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

張志曉

許昌縣環(huán)境監(jiān)測站

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

張志曉

許昌縣環(huán)境監(jiān)測站

近年來，隨著社會的快速發(fā)展，人類過度開采和利用自然環(huán)境從而使環(huán)境破壞和突發(fā)事件不斷增多，怎樣利用科學(xué)手段對環(huán)境進行監(jiān)測已成為眾多人關(guān)注的焦點。隨著科學(xué)技術(shù)也不斷進步，在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域出現(xiàn)了越來越多的新型技術(shù)。在全世界范圍內(nèi)，生物監(jiān)測技術(shù)作為一種創(chuàng)新性的技術(shù)手段被廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染情況的監(jiān)測中。它主要是監(jiān)測特定污染物內(nèi)生物分子、器官和細(xì)胞等組織的表現(xiàn)，使環(huán)境污染程度和原因得到直觀的體現(xiàn)，從而對環(huán)境監(jiān)測結(jié)果進行科學(xué)的歸納和分析。相信經(jīng)過長期深入的研究，能夠讓生物監(jiān)測技術(shù)在今后的環(huán)境監(jiān)測過程中更加全面的發(fā)揮其價值。

生物監(jiān)測；環(huán)境監(jiān)測；應(yīng)用

近年來，隨著社會的不斷進步和經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活與環(huán)境之間的矛盾愈發(fā)嚴(yán)重，主要原因在于人們在提高生活水平的同時，嚴(yán)重破壞著生態(tài)環(huán)境，對環(huán)境的自我恢復(fù)能力造成一定程度的影響。因此，在環(huán)境污染問題研究過程中，生物監(jiān)測技術(shù)因其特有的優(yōu)勢得到突飛猛進的發(fā)展，并被廣泛應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測中。在今后的發(fā)展中，相關(guān)人員還需要不斷完善該項技術(shù)，逐步建立完整的環(huán)境監(jiān)測體系，從而使生物監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，將傳統(tǒng)理化監(jiān)測技術(shù)的不足給予彌補。

一、生物監(jiān)測的原理

任何生物想要生存，都需要有特定的環(huán)境作為基礎(chǔ)。生物和環(huán)境通過接觸能夠轉(zhuǎn)換、交流和補充能量。所以它們具有相互促進、相輔相成的關(guān)系。但是如果某些原因改變了生長環(huán)境，則生物也會適應(yīng)性的調(diào)整各種體征，其中包括生理指標(biāo)、狀態(tài)分布和習(xí)性等。生物監(jiān)測技術(shù)就是通過自身體征的變化來體現(xiàn)出環(huán)境的污染和破壞程度。相對于其他監(jiān)測方式而言，生物監(jiān)測相具有三方面顯著優(yōu)勢：一方面是非破壞性，生物監(jiān)測所常常采用的檢測樣本一般是枯萎的枝葉、動物的毛發(fā)等生物遺物，所以不會對動物的生命安全造成損害。這樣不但有效保護生物或動物的安全性，而且在監(jiān)測環(huán)境時比較準(zhǔn)確；另一方面是靈敏性，因為在監(jiān)測環(huán)境過程中各種環(huán)境條件和介質(zhì)的差異性和復(fù)雜性造使其具有較大難度，但是通過生物積累的方式，就能夠?qū)Ρ粶y環(huán)境的實際污染程度進行快速準(zhǔn)確的監(jiān)測；第三方面是綜合性，一般情況下多方面原因造成了環(huán)境污染，而利用生物監(jiān)測的方式可以使各種污染物的來源和影響程度較為全面的呈現(xiàn)出來，便于實施綜合的管控和預(yù)防。

二、生物監(jiān)測的分類

1、以生物的成長環(huán)境為依據(jù)。按照不同生長環(huán)境，一般都把生物監(jiān)測分為兩種模式，一種是主動模式，一種是被動模式。所謂的主動模式，主要指全面的歸納和分析生物特征指標(biāo)，從而使環(huán)境被破壞程度的高低最終確定；所謂的被動模式，主要指通過研究原始系統(tǒng)中生物群落對環(huán)境污染影響的大小進行定性。通過長期實踐得出，主動模式效果優(yōu)于被動模式。

2、以生物層次為依據(jù)。按照生物層次的差異性，一般能夠?qū)⑸锉O(jiān)測分為生態(tài)監(jiān)測、污染物、分子、生理生化指標(biāo)監(jiān)測等幾種類型。

3、以物種為依據(jù)。一般是按照不同的物種，分為植物、動物以及微生物監(jiān)測三種生物監(jiān)測。比如第三種微生物就是通過綜合監(jiān)測群落機構(gòu)、生物機能指標(biāo)等內(nèi)容，從而獲得有效結(jié)果。

三、生物監(jiān)測方法在環(huán)境監(jiān)測中的實施

1、生物群落監(jiān)測法。基于生物的生理特征和行為習(xí)慣，它們的群落生存狀況特別容易受到所處環(huán)境的影響。因此這種方法通常被用來檢測類似于水體、大氣或土壤介質(zhì)的污染。一般采用的指示生物種類有底棲動物、著生動物和浮游生物等。

2、微生物監(jiān)測法。它通常是指通過對生長在被測環(huán)境體系內(nèi)的生物成長狀態(tài)，來反應(yīng)所處環(huán)境介質(zhì)的污染程度。這種方法的指示微生物通常采用如下幾類：菌根真菌、真菌、假單胞菌總數(shù)、放線菌等。進入新世紀(jì)以來，該技術(shù)再次得到升級和突破，最為先進的代表是發(fā)光菌法，因為其充分利用了生理發(fā)光的性能，檢測效果十分準(zhǔn)確和有效，得到業(yè)內(nèi)人士的親睞。

3、生物殘毒測定法。顧名思義，該法的實施原理就是通過對所處環(huán)境內(nèi)生物體內(nèi)的各種物質(zhì)含量進行檢測，來反應(yīng)被側(cè)環(huán)境的污染程度。例如一些環(huán)境內(nèi)，可能存在較多的放射性物質(zhì)、毒素等，而對于某類生物群種來講，其體內(nèi)可能出現(xiàn)富集的現(xiàn)象。在2009年，著名生物學(xué)家Fialkowski，通過實驗的方法，成功的實現(xiàn)了對沙蚤體內(nèi)微量元素的含測定，最終有效評估了其所處水域的污染程度及其來源。

4、生物測試法.它通常是指通過對受到污染作用的物種進行生物學(xué)變化狀態(tài)的研究，側(cè)面體現(xiàn)污染程度的一種過程。該法通常被運用在污染物排放、監(jiān)測廢水處理等工藝上。例如，通過實驗證明，熱休克蛋白在生物體內(nèi)的指標(biāo)高低能夠有效體現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量水平。在此理論支持上，著名學(xué)者Monferrán組織了多位專家進行專項實驗，利用檢測眼子菜的谷胱甘肽芳基轉(zhuǎn)移酶等其他元素的變化，最終找到了導(dǎo)致水污染的來源。

5、生物傳感器技術(shù)。在初始的HPLC或LC-MS分離分析技術(shù)運用條件上，現(xiàn)代又發(fā)明了更為先進的生物傳感器技術(shù)。與前兩者相比，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)全面連續(xù)檢測多元化生態(tài)體系的效果，并且依靠其極地的造價和極高的靈敏度，迅速占領(lǐng)了當(dāng)今的環(huán)境監(jiān)測市場。尤其對于陰離子表面活性劑、pH值、BOD等參數(shù)的檢測十分便捷，結(jié)果也較為理想。據(jù)最新研究報告，在光纖生物傳感器的技術(shù)支持下，首次對地下水炸藥成分RDX和TNT檢測試驗獲得成功。

四、生物監(jiān)測的前景展望

生物監(jiān)測是一門全新的學(xué)科和應(yīng)用技術(shù)，通過今幾年的實踐應(yīng)用，它所取得的成績也是有目共睹的。然而，我們也應(yīng)當(dāng)明白任何一種生態(tài)環(huán)境的組成非常復(fù)雜，生物監(jiān)測的實施必將還要面臨更多的挑戰(zhàn)和技術(shù)阻礙。在不斷技術(shù)改進的過程中，它仍然需要自然、物理、化學(xué)等學(xué)科的共同支持和配合，才能保證其檢測的準(zhǔn)確性和靈敏度。除此之外，我們也應(yīng)該認(rèn)識到，生態(tài)環(huán)境的破壞不是一蹴而就的，也不可能是某種單一元素污染直接造成的。它的成因和來源及其復(fù)雜，因此相關(guān)部門也應(yīng)當(dāng)對生物監(jiān)測的結(jié)果持科學(xué)的認(rèn)識態(tài)度。

五、結(jié)束語

綜上所述，在環(huán)境污染檢測中，日益成熟的生物監(jiān)測技術(shù)已逐漸成為重要手段，發(fā)揮著重要的作用。因為生物監(jiān)測能夠?qū)⑵渌幁h(huán)境的各種信息通過連續(xù)檢測的方式在宏觀和微觀層面呈現(xiàn)出來，有效促進了自然物種的良性循環(huán)，所以生態(tài)領(lǐng)域的專家和學(xué)者可以充分利用和發(fā)揮生物監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)勢，通過強化管理、技術(shù)改進等方式使其真正成為造福人類的一種科學(xué)技術(shù)。

[1]周卉；胡鵬洋.生物監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的運用[J]；科技與企業(yè)；2013(03)