生物監測及其在環境監測中的應用

楊立

摘 要：隨著社會的發展和生物信息技術的不斷進步，生物監測技術得到了進一步的發展和鞏固，尤其是相關的化學和數學學科的滲透和支持，生物監測在環境監測中的應用更加廣泛，并在實際的應用過程中衍生出很多高效、精準的檢測技術。新技術的涌現和應用對于環境監測和治理，將會產生一系列積極的影響，該文立足于生物監測相關文獻和檢測應用案例，分析生物監測在環境監測中的應用，旨在能夠為環境污染預防和治理提供參考建議。

關鍵詞：生物監測 環境監測 應用

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（b）-0133-02

生物監測是近年來監測環境污染情況的一種非常重要的檢測手段，其主要的檢測原理是利用某些對環境污染物比較敏感的植物、動物等活動特征變化，快速檢測當前的環境污染情況，生物監測的主要特點是檢測成本低廉，檢測價值高，能夠在較短的時間內檢測到當期的環境污染情況。在早期的生物監測中，主要是通過觀察被檢測環境內生物群體的數量和形態以及習性的變化情況來對環境進行定性的分析。生物監測技術是由生物學家Cairns和Schalie于20世紀最先提出，隨著電子信息技術的迅猛發展和細胞生物學研究的不斷深入，生物監測技術手段邁入了一個嶄新的發展時代，由于生物監測技術具有能夠快速、準確檢測環境污染情況，反饋環境質量指標的特點，而受到人們的青睞和重視。

1 生物監測技術在環境監測中的應用

1.1 生物監測在大氣環境監測中的應用

大氣環境污染的檢測屬于大氣毒性檢測的范疇，多年以來，我國對于大氣毒性檢測都是停留在利用化學檢測和分析的基礎上進行的，這一方法不僅操作繁瑣，而且由于容易受到客觀外界環境的影響，使檢測結果的準確性很難令人滿意。而通過生物監測的方式，不僅檢測原理十分簡單，檢測的效果也更有說服力。這是因為由于環境變化而導致的大氣層中生物學變化，能夠更加直接和真實地反映出大氣層質量變化對環境系統造成的影響。

利用生物多樣性的豐富程度來對大氣層環境監測，是生物監測的主要監測方式之一。例如，在室內裝修過程中，最常被提及的甲醛污染，就是由生物學家Jadwiga Palus等利用SCGE技術監測出在家具木材中存在損傷淋巴細胞DNA的污染物質，進而通過實驗驗證出污染源。

1.2 生物監測在農業環境監測中的應用

生物監測在農業環境監測的應用已經十分廣泛，并且取得較好的成效。例如，在我國的湖北省孝感市，生物學專家選取了十余種農田里的節肢動物進行分析，分別采集到的動物有隱翅甲、螞蟻、蜘蛛、露尾甲、等足目鼠婦、馬陸等。通過SAS進行因子分析之后，得出了可以采用陷阱的方法誘集在農田地面活動的節肢動物，進而實現了對農田生態環境的檢測和治理。這種檢測管理辦法是一種具有非?，F實意義的生態管理方法。另外，有學者研究發現，在農業土壤環境質量中，土壤中的鎘濃度與其土質內蚯蚓體內的鎘的濃度具有相關性，通過對蚯蚓的活動特性進行研究發現，蚯蚓對于有機磷殺蟲劑的敏感程度較高，土壤中有機磷殺蟲劑的濃度達到一定的水平，將會引起蚯蚓的逃離。這些生物體的特征和其他細微處的變化，都能夠對農業生產環境變化的檢測起到關鍵性的作用。

1.3 生物監測在城市污染檢測中的應用

城市污染是當前環境污染類型中最嚴重的污染之一，生物專家黃曉華，張光生等在《城市污染的環境監測》一文中，總結了城市污染環境下對一些植物成長的影響，文中指出，當環境中Cu的含量達到一定程度之后，罌粟植物會出現矮化的現象，薔薇花的顏色也會由玫瑰色轉變成天藍色；而在環境中的Ni過量的時候，白頭翁的花瓣竟會變成無色；在城市環境中Mo過量的時候，樹葉植物等也變將會變得畸形，莖也會由原來的綠色轉變成金黃色。在生物環境中，有些植物具有較強的重金屬積累的能力，通過植物這樣的特性，也能夠判斷出此處的土壤是否已經被污染，因為這些植物一般生長在重金屬含量較高的土壤環境中。生物監測在城市環境污染監測管理中的應用具有非常高的價值，主要是這些生物植物的分布可以在室外也可以在室內作為環境監測的一種手段，在城市環境污染日益嚴重的今天，通過這種簡單有效的生物環境監測手段，具有更加現實的監測意義。

1.4 生物監測技術水體環境污染中的應用

利用生物技術監測水體污染情況的應用案例已經屢見不鮮，比如在檢測水質污染情況時，通過某水域內細菌的總數和其他相關的指示菌來判定當前水域的受污染指數；利用Ames檢測物質的突變性和致癌性以及通過水質中水藻的數量來確定水質或者水中物質的霉性等。隨著化學合成技術的不斷發展，在過去十幾年的時間里，合成的化學農藥被廣泛應用到農業生產中去，最常見的化學農藥例如除草劑，其成分中含有大量的苯烴等有機合成物質，這些合成物一般具有較強的致癌性和突變性，并且在環境中不易分解，能夠長期累積存在于土壤中，并被植物體吸收，而這些被植物吸收的化學制劑殘留物最終將會隨著食物鏈進入人體，對人類的健康造成嚴重的威脅。在生物監測技術中，利用水生物體對水質中污染物具有積累和吸收能力這個主要特征，來監測水體中某些重金屬和特定物質的含量，以期達到水質污染監測的目的。例如，根據水體中魚類的呼吸頻率的變化來監測某一水域內的環境污染情況，在被污染的水域環境中，魚類的魚鰓呼吸相比較于正常水域的呼吸更加快速，而且沒有規律可言，德國某研究機構在20世紀70年代就開始利用魚類的趨流性對水質環境展開監測和研究，在水流的下游設置強光區和適當的電擊，迫使健康的魚類向水域下游活動，并在這個過程中，采取適當的外界刺激，迫使其產生反應，如果魚類無法維持在上游的位置，就說明，水域內的污染已經產生了一定的影響和危害。

2 生物監測在環境監測中的發展前景

生物監測相比于化學檢測技術具有更加明顯的優勢，不僅簡單快捷，而且檢測的成本較低，因此，在未來的環境監測中將勢必會有較好的發展前景。新技術革命的發展，尤其是由生物技術衍生出的基因工程、DNA生物探針技術、免疫檢測和生物傳感以及單細胞電泳技術等，這些技術的涌現，勢必會對人類的生存和發展帶來翻天覆地的變化，其應用前景廣泛而令人期待。首先，隨著科學信息技術的不斷發展和一系列新的技術的革新，生物監測也一定會伴隨著技術的進步而不斷地發展和完善。但是也要看到的是，環境監測是一個復雜的系統性工程，在檢測的過程中常常需要很長的觀察和監測周期，在這段時間內，需要克服和解決很多實際的客觀問題。隨著分子生物技術的發展和成熟，學科互融和交匯的程度越來越深，相信生物監測技術的發展也一定會隨著生物分子技術的成熟而變得更加高效和精準。其次，伴隨著生物監測技術的不斷發展，環境污染評價也將會變得更加科學和客觀，當前大量個成的化學制品，對環境造成的污染已經不再是某一個單一的元素或者物質，而是由多種物質累積造成的，具有更復雜的污染途徑，通過生物監測能夠更加直接、客觀和全面揭示污染的情況，并給予科學、客觀的評價。

3 結語

環境污染的后果對生物產生一定的影響，也勢必會在生物生長過程中有所反映，傳統的理化監測只能對當期的環境污染情況進行評價，無法對污染進行長期監測，而生物監測不僅能夠從環境開始受到污染就進行監測，同時對于其污染程度，后續的發展趨勢等都能做到合理的預測，在經濟上具有較好的適應性，從當前的社會經濟發展趨勢來看，生物監測技術的應用是環境監測的必然要求，尤其是在人類生存環境日益惡劣的今天，生物監測技術必將迎來更加廣闊的應用前景。

參考文獻

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