生物監測技術在環境監測中的應用研究

張東成

摘要：生物監測技術是通過研究污染物對環境中的生態系統產生影響的技術，本文通過對其在大氣污染、土壤污染、水污染的監測應用進行闡述，分析其優點。與理化監測相比，生物監測技術具備對環境污染毒害性更客觀、科學的優點，具有良好的發展前景。

關鍵詞：環境監測 生物監測 應用研究

1引言

環境監測通過對人類和環境有影響的各種物質的含量、排放量的檢測，跟蹤環境質量的變化，通過對影響環境質量因素的代表值的測定，確定環境質量及其變化趨勢。環境監測包括：化學監測，物理監測，生物監測，生態監測。其中，生物監測技術從生物學角度監測環境質量，利用生物的群落、種群、個體和組分對環境變化和環境污染產生的反應[1]。生物監測技術涉及生態系統，生物的群落、種群、個體、系統、器官、組織細胞和生物分子。例如：水環境污染中，當污染物進入水環境后，對水環境中的生態系統產生影響，通過生物監測技術，科學地分析、評價水資源，預測和治理水污染[2]。

2生物監測技術概述

生物監測技術的理論基礎來自生態監測理論，當污染物進入環境系統后，會影響環境中的生態系統，改變生物原有結構和功能。對生物體影響表現為生物死亡、抑制其生長發育與繁殖等；對植物體影響表現為生長速度變化，發育受阻，黃化及早熟等。對于生物菌種群影響表現為種群數量或密度的改變，物種比例的變化，競爭關系和遺傳基礎的改變，引起群落中優勢種群、數量、以及種群多樣性的改變。生物監測技術不僅用于環境監測，還用于勞動衛生人體生物監測、口岸及醫學病媒生物監測等。生物監測的應用方法主要有：基因工程技術、電泳分離純化技術、DNA探針技術和PCR技術等[3]。

生物監測技術的主要優點：（1）連續性，生物監測技術可連續收集一定范圍內環境污染物變化的相關信息，提高環境污染分析的全面性和連續性。（2）靈敏性，生物監測可發現環境中的長期污染物，通過對生物積累、生物放大及生物富集等效應的分析，確定環境中的長期污染物，快速定位污染物[4]。（3）直觀性，生物監測技術將環境中污染物對生物的生物學效應直觀的反映出來，通過直接觀察、分析生物體的生物特征，可以判斷污染物對于生態系統中生物的影響。（4）保護性，生物監測技術在應用過程中不會對生物體、生態環境及生態系統造成破壞，對生態環境具有保護性[5]。

3生物監測技術在環境監測中的應用

3.1大氣污染監測

大氣污染指大氣中污染物質濃度達到有害程度，破壞了生態系統和人類正常發展生存的條件，對人或物造成危害的現象。我國大氣污染較為嚴重，大部分城市中懸浮顆粒物濃度超標；二氧化硫污染處于較高水平；機動車尾氣污染物排放量增加；氮氧化物污染加重[6]。

目前，主要利用植物對大氣污染進行監測，由于大氣中的污染物通過氣孔進入植物的葉片溶解在葉肉組織中，通過一系列的生物化學反應對植物生理代謝活動產生影響，所以植物受害癥狀一般都是出現在葉片。污染物不同，植物受害的癥狀也有差別。大氣污染中的生物監測主要包括對SO2、氟化物、CO2的檢測。（1）對SO2進行監測，SO2指示物主要有地衣、落地松、苔鮮等，當受到SO2污染后，植物的葉片邊緣及維管束會出現傷斑并呈現塊狀，顏色呈紅棕色或黃色；（2）對氟化物的監測，選擇葡萄苔鮮、金線草、杏、等，當受到污染后，葉片呈現尖形，并且葉片分布一些傷斑，葉脈上出現的癥狀較少，顏色多為淺褐色或紅褐色；（3）對CO2的監測，主要指示物包括秋海棠、向日葵、柑橘等，當植物葉脈呈現白色、棕色或黃褐色的傷斑，葉子上出現傷斑并呈現點狀，表明空氣中CO2含量較大[7]。

3.2土壤污染監測

土壤污染是指當土壤中有害污染物較多，超過土壤自凈能力，引起土壤的組成、結構和功能發生變化，微生物活動受到抑制，有害物質或其分解產物在土壤積累，間接被人體吸收，危害人體健康。土壤污染物大致可分為無機污染物和有機污染物兩類。無機污染物主要包括酸、堿、重金屬、放射性元素銫、鍶的化合物等。有機污染物主要包括有機農藥、酚類以及由城市污水、污泥及廄肥帶來的有害微生物等[8]。

監測方法有：（1）植物監測法，當區域內土壤污染較為嚴重時，該區域內植物代謝發生異常，表現為葉片出現傷斑、葉片枯萎等；（2）動物監測法，常采用蚯蚓作為土壤污染的生物標志物，蚯蚓對土壤有較強的敏感性，能敏銳的察覺出土壤中農藥、重金屬等污染物。（3）微生物監測法，土壤中的污染物對土壤中微生物的生長產生影響，通過分析微生物數量、菌類等情況，判斷土壤受污染程度。

3.3水污染監測

水污染是指水受有害化學物質造成使用價值降低或喪失，污染環境。生物監測技術用于水污染監測，主要有指示生物法和微型生物群落監測法。

指示生物法利用對水體污染敏感的生物種類的存在或缺失，對目前的水體資源存在污染物的情況進行分析。指示生物具有相對長的生命周期、活動范圍固定等特征，便于持久反映污染物對水體的綜合影響。常見的指示生物主要包括：底棲動物、浮游動物和魚類等。[9]。

微型生物群落監測法是指利用對水體中污染物反應敏感的微小生物，主要是細菌、真菌、藻類和原生動物等對水體進行分析。利用微型生物群落進行監測，普遍使用的聚氨酯泡沫塑料法（PFU）。

4 結論

隨著我國可持續發展戰略的提出，對環境污染監測及治理有了更高的要求，對環境中污染物的評價也更科學、客觀。環境污染往往非單一污染物所致，是多種污染物協同、長期積累的結果。生物監測技術與理化監測相比，對環境污染毒害性評價更客觀、科學，隨著生物監測技術的發展，生物監測技術的準確度和靈敏度得到提高，在環境監測中擁有良好的發展前景。

參考文獻：

[1] 王蕾. 分析環境監測與治理工作[J]. 科技傳播， 2013（5）.

[2] 歐國富. 環境監測與管理機制的反思與發展[J]. 環境與生活， 2014（22）：72-72.

[3] 王春香， 李媛媛， 徐順清. 生物監測及其在環境監測中的應用[J]. 生態毒理學報， 2010， 05（5）：628-638.

[4] 李汝. 基于斑馬魚行為學的水質監測預警技術試驗研究[D]. 山東建筑大學， 2015.

[5] 胡江龍. 生物式水質監測中目標跟蹤和預警分析的研究[D]. 杭州電子科技大學， 2011.

[6] 燕湖. 大氣污染對生態環境的影響及對策研究[J]. 現代農業， 2012（3）：95-96.

[7] 彭立， 楊振乾， 劉敏敏，等. 大氣污染物與綠化植物光合速率的關系研究[J]. 生態環境學報， 2015（7）：1166-1170.

[8] 唐會娟. 淺析土壤污染的防治技術[J]. 科教導刊：電子版， 2014（17）：128-128.

[9] 李嗣新， 汪紅軍， 周連鳳，等. 流域水體污染的生態學效應及監測預警[J]. 應用與環境生物學報， 2011， 17（2）：268-272.