生物監測技術在環境監測中的應用研究

李 駿 牟華倩

（金華市水處理有限公司，浙江 金華 321000）

利用生物的結構、基因、種群或者群落對環境所造成的變化所產生的反應進行具體分析，從生物學角度提供依據，被稱為生物檢測。若要做好環境保護的工作，對生物監測技術的發展保障就是其重要前提之一。近年來，隨著社會的不斷發展，我國公民的環境保護意識正在不斷提升，我國也開始逐步加大生態環境保護力度與措施，只有有效且切實的推動生物監測技術的發展，才能達到更高效率、高質量的生態環境保護治理目標，才足以為未來的國內環境治理工作奠定扎實基礎。

1 生物監測的內涵

生物監測的理論基礎源于生態監測理論。環境污染會對生態系統造成嚴重影響，引起生態系統原有結構和功能的改變。一方面，在細胞結構上會引起細胞膜的改變,破壞線粒體、內質網等。在分子性能上會激活或抑制酶活性，改變蛋白質的合成因素。在表象上會導致動物死亡，日常行為方式改變，亦或是抑制其生長發育等，其表象在植物方面呈現出生長速度變化，發育受阻，黃化及早熟等現象。在種群中的表象是引起種群數量、密度的改變，引發物種比例的變化，群落中優勢種群、數量、以及種群多樣性的變化。

早期的微核試驗是監測環境污染物對染色體的損傷，以細胞中的微核數量為標準指標。環境中的污染物越多，隨之而來的對染色體的損傷也就愈嚴重，微核率愈高。其中BC5 試驗，也被稱為“鼠傷寒沙門氏菌”肝微粒體試驗法是現階段最為著名的一種常規生物監測方法，主要應用于快速篩選與監測環境中致癌物與致突變物。當環境誘變劑作用于鼠傷寒沙門氏菌組氨酸營養缺陷型系列菌株，讓其在不加生物素和組氨酸的培養基上生長，計數回復突變的菌落數，以此來評價污染物的誘變力。經有效試驗結果數據統計分析，化學品的遺傳毒性與回復率有較高的關聯性，污染因子引發的染色體異常與微核率也有較高的關聯性[1]。

2 生物監測技術的優勢

2.1 長期性

以往的監測技術是定期采樣，運往實驗室進行測試，從而獲取環境污染監測結果的過程。此種方法只能單一的反映出采樣期間的環境污染情況，無法獲取實時的環境污染數據。而生物體是最為理想的環境監測器，可準確實時有效的反映出一段時間內環境污染的具體情況與實際變化，更加真實、有效、科學且合理的反映區域環境污染情況。

2.2 富集性

生物因其本身就生活在生態環境系統中，污染物可通過生物食物鏈形成富集效應，生物監測技術可更好的富集環境污染物，在生物食物鏈頂端進行監測，從而獲取真實有效的環境污染物濃度。

2.3 綜合性

環境污染物的成因極為復雜，是經過多方污染因素的反映復合而成。傳統模式下的環境監測技術大多只能監測出污染物的含量與種類，不能有效的監測出其復合過程、累積風險等綜合因素，導致無法進行安全性評價。現階段的生物監測技術能真實、有效、科學且合理的反映出環境中各種污染因素、污染物成分的綜合效應，能夠為生態環境保護工程和生態環境治理污染工作提供有效的參考依據作為前提條件。

3 生物監測技術在環境監測中的實際應用

3.1 果蠅生物應用

果蠅（圖1）作為一種真核多細胞生物，其飼養條件極為簡單，繁殖力較大，生存周期短，在室內環境空氣污染檢測中大多應用果蠅生物模型，進行環境污染的相關問題研究和對健康產生影響的實驗中都會選擇果蠅作為試驗體。利用黑腹果蠅生存實驗的方法對室內環境進行污染監測，實時觀察空氣污染的情況，以及污染因素對果蠅生命造成的影響，以此為據構建室內空氣污染安全性評價體系。

圖1 果蠅

3.2 兩棲動物應用

兩棲動物在生物環境監測技術中有著至關重要的作用，也是生物學實驗研究的重點對象。兩棲動物的生長發育都極為緩慢，其外形變化、內部神經系統、消化系統、分泌系統上都有著漫長的生長時間，在其生長過程中，內部肝臟、視網膜色度等受到荷爾蒙激素控制時會對化學物質的反映有較大的敏感性，其特性主要來源于兩棲動物獨特的生長周期以及對外界環境因素的反應變化情況。

為此，兩棲動物在環境監測中的重要性不言而喻，利用其進行環境監測時，可為環境污染分辨污染物的種類，提供有效的參考依據。如兩棲動物感受到環境變化時所產生的的生理指標、叫聲等，通過分析以上指標可準確獲取外界環境污染情況與變化情況、

3.3 鳥類應用

濕地是鳥類生活的主要環境，鳥類也是濕地環境食物鏈中最頂端的生物，從營養角度看幾乎與人類相同。由此，鳥類主要應用在濕地環境監測中，為保護和治理濕地生態環境系統提供準確有效的參考依據。如，在濕地水環境監測中，水位同鳥的分類有著較為緊密的關聯性。從繁殖的角度來看，繁殖的成功率的提升受濕地水位的變化及變化幅度影響。鳥類對濕地水位的變化有極強的適應能力，通過對鳥類的組成結構、繁殖信息等數據，都可為濕地生態環境監測提供更加直觀的參考依據。

3.4 植物應用

將植物合理的應用在環境監測過程中，可實現對外界環境狀態的有效判斷。如，在抵抗污染時，植物種類的不同讓其對污染環境呈現出不同的反應，通過對植物不同反應的分析研究即可有效判斷出外界生態環境系統的污染情況。在大氣污染監測中，某種植物對不同的環境污染物的不同反映，是由于一旦植物生長環境出現大氣污染，會嚴重影響植物自身的生理代謝功能。

例如，大氣中粉塵污染較重，粉塵則會附著于植物葉片表面，降低植物的光合作用及也葉片的蒸騰能力，其不良影響因素將直觀地反應在植物生長周期及正常的生理功能上。通過分析植物根系、葉片的實際發育情況，分析其開花結果周期、植物生長數量的變化等，可獲知準確有效的外界環境污染情況與污染因素，植物應用是現階段生物環境監測中應用較為廣泛的監測技術。

通過植物還可監測水體環境的污染情況，水中的生物與水中環境存在著極大的包容性與依存性，可將其看做一個整體。水中生物可直觀地反映出水體環境的變化情況，一旦生物賴以生存的水體環境受到污染，最先產生變化的就是水中生物。在水體環境在，藻類數量對多，生長對快，可通過分析藻類特征、數量以及生長周期的變化，為水體環境監測提供真實有效的數據參考，從而達到更好、更快的獲取水體污染因素的情況[2]。

3.5 微生物應用

微生物監測通過利用微生物資源，來展現環境污染的變化情況、污染程度與污染種類等。現階段我國常用的微生物監測技術有核算探針、聚合酶連式等反應技術，通過對一些病毒、細菌進行監測來獲取其生存環境的污染變化情況與污染因素。隨著生物技術的快速發展，微生物技術隨之愈發先進，微生物監測技術種類也日益增加，尤其是核算雜交技術，在水體環境病菌監測中有著極為重要的作用，同時也能監測出水體環境中對人體有害的細菌，如大腸桿菌、沙門氏菌等菌群，為水體環境的污染治理提供切實有效的參考依據。

隨著社會經濟的繁榮發展與不斷進步，信息技術手段與微電子技術也在逐步發展，生物傳感器被廣泛應用在環境監測中，通過對生物的活性材料作為分子的識別元件，從而通過電磁信號的方式，將外界對其產生的理化性有效傳遞出來，再用接收器進行接收分析其電磁信號，也可準確獲取外界環境污染情況。

4 結語

總而言之，隨著生物監測技術的進步發展，與以往的監測技術相比，生物監測技術作為一種新穎的技術，具有其長期性、富集性以及綜合性的優勢，既能監測出外界環境污染的具體程度、污染種類等，還能實時獲取外界環境污染物變化情況，為整體生態環境系統的保護和治理工作提供重要的參考依據。