土壤環境污染的生物監測方法探討

高魯紅，秦 華

（山東省濟南生態環境監測中心，山東 濟南 250101）

生物監測具有高效率性、高質量性、低成本性、全面性、多樣性及無污染性等特點，符合當前我國“可持續發展”戰略。其監測方式主要可分為微生物監測、植物監測及動物監測等，通過將其合理用于土壤環境污染監測中，會盡可能促使土壤中污染元素被全面反應，有助于促使我國土壤環境改善力度顯著增強。

1 影響土壤質量的相關污染物

1.1 農業污染物

土壤中含有藻類、細菌、真菌、放線類等4種微生物，此4種微生物在活動過程中通常會有大量胞外酶產生，當其死亡后，體內胞內酶也會隨之釋放出，無論胞外酶還是胞內酶，都對土壤生態系統的穩定性、土壤的功能性、生態系統中相關元素的循環性等會產生一定影響。在當今農業種植過程中，通常會使用大量農藥，而農藥的使用雖可在一定程度上緩解農作物的被侵害性，但同時對土壤環境也造成嚴重影響，致使土壤中出現各種污染物，促使生態環境、農作物的質量性等均遭受不同程度影響。除農藥之外，人們在進行農業種植過程中，通常還使用到各種農業化肥，而農業化肥也會對土壤產生一定的質量影響。

1.2 工業污染物

近年來，我國工業發展較為迅速，而在工業發展過程中通常會產生含有Pb、Cd、Cr、Ni、As、Hg、Cu等各種廢渣、廢水，進而對土壤環境產生嚴重影響，致使土壤中各種微生物、有機物遭到嚴重被破壞。

1.3 生活污染物

除工業與農業污染外，人們在日常生活中通常還會產生各種生活垃圾，而各種生活垃圾也會對土壤生態系統產生影響，致使土壤生態系統中微生物的多樣性、功能性及穩定性等均遭受不同程度影響。

2 生物監測的基本原理及優點

2.1 生物監測的基本原理

利用生物對土壤環境進行污染監測的主要原理為通過密切觀察土壤中各種有機生物體經過污染物污染后的各種身體與生存反應進而評估土壤環境污染程度，并以此制定相應的改善措施等。針對生物體內分子成分，污染物會導致酶活性降低或喪失，對DNA、蛋白質等合成具有抑制作用；針對生物體細胞，可有效改變細胞結構與功能，會導致植物與微生物發育受阻等；針對種群性微生物易導致種群數量、種群多樣性及種群優勢性等均發生顯著改變。

2.2 生物監測的優點

生物監測具有多樣性的特點，主要有以下幾點。（1）土壤環境污染不僅對生物多樣性產生影響，同時對生物的生存方式、機體變化等均產生影響。通過利用生物監測，可促使相關人員盡可能地全面發現土壤環境污染的影響性，提高其監測效率與價值；（2）無論是土壤環境的農業污染、生活污染，還是土壤環境的工業污染，其具體污染物具有多樣性的特點，多種污染元素通常會進行有效結合，進而促使污染程度加劇。通過對土壤環境進行生物 監測，可及時了解各種污染元素的綜合反映，便于后續可進行深度研究，促使監測價值顯著提升；（3）在土壤環境污染中，部分污染元素具有污染作用小但污染時間較長的特點，利用既往監測技術無法對其進行有效監測。而通過使用生物監測，可促使人們及時觀察到此類污染物，促使監測效果顯著提升；（4）通過相關研究表明，生物監測具有一定的靈敏性，針對部分污染程度較輕的環境，通過及時進行生物監測，有利于促使人們及時采取相應的預防措施，進而促使監測價值顯著提升；（5）與既往監測技術相比，生物監測不受區域、環境等因素影響，同時也無需頻繁進行取樣等，促使監測普遍性與便捷性得到有效提升；（6）針對有有機物生存的地方都可進行生物監測，進而可實現大范圍性的生物監測；（7）利用生物進行土壤污染環境監測，無需使用大量設備、儀器等，進而提高監測效率，降低監測成本。

3 土壤環境污染的生物監測方法

3.1 土壤環境污染的植物監測

利用植物對土壤環境污染進行監測時，可從植物形態、生態習性及植物內部污染物含量等3方面評估土壤環境污染程度。首先，利用植物形態對土壤環境污染進行監測時可發現：當土壤中銅（Cu）的含量較高時，罌粟植株的生長無法達到預定高度；當鎳（Ni）的含量較高時，白頭翁的花瓣顏色通常會由紫色變為無色；當錳（Mn）、硫（S）、鐵（Fe）的含量超過一定標準時，石竹會由紅色變為深紫色、紫菀由玫瑰色變為無色、八仙花由玫瑰色變為天藍色。其次，利用植物生態習性對土壤環境污染進行監測時可發現：當土壤中的（汞）元素含量較高時，萱麻通常會生長異常茂盛；當土壤中的釓（Gd）元素含量較高時，早熟禾、蚊母草、北美車前及裸柱菊的生長存活率會顯著提升；當土壤中的銅（Cu）含量較高時，北美獨行菜及裸柱菊、早熟禾的存活率同樣會顯著提升。最后，利用植物體內污染物含量對土壤環境污染進行監測時可發現：苔蘚中鉛（Pb）元素的含量與土壤中污染程度呈正相關；蘿卜中鎘（Cd）的含量可有效反映土壤中鎘元素的污染程度。

3.2 土壤環境污染的動物監測

土壤中的動物對改善土壤結構、促進植物演替、促進有機物質分解及養分循環等均具有顯著作用，其對土壤生態環境具有一定反應與促進作用，進而可將其用于土壤環境污染的生態指標反映。常見的動物監測現象主要有：利用螞蚱可進行土壤中鉛（Pb）、鎘（Cd）等元素的污染反應；利用螨類、彈尾目及蚯蚓等可進行健康土壤指標監測；利用螨種群數量、孳生密度等可有效反映土壤中鉻（Cr）元素的污染程度等。

3.3 土壤環境污染的微生物監測

利用微生物對土壤污染環境進行監測時，可主要通過微生物種群的結構變化與功能變化2種方式反應土壤環境的污染狀況。首先，利用微生物種群結構變化對土壤環境污染狀況進行監測時可發現：土壤中的金屬污染物質對真菌、細菌及放線菌的數量起顯著影響的作用；土壤中的甲胺磷物質對固氮菌群、細菌群、放線菌群等常規生長具有顯著抑制作用，同時對真菌具有一定的刺激性反應；草甘膦可顯著降低土壤中各微生物種群的數量，且其含量越高，作用性越強；常見的農用物品及化學物品不僅會嚴重降低土壤中微生物種群的多樣性水平，同時還對相關微生物種群的DNA序列產生一定干擾作用，促使其發展異常；土壤中甲基對硫磷物質不僅對微生物種群及微生物數量等產生顯著的影響，同時還可有效影響各微生物的培養時間等。其次，利用微生物功能變化對土壤環境污染狀況進行監測時可發現：甲胺磷物質可有效降低土壤微生物中磷酸酶與脫氫酶活性，且其作用時間、作用強度等均較為顯著；甲基對硫磷可有效降低土壤中微生物呼吸功能，進而促使土壤營養價值顯著降低[1]。

4 土壤環境污染生物監測的未來展望

生物監測具有綜合性強、經濟性顯著、長期性、敏感性高及連續性強等特點，通過將其運用至土壤環境污染監測中，可促使監測效率、監測質量大幅度有效提升。對此，我國相關部門應建立健全的生物監測體系、制定切實可行的監測方法，并加大對生物監測的投入力度，進而促使我國生物監測水平顯著提升。

5 結語

利用生物反應對土壤環境污染狀況進行有效監測，不僅可有效實現土壤監測的全面性、高效性，同時還可降低監測成本，提高監測效率與監測質量等。但由于我國生物監測發展起步較晚，在當前進行生物監測過程中仍還存在監測技術不標準、監測參數選擇難度較大、無法對監測對象進行準確定量等問題。因此，我國相關部門還應加強對生物監測的重視度與投資力度，促使我國生物監測技術不斷向成熟化發展，便于相關部門及組織等及時根據監測結果制定相應的改善措施，促使我國的土壤污染狀況可得到有效改善。