生物監(jiān)測(cè)方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

摘要：生物監(jiān)測(cè)是通過(guò)對(duì)生物群落、種群及個(gè)體對(duì)環(huán)境變化或者污染出現(xiàn)的反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，立足于生物學(xué)角度監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)環(huán)境污染狀況。生物監(jiān)測(cè)屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要組成部分，具有綜合性、非破壞性、經(jīng)濟(jì)性、連續(xù)性、長(zhǎng)期性、敏感性的特征，在環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)制定、突發(fā)事件監(jiān)測(cè)、環(huán)境污染早期預(yù)警、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等各種領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：生物監(jiān)測(cè)；環(huán)境監(jiān)測(cè)；環(huán)境污染；生物群落監(jiān)測(cè)法；微生物監(jiān)測(cè)法；生物殘毒測(cè)定法 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：X835 文章編號(hào)：1009-2374（2015）30-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.046

在社會(huì)生產(chǎn)水平不斷發(fā)展的今天，世界的環(huán)境問(wèn)題也變得越來(lái)越嚴(yán)重，因此世界各國(guó)都開(kāi)始積極地研究環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。作為環(huán)境保護(hù)工作的基礎(chǔ)，環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的主要目的就是將環(huán)境問(wèn)題的發(fā)展趨勢(shì)以及質(zhì)量現(xiàn)狀及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地反映出來(lái)，從而將科學(xué)的依據(jù)提供給環(huán)境規(guī)劃、污染控制以及環(huán)境管理。物理和化學(xué)監(jiān)測(cè)是傳統(tǒng)的、主要的環(huán)境監(jiān)測(cè)的方法，由于現(xiàn)在人們使用的化學(xué)物品的數(shù)量和品種正在不斷增長(zhǎng)，因此不管是在效率上還是基本上，傳統(tǒng)的物理和化學(xué)檢測(cè)方法已經(jīng)不能夠使監(jiān)測(cè)的需要得到充分的滿足。在這種情況下，生物檢測(cè)作為一種新的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法，開(kāi)始受到人們的普遍重視。

1 生物監(jiān)測(cè)的分類和原理概述

1.1 生物監(jiān)測(cè)的分類

1.1.1 以生物的生長(zhǎng)環(huán)境為根據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)：以生物的生長(zhǎng)環(huán)境為根據(jù)可以將生物檢測(cè)方法劃分為主動(dòng)生物檢測(cè)以及被動(dòng)生物檢測(cè)，所謂的主動(dòng)生物監(jiān)測(cè)主要是將生物體在控制條件下轉(zhuǎn)移到監(jiān)測(cè)點(diǎn)，從而開(kāi)展各種參數(shù)測(cè)試。所謂的被動(dòng)生物監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)對(duì)污染環(huán)境中天然存在的生物個(gè)體和群落的反映對(duì)環(huán)境狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.1.2 以生物的分類為根據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)：通常可以將生物分類監(jiān)測(cè)劃分為微生物檢測(cè)、植物監(jiān)測(cè)以及動(dòng)物監(jiān)測(cè)，生物監(jiān)測(cè)良好的指示劑就是各種環(huán)境介質(zhì)中的生物，比如指示植物、蚯蚓以及魚(yú)類。微生物監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)對(duì)微生物群落在環(huán)境中的功能和變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而將環(huán)境污染狀況反映出來(lái)。

1.1.3 以生物所處的主要環(huán)境介質(zhì)為根據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)：以生物所處的主要環(huán)境介質(zhì)為根據(jù)可以將生物監(jiān)測(cè)劃分為土壤污染、水體污染以及大氣污染的生物監(jiān)測(cè)，植物是監(jiān)測(cè)大氣污染的主要生物；葉綠素a測(cè)定法以及生物群落法是對(duì)水體生物監(jiān)測(cè)的主要方法；酶活性的測(cè)定、土壤微生物、指示植物和動(dòng)物監(jiān)測(cè)是主要的土壤監(jiān)測(cè)方法。

1.1.4 以生物學(xué)層次為根據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)：生物學(xué)層次為根據(jù)可以將生物監(jiān)測(cè)劃分為行為測(cè)試、生物測(cè)試以及生態(tài)監(jiān)測(cè)等方法。

1.2 生物監(jiān)測(cè)的主要原理

生物學(xué)理論以及生態(tài)系統(tǒng)理論是生物監(jiān)測(cè)的主要理論基礎(chǔ)，由于生物與其生存環(huán)境之間具有相互依存、相互制約、相互影響的關(guān)系，同時(shí)兩者之間還不間斷地進(jìn)行能量以及物質(zhì)的交換，一旦環(huán)境受到污染，生物體內(nèi)就會(huì)有污染物的遷移和蓄積現(xiàn)象，最終引起環(huán)境中各級(jí)生物出現(xiàn)生理生化、生長(zhǎng)發(fā)育情況以及分布情況的變化，比如藻類的光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞密度會(huì)帶水環(huán)境受到污染的情況下發(fā)生變化。監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)生物對(duì)環(huán)境污染的反應(yīng)為根據(jù)對(duì)環(huán)境污染的程度和狀況進(jìn)行度量和反映。

2 生物監(jiān)測(cè)方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

2.1 生物群落監(jiān)測(cè)法的應(yīng)用

生物群落監(jiān)測(cè)法主要是監(jiān)測(cè)水體污染，同時(shí)也可以在大氣污染以及土壤污染監(jiān)測(cè)中進(jìn)行應(yīng)用，比如水生生物的群落結(jié)構(gòu)和個(gè)體在水體出現(xiàn)污染情況之后就會(huì)出現(xiàn)明顯變化，一些敏感生物會(huì)消亡，而一些抗性生物則會(huì)生長(zhǎng)得越來(lái)越旺盛，因此就會(huì)產(chǎn)生非常單一的群落結(jié)構(gòu)。利用對(duì)生物群落變化的監(jiān)測(cè)能夠?qū)⑽廴緺顩r很好地反映出來(lái)，其中最為主要的指示生物就是魚(yú)類、底棲動(dòng)物、著生動(dòng)物以及浮游生物等。

2.1.1 生物指數(shù)法：該方法主要是通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)公式形式的利用從而能夠?qū)⑸锓N群以及群落結(jié)構(gòu)變化充分地反映出來(lái)，對(duì)水質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中主要包括污染生物指數(shù)、津田生物指數(shù)、生物種類多樣性指數(shù)以及貝克生物指數(shù)。

2.1.2 污水生物系統(tǒng)法：由于自凈作用的存在，受到污染的河流會(huì)從上游到下游出現(xiàn)污染程度由高到低的連續(xù)帶，其中包括寡污帶、β中污帶、α中污帶以及多污帶等。該方法在較長(zhǎng)的以及硫酸緩慢的河流水體監(jiān)測(cè)中比較適用。

2.2 微生物監(jiān)測(cè)法的應(yīng)用

微生物監(jiān)測(cè)法主要是通過(guò)對(duì)環(huán)境中微生物生長(zhǎng)狀況的檢測(cè)從而將環(huán)境污染情況反映出來(lái)，其生物指示指標(biāo)一般是菌根真菌、維素分解細(xì)菌和真菌、假單胞菌總數(shù)以及放線菌等微生物指標(biāo)。比如在2004年Berno等人通過(guò)對(duì)重組的大腸桿菌的利用對(duì)空氣中苯及其衍生物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。現(xiàn)在發(fā)展較快的方法是硝化菌法和發(fā)光菌法，其中發(fā)光細(xì)菌因?yàn)槠渚邆漭^為獨(dú)特的生理發(fā)光特征，因此在生物監(jiān)測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用，其具有敏度、漸變、快速的特點(diǎn)。

2.3 生物殘毒測(cè)定法的應(yīng)用

生物殘毒測(cè)定的方法主要是通過(guò)對(duì)生物含污量的利用開(kāi)展監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)環(huán)境的工作，比如環(huán)境中常常具有較低的放射性物質(zhì)、農(nóng)藥以及貴金屬含量，然而一些生物的富集能力比較強(qiáng)，所以以生物體內(nèi)污染物的殘留量為根據(jù)就能夠?qū)h(huán)境污染的程度推斷出來(lái)。比如在2009年Fialkowski等人通過(guò)對(duì)沙蚤體內(nèi)微量元素的含污量的檢測(cè)對(duì)歐洲某水域的微量元素污染程度進(jìn)行了分析。

2.4 生物測(cè)試法的應(yīng)用

生物測(cè)試的方法主要是通過(guò)對(duì)在污染物侵害下生物出現(xiàn)的生物學(xué)變化進(jìn)行利用，從而對(duì)污染狀況進(jìn)行測(cè)試，其在確定污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測(cè)廢水處理效果、評(píng)價(jià)污染程度以及追溯污染物等方面具有十分重要的作用。大量的研究表明，對(duì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的時(shí)候可以將熱休克蛋白在生物體內(nèi)的變化作為非常重要的一個(gè)指標(biāo)，比如在2009年Monferrán等人通過(guò)對(duì)眼子菜的谷胱甘肽芳基轉(zhuǎn)移酶、導(dǎo)電率以及葉綠素等多種生理生化參數(shù)的監(jiān)測(cè)最終將水環(huán)境中的污染狀況監(jiān)測(cè)了出來(lái)。

2.5 生物傳感器技術(shù)的應(yīng)用

相對(duì)于傳統(tǒng)的HPLC或LC-MS分離分析技術(shù)和化學(xué)傳感器而言，生物傳感器有較多的優(yōu)勢(shì)，比如其可以快速地在復(fù)雜體系中實(shí)施在線連續(xù)監(jiān)測(cè)，具有較低的成本以及非常高的靈敏度等。現(xiàn)在生物傳感器已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用在水質(zhì)檢測(cè)中的水體富營(yíng)養(yǎng)化、陰離子表面活性劑、pH值以及BOD等分析中。相關(guān)的報(bào)道顯示，對(duì)光纖生物傳感器的利用可以對(duì)殘留在地下水中的炸藥成分RDX以及TNT等進(jìn)行有效的檢測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，也具有越來(lái)越重要的地位。生物監(jiān)測(cè)在未來(lái)的環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中具有非常廣闊的發(fā)展前景，其能夠?qū)⑽⒂^領(lǐng)域以及宏觀領(lǐng)域中的各種綜合以及連續(xù)的環(huán)境信息提供出來(lái)，并且對(duì)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展起到有效的推動(dòng)作用。現(xiàn)在我們必須要思考的一個(gè)問(wèn)題就是如何能夠?qū)⑸锉O(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)充分地發(fā)揮出來(lái)，在環(huán)境檢測(cè)中更好地應(yīng)用生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，因此必須要立足于生物監(jiān)測(cè)的管理、技術(shù)和方法等層面對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究和分析。

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作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)味Y堂（1977-），男，山東人，黔西南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，研究方向：環(huán)境科學(xué)。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）endprint