生物監測及其在環境監測中的應用效果研究

曾思明

摘 要：生物監測是環境監測的重要方式之一。運用某些對環境污染物敏感的植物可以方便快捷、實時低廉的得到環境的污染情況，具有很高的實用價值。文章通過閱讀生物監測相關文獻，列舉了幾種生物監測技術在環境監測中的應用。

關鍵詞：生物監測；應用；環境監測；效果

中圖分類號：X832 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）08-0049-02

1 生物檢測技術

從生物學角度出發，觀測生物在環境污染與環境變化的情況下生物群落或者個體所產生的反映，并應用在環境檢測之中，為評價環境質量提供檢測的方法，將其稱之為生態系統理論。20世紀初，由Schalie和Cairns最早提出生物監測理論，生物檢測技術開始發展起來。20世紀90年代，信息技術迅速發展，與此同時，分子生物學技術與細胞生物學技術也得到了突飛猛進的進展，推動生物檢測技術發展到了一個新的階段。生物監測技術能夠直接反映出生態環境的質量，并且能夠對環境進行連續監測，基于這些技術和優點，生物檢測技術受到了人們的重視與廣泛應用。

20世紀初生物檢測技術在某些發達國家開始被應用，70年代起，生物檢測技術開始應用在水污染的檢測中，并成為一個十分熱門的研究領域。1977年《水和廢水質量的生物監測會議論文集》被發表出版，這本書主要研究了利用生物檢測技術通過各類水生生物來對水質進行檢測，并對這種技術進行了全面的概括和總結。同年，非洲尼日利亞大學研究院通過遠距離電報對甲殼蟲的活動情況進行檢測，來評價室內污染物以及油類的情況，取得了一定的研究結果。還有人通過魚的呼吸活動來對廠內以及河流中的水質環境進行檢測。在國外，相關專家選出一些對環境污染較敏感的以及抗污染的植物，對大氣污染程度進行生物監測，通過調查研究取得了一定的成果。測試方法分為靜水式生物測試和流水式生物測試。對土壤污染進行生物監測也是一種可行的途徑，但國內外做的工作還不多。環境系統十分復雜，生物監測只有與物理、化學監測結合起來，才能取得更好的效果。

在農業環境學上，生物監測是指利用生物對環境中污染物質的反應，即在各種污染環境下所發出的各種信息，來判斷環境污染狀況的一種手段，對污染物敏感的生物種類，都可以作為監測生物。這里說用的生物主要包括：海藻、水蚤、斑馬魚、豆芽等等，操作起來比較繁瑣，實驗周期較長，無法現場快速檢測和在線長期監測，目前另外一種生物：發光細菌倍受用戶的青睞，所用設備分別有實驗室用、便攜式、在線式，其中進口設備居多如美國、以色列、德國、荷蘭，價格昂貴，尤其是菌種的后期采購時間周期長，且菌種易失活；國產設備有中科院南京土壤所、上海上立、北京濱松光子，價格低廉，售后服務快捷，其中北京濱松公司設備靈敏度可以與美國設備相媲美。

2 生物監測在環境大氣監測中的應用

長期以來，我國都是通過化學分析來對環境的毒理性進行評價，但從結果來看這一方法效果并不是很好。從理論觀點來看，環境的生物學工程是由物理化學過程決定的，反之，物理化學過程也可以通過生物學工程反映出來。所以，通過生物監測來評價大氣質量具有可行性。從一定意義上來說，通過生物學變化來反映生態環境質量的變化，更具有綜合性和直接性，相比通過物理化學監測的數據更加有說服力。Giordani利用生物檢測技術，通過生物多樣性來監測大氣污染程度，取得了與物理化學監測相同的數據結果。Pacheco通過研究發現，樹皮可以用來代替地衣苔蘚等低等植物來對大氣污染進行檢查，從而很好地改善了低等植物量不足的現狀。

利用生物特別是利用植物指示大氣污染的優點是：指示植物種類多，取材容易，監測方法簡單，費用低廉并能美化環境；它可以在一個較大的范圍內，長期地觀察污染的積累性影響。但是也存在一定的缺點，隨著周圍環境的變化和植物自身的生長，這些因素都會對生物監測的過程產生一定影響，檢測結果也就會產生一定的偏差。在污染十分嚴重的環境中，生物監測不僅不能夠正常進行，而且會對植物本身造成破壞，甚至危害植物至死亡。通過動物進行大氣污染檢測時，動物的活動性較大，遇到惡劣環境時，會由于自身應激性而回避，不能得到很好地檢測效果。但是某些動物對環境的反應力比人類和植物要敏感很多，例如，在對一氧化碳進行檢測時，鼷鼠、鴿子、麻雀、金絲雀、狗等都可以作為一氧化碳的指示性動物。尤其是狗的嗅覺十分靈敏，進過特殊的訓練之后，就能夠對煤氣管道的泄漏源進行很好的判斷。還有一些生物學家利用動物的多樣性來對大氣污染進行檢測。用燈光誘捕昆蟲，并對一定時期內昆蟲的數量進行統計，得出動物的多樣性指數，就可以表示出大氣污染的程度。

3 生物監測在城市污染物監測中的應用

某生物監測專家總結了城市環境污染檢測植物的基本種類，認為當Cu過量時，罌粟植物矮化，薔薇花會從玫瑰色變為天藍色；當Mo過量時，會造成植物葉片畸形、莖變為金黃色；當Ni過量時，白頭翁花瓣會變為無色；當土壤中Fe、Mn、S過量時，石竹會變為深紫色，八仙花會從無色變為玫瑰色、天藍色變為玫瑰色。有些植物能夠積累超量重金屬，過量的重金屬會分布土壤中，這種生態習性能夠判斷土壤的污染程度。如萱麻能分布在含有Hg的土壤中，裸柱菊、早熟禾、北美荇菜能生存在被Cu污染的土壤中，蚊母草、北美車前、裸柱菊、早熟禾能存活在被Cd污染的土壤中。

4 生物監測在水體污染監測中的應用

當前外來的化學制劑尤其是農藥（殺蟲劑和除草劑）等合成燃料的廣泛使用，這些污染物中含有致癌與致畸性突變的特性，并在環境中可以長時間存在，這些污染物在生物體內不斷地集聚，通過食物鏈危害人體健康，這種危害性通過化學檢測的方法并不能很好地檢測出來。由于水生生物對污染物具有富集和積累作用。所以經常利用物理化學方法監測水生生物體內的重金屬污染物的含量，以得到水體的污染情況。

20世紀初有德國學者對指示性生物進行了一定的解釋與分類。它把能夠對檢測河流污染情況的生物稱為水污染指示性生物。之后，許多專家又對這個概念進行了補充與發展。能夠作為水污染指示性生物的有：顫蚓、硅藻、柵藻、搖蚊幼蟲、小球藻、浮游生物、水生維管束植物等。在水污染比較嚴重的環境中，一些植物可以生存在低溶解氧的條件之下，例如：毛蠓、綠色裸藻、靜裸藻、小顫藻、顫蚓、細長搖蚊幼蟲等。水污染指示性生物不僅能夠檢測水污染的程度，某些生物的生理指標與行為的變化還能夠對水污染的程度進行定性的分析。例如牡蠣顏色的變化能夠反映出海水中被銅離子污染的程度，白鰱、鯉魚、團頭魴的腦膽堿酯酶活力的變化可以反映有機磷農藥的污染。

5 結 語

運用生物的富集作用，也可以提高理化檢測的準確性，使得污染物監測更加快捷、方便、高效、經濟。從目前的情況來看，生物監測技術的廣泛使用與發展，是必然趨勢也是經濟發展社會進步的必然要求，隨著政府對環境污染問題的不斷重視，科學技術的不斷提高，人們環境意識的不斷增強，生物監測技術必將迎來更加廣闊的前景。

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