的理論知識，淺析其在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，以供同行借鑒參考。

生態(tài)監(jiān)測；環(huán)境監(jiān)測；應(yīng)用

引言

生物監(jiān)測主要通過監(jiān)測生物種群、個(gè)體對環(huán)境變化或污染的反應(yīng)來了解環(huán)境的整體質(zhì)量或環(huán)境的污染程度，以便為監(jiān)測和評價(jià)環(huán)境質(zhì)量提供參考依據(jù)。生物監(jiān)測作為環(huán)境監(jiān)測的重要手段，其具有長期性、連續(xù)性、靈敏性、探測性、直觀性、簡便性、經(jīng)濟(jì)性、綜合性和非破壞性的特征，因此與傳統(tǒng)的理化監(jiān)測方法相比，生物監(jiān)測表現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)越性。據(jù)此，本文首先介紹生物監(jiān)測的相關(guān)知識，然后再進(jìn)一步分析生物監(jiān)測在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用。

1　生物監(jiān)測

生物監(jiān)測是一種基于生態(tài)系統(tǒng)與生物學(xué)理論的監(jiān)測手段。據(jù)研究結(jié)果表明，生物與環(huán)境之間的關(guān)系表現(xiàn)為相互依存、相互制約、相互影響的關(guān)系，即在環(huán)境污染的條件下，污染物在生物體中的遷移和蓄積會(huì)改變生物在環(huán)境中的各項(xiàng)指標(biāo)，而生物監(jiān)測便是通過監(jiān)測生物在環(huán)境污染時(shí)發(fā)生的改變來評估環(huán)境污染的程度。通常而言，生物監(jiān)測按生物生長的環(huán)境分為主動(dòng)生物監(jiān)測（ABM）、被動(dòng)生物監(jiān)測（PBM）；按生物生長環(huán)境的主要介質(zhì)分為微生物、植物和動(dòng)物監(jiān)測及土壤、水體和大氣污染監(jiān)測；按生物學(xué)層次分為生物測試、生態(tài)監(jiān)測、生理生化指標(biāo)及污染物的行為測試等。與傳統(tǒng)的理化監(jiān)測方法相比，生物監(jiān)測具有長期性、連續(xù)性、靈敏性、探測性及非破壞性等優(yōu)點(diǎn)，其中非破壞性是指生物監(jiān)測允許通過分析脫落的樹皮及動(dòng)物的毛發(fā)、排泄物等來監(jiān)測環(huán)境，因此不會(huì)對生物及其所處的環(huán)境造成破壞。

生物對所處環(huán)境的變化表現(xiàn)出多層次的特征，因此生物監(jiān)測的具體方法多種多樣，比如生物指數(shù)法、污水生物系統(tǒng)法、PFU微型生物群落監(jiān)測法等生物群落監(jiān)測法、微生物監(jiān)測法、生物殘毒測定法、生物測試法及生物傳感器技術(shù)、分子生態(tài)毒理學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)、遺傳毒理學(xué)技術(shù)、生物標(biāo)志物法等。上述監(jiān)測方法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用具有重要作用。根據(jù)上述內(nèi)容，下文側(cè)重介紹生物監(jiān)測中環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用。

2　生物監(jiān)測在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

目前，生物監(jiān)測已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測中，比如環(huán)境污染的監(jiān)測與評價(jià)、污染物對人體及生物健康的監(jiān)測、環(huán)境公害的預(yù)報(bào)等，進(jìn)而為維護(hù)生態(tài)平衡提供參考依據(jù)。據(jù)此，下文分別討論生物監(jiān)測在大氣污染、土壤環(huán)境、水環(huán)境等不同環(huán)境介質(zhì)中的應(yīng)用。

2.1生物監(jiān)測在大氣污染監(jiān)測中的應(yīng)用

在大氣污染監(jiān)測中，生物監(jiān)測包括微生物、動(dòng)物和植物監(jiān)測三種，其中以植物監(jiān)測的應(yīng)用最為成熟，而植物監(jiān)測又以苔蘚、地衣和高等植物為指示植物。①多數(shù)植物對大氣污染的反應(yīng)較為靈敏，比如Cl2可使葉尖變黃等，其中高等植物是城市大氣監(jiān)測的重要指標(biāo)生物。現(xiàn)已確定多種植物會(huì)對不同的大氣污染物產(chǎn)生靈敏的反應(yīng)，因此將之作為指示植物，即利用植物群落監(jiān)測法或栽培指示植物監(jiān)測法來監(jiān)測大氣污染情況。例如，2007年，F(xiàn)armer等人利用樹皮來對大氣環(huán)境中鉛的同位素進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測效果明顯。②當(dāng)空氣中存在極少量的毒物時(shí)，苔蘚和地衣等便會(huì)受到影響并逐漸死亡，比如年均濃度為0.015～0.105μg·L-1的SO2可使地衣絕跡，因此苔蘚和地衣通常被視作大氣污染的監(jiān)測器。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在工業(yè)城市，地衣與市中心的距離直接影響其種類的分布，即從重污染區(qū)到輕污染區(qū)之間，地衣的分布規(guī)律為殼狀地衣、枝狀地衣和葉狀地衣。

2.2生物監(jiān)測在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

在土壤環(huán)境監(jiān)測中，生物監(jiān)測主要包括土壤動(dòng)物監(jiān)測、指示植物監(jiān)測、土壤微生物監(jiān)測及酶活性監(jiān)測：①2007年，國內(nèi)研究人員在對發(fā)電廠和煤礦附近的土壤進(jìn)行采樣調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，重金屬污染會(huì)對土壤動(dòng)物的類群數(shù)及群落的個(gè)體數(shù)產(chǎn)生明顯的影響，即在與灰場距離較近的地區(qū)，由于污染的加重，導(dǎo)致土壤動(dòng)物的減少。②2008年，葡萄牙研究人員發(fā)現(xiàn)，通過監(jiān)測植物的根莖葉可實(shí)現(xiàn)對沿途沼澤中汞的污染情況進(jìn)行監(jiān)測。可見，在土壤污染的條件下，所處環(huán)境中的指示植物會(huì)隨之產(chǎn)生反應(yīng)。③土壤微生物作為土壤生物體系中重要的功能要素之一，通過評估土壤生物便可了解土壤的整體質(zhì)量。例如，2006年，鄧曉等人指出土壤微生物量、土壤衍生指數(shù)、土壤生物的多樣性及微生物群落結(jié)構(gòu)等指標(biāo)皆可在土壤生物監(jiān)測中得到相應(yīng)的應(yīng)用。④土壤中的微生物、動(dòng)物及植物根系會(huì)分泌出磷酸酶、過氧化氫酶及脫氫酶等生物活性較強(qiáng)的土壤酶，而通過監(jiān)測土壤酶的活性便可了解土壤中生化過程的方向和強(qiáng)度，繼而反應(yīng)測區(qū)土壤的污染程度。

2.3生物監(jiān)測在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

水生態(tài)系統(tǒng)是由水環(huán)境中水體與水生生物組成的共同體，因此水生態(tài)系統(tǒng)一旦發(fā)生變化，便會(huì)對水生生物的功能與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生程度不一的影響。在水環(huán)境監(jiān)測中，常用的生物監(jiān)測方法包括以下幾種：①生物群落監(jiān)測法包括污水生物系統(tǒng)法、生物指數(shù)法、指示生物法及PFU法等，同時(shí)在評價(jià)水環(huán)境的整體狀況時(shí)，盡量選擇那些具有較大運(yùn)動(dòng)范圍的指示物種。②通過對水環(huán)境中有機(jī)物的葉綠素a進(jìn)行測定，便可了解植物性浮游生物的基礎(chǔ)生產(chǎn)量及現(xiàn)存量。可見，利用葉綠素a來對水體的富營養(yǎng)化程度進(jìn)行評價(jià)是有效的。③通過對水體中微生物群落在一定時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的變化進(jìn)行監(jiān)測，比如測定總大腸桿菌、細(xì)菌總數(shù)等，以此來了解環(huán)境的污染情況。④近年來，生物傳感器監(jiān)測等水環(huán)境生物監(jiān)測方法被推廣應(yīng)用，同時(shí)監(jiān)測的指標(biāo)也在先前的基礎(chǔ)上有了新的進(jìn)展。例如，2008年，Macedo-Sousa等人通過分析水體中無脊椎動(dòng)物的行為指標(biāo)來對酸性礦物井排水進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，最敏感的物種為Meridionalis；2009年，Alonso等人通過分析動(dòng)物的行為指標(biāo)來對水環(huán)境的整體情況進(jìn)行監(jiān)測。

3　討論

無可否認(rèn)，全球當(dāng)前的環(huán)境普遍呈現(xiàn)出急劇惡化的趨勢，因此在開展環(huán)境監(jiān)測時(shí)，應(yīng)同步開展環(huán)境治理，其中生物治污的原理如下：利用生物鏈，通過扶持或引進(jìn)能夠降解或吸附污染物的物種，以降低環(huán)境污染的負(fù)荷程度，比如通過引進(jìn)特種魚類來緩解水體富營養(yǎng)化的問題。生物監(jiān)測的另一重要應(yīng)用為建立基于生物監(jiān)測技術(shù)的環(huán)境早期安全預(yù)警，比如海洋污染所致的赤潮及海洋生物種類的銳減表明海洋正遭受嚴(yán)重的污染，而這些直觀性較強(qiáng)的環(huán)境污染信息能為可能的環(huán)境災(zāi)害提供重要的預(yù)警信息。此外，在開展生物監(jiān)測的同時(shí)，還應(yīng)做好突然事件的監(jiān)測及制定環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)，以充分發(fā)揮生物監(jiān)測在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的重要作用。總之，生物監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要手段，而若要實(shí)現(xiàn)這一手段功效的最大化發(fā)揮，除了從技術(shù)層面提高生態(tài)監(jiān)測的功用以外，還應(yīng)做好管理層面的工作。

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2016-3-8

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2095-2066（2016）11-0005-02