生物技術在環境監測中的應用現狀

蘇占雄　李靜

摘要：隨著工業化建設的不斷加快，環境污染問題日益突出，人們對環境保護的意識也逐漸提高。在環境監測中，生物監測是一種重要的監測方法，發揮的作用至關重要。

關鍵詞：生物技術 環境監測 應用現狀

近年來，隨著工業經濟的發展，人口快速增長，環境污染問題越來越嚴重，保護環境已經成為當今社會人們的重要共識。監測環境污染的變化狀況，是治理環境污染的基礎，傳統的監測方法已經無法滿足當前污染物監測工作需求。因此，利用先進的生物監測技術，可以有效地彌補理化監測的缺點，全方位研究污染物對環境造成的危害，受到環保領域的廣泛關注。

一、生物監測

生物監測是指通過分析生物的個體、組分、種群以及群落給環境帶來的污染，從生物學的角度為環境質量的監測和評價提供依據。其主要特征如下：

（一）富集性。生物監測具有富集性。在生態系統中，部分污染物可以通過食物鏈產生富集效應，所以監測的時候選擇食物鏈的終端，能夠監測出高達數萬倍的污染物濃度。

（二）靈敏性。生物監測具有靈敏性。有些利用先進的儀器都無法監測出痕量污染物，可以利用生物與痕量污染物產生反應，體現出其受危害的效應。利用這一方法可以在第一時間找出污染源，提升監測環境污染的靈敏度，及時報警。

（三）長期性。生物監測具有長期性。理化監測利用的定期采樣，所以顯示的監測結果只能反映采樣期間環境的情況。在整個監測過程中，最理想的環境監測器是生物體，它可以反映出某一時間段環境的變化情況，可以更準確地判斷環境污染趨勢。

（四）綜合性。生物監測具有綜合性。影響環境的因素較多，且成因較復雜，并非各個污染物之間的簡單加合。傳統的理化監測僅限于監測某一種成分的類別以及其含量，無法監測出多種污染物之間的關系，更不能對其進行綜合暴露累積風險評價。而生物監測能客觀地反映出環境中諸多因子、多種污染物的綜合效應，并對其進行累積風險評價，這樣可以為污染物環境總量控制提供有力證據。

二、生物監測在不同介質環境監測中的應用分析

（一）生物監測在土壤污染監測中的應用分析

1.土壤植物監測。土壤一旦被污染，生長在其上的植物就會出現異常，開始“報警”，如植物加快呼吸頻率、葉片上出現傷斑蒸騰率降低、生長發育的速度明顯變慢。植物因為受到污染物的影響，體中的某些成分相對于正常情況而言會發生一些改變。宋囊對5種闊葉綠化樹種對土壤Cu污染的耐性評價展開研究，結果顯示Cu對植物的影響程度依次是葉、莖部、根部。土壤中Cu的污染會影響到植物的正常生長，植物的很多指標都會呈下降趨勢，如生物量和比葉重等。其中，葉綠素的含量會有所降低，光合作用速度變慢；丙二醛含量迅速增多，細胞膜透性增大，從而導致根系活力降低。

2.土壤動物監測。土壤動物對土壤養分循環、有機質分解以及改善土壤結構等方面可以起到關鍵作用。土壤中具有較強繁殖能力的無脊椎動物分布在每一個角落，且暴露在土壤表面，和土壤之間的接觸面積較大。所以，無脊椎動物的生命活動與代謝和土壤之間關系密切。王丹丹等人專門研究了蚯蚓對鋅污染土壤養分狀況的影響程度，結果顯示蚯蚓的生長率和污染濃度之間的關系成反比，蚯蚓的生長會受到重金屬污染的影響。蚯蚓的活動可以從一定程度上降低土壤的pH值，進而提高土壤中DTPA-Zn的含量，改變土壤中Zn的狀態，從有機態和殘渣態轉為交換態和鐵錳氧化態。

（二）生物監測在大氣污染監測中的應用分析

大氣污染物的主要成分是二氧化硫、氮氧化物、顆粒物、酸性物質等。在生物監測環境污染中，應用最為廣泛的是植物監測。植物監測主要包括地衣、高等植物與苔蘚三種。某些植物長年暴露在污染的大氣環境中會有一定的響應，如生長代謝、植物形狀以及繁殖能力等。植物內部也會有所變動，如氣孔導度、凈光合速率、蒸騰速率、電子傳遞速率、細胞膜滲透率等。植物受到污染大氣環境的影響，經長期累積，慢慢體現出來。現在已篩選出多種對大氣污染物敏感的植物，指示不同的大氣污染物，利用這種方式對環境進行監測。

（三）生物監測在水體污染監測中的應用分析

在某一特定的水環境中，水環境和生物群落相互作用，維持該區域的生物動態平衡。外來物質一旦進入，就會對生態系統產生影響，如種族的結構、數量以及生物的生理指標等方面。根據監測對象與監測指示物種類的不同，可以把生物監測分為多種，如生物毒性試驗與急性毒性試驗。隨著生物學技術的發展，研究人員提出多種生物毒性試驗方法，如組織器官、海藻、底棲軟體動物、酶、RNA和DNA等。急性毒性試驗主要研究水環境污染，這是尋找并確定濃度一效應曲線常用的方法。這種實驗常用的方法有以下五類：①藻類急性毒性試驗，②水蚤類急性毒性試驗，③魚類毒性試驗，④發光細菌的急性毒性試驗，⑤種子發芽和根生長的毒性試驗。研究人員在研究生物毒性試驗時將內容鎖定在酶活性變化、細菌發光、生長和呼吸抑制等方面。陳繼紅等人利用發光細菌法研究水質綜合毒性在線監測中的應用狀況，把監測生物選為海洋中發光細菌費氏弧菌，進一步研究費氏弧菌凍干粉復蘇需要的條件。HgC12等多種毒性物質可以對費氏弧菌產生較強的光抑制作用。

三、結語

盡管在環境監測中生物監測起到的作用愈加明顯，但仍存在不足，如快速性、精確性以及靈敏性等方面有待提高。此外，生物監測不穩定，除受污染物的影響外，還會受到地域、季節、土壤以及病蟲害等外環境的影響。雖然生物監測技術受到多種因素的影響，但它是直接評價綜合毒性的有效方法，可以為人類提供連續的、大量的、綜合的環境信息。因此，將生物監測方法和理化監測方法結合在一起使用，可以更準確地評價污染物的綜合毒性效應，監測環境綜合污染狀況。endprint