生物監(jiān)測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的有效運(yùn)用

葉映如

摘 要：隨著人類物質(zhì)文明的高速發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越突出，在這種社會(huì)背景下，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并在環(huán)境監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著不可替代的重要作用。生物監(jiān)測(cè)原理是利用生物分子、細(xì)胞、組織等對(duì)環(huán)境污染產(chǎn)生的不同反應(yīng)來(lái)表明環(huán)境污染狀況，因此生物監(jiān)測(cè)是基于生物學(xué)角度為環(huán)境監(jiān)測(cè)提供評(píng)價(jià)依據(jù)的。

關(guān)鍵詞：生物監(jiān)測(cè)；環(huán)境監(jiān)測(cè)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）29-0057-01

工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展使越來(lái)越多的外源污染物直接轉(zhuǎn)移到環(huán)境中，加重了環(huán)境污染程度，環(huán)境監(jiān)測(cè)可以為環(huán)境污染程度提供一種客觀的評(píng)價(jià)手段，在眾多環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)中，生物監(jiān)測(cè)是敏感度最高、成本最低的監(jiān)測(cè)技術(shù)，已在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。

1 生物監(jiān)測(cè)技術(shù)概述

1.1 生物監(jiān)測(cè)的基本原理

生物監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)是生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)理論，即生物與其生活的周圍環(huán)境是相互依存、相互影響、相互制約的關(guān)系。生物與生態(tài)環(huán)境之間不斷進(jìn)行著能量交換和物質(zhì)交換，當(dāng)生態(tài)環(huán)境受到污染后，生物體內(nèi)部就會(huì)隨之出現(xiàn)大量有毒物質(zhì)，隨著時(shí)間的遷移，這些有毒物質(zhì)不斷積累，導(dǎo)致生物生長(zhǎng)指標(biāo)、分布狀況發(fā)生巨大變化。如當(dāng)水資源被污染之后，水體中藻類細(xì)胞的光合作用就會(huì)出現(xiàn)異常。由此可見(jiàn)，通過(guò)合理運(yùn)用生物對(duì)生態(tài)環(huán)境的各種反應(yīng)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境污染狀況的監(jiān)測(cè)，這個(gè)應(yīng)用的過(guò)程就是生物監(jiān)測(cè)。

1.2 生物監(jiān)測(cè)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

生物監(jiān)測(cè)不僅是其他環(huán)境監(jiān)測(cè)方法的補(bǔ)充，更能有效彌補(bǔ)其他監(jiān)測(cè)方法的不足，這主要取決于以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

①連續(xù)性。連續(xù)性指生物監(jiān)測(cè)能夠動(dòng)態(tài)收集很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的環(huán)境變化信息，從而提高環(huán)境狀況分析的系統(tǒng)性。

②靈敏性。生態(tài)環(huán)境中的一些細(xì)小變化無(wú)法被理化監(jiān)測(cè)技術(shù)所察覺(jué)，但是可以通過(guò)生物監(jiān)測(cè)的日積月累和和生物富集效應(yīng)放大這種改變，從而大大提高環(huán)境污染監(jiān)測(cè)的敏感性。

③保護(hù)性。各種理化監(jiān)測(cè)方法或多或少都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，但是應(yīng)用生物監(jiān)測(cè)的過(guò)程本身就是一種保護(hù)手段。

④經(jīng)濟(jì)性。生物監(jiān)測(cè)無(wú)需投入技術(shù)、設(shè)備、資金等，而且操作起來(lái)更加簡(jiǎn)單，有效節(jié)省了人力物力。

2 生物監(jiān)測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用范圍

2.1 水環(huán)境監(jiān)測(cè)

水生生物與水環(huán)境之間的關(guān)系密不可分，水質(zhì)受到污染，水生生物必然會(huì)受到影響，通過(guò)水生生物的一系列變化就可以直觀監(jiān)測(cè)水質(zhì)污染狀況。水環(huán)境監(jiān)測(cè)中兩種最常用的生物監(jiān)測(cè)技術(shù)就是微生物群落監(jiān)測(cè)和指示物監(jiān)測(cè)。水體中的微生物群落可以敏感的反映出水質(zhì)變化，如將泡沫塑料放入水體中，通過(guò)分析泡沫塊收集到的微生物就可以得出監(jiān)測(cè)結(jié)果。指示物監(jiān)測(cè)法主要通過(guò)分析受污染水環(huán)境中缺失的敏感微生物來(lái)達(dá)到水質(zhì)監(jiān)測(cè)目的，由于指示物生存周期長(zhǎng)、活動(dòng)范圍小，因此監(jiān)測(cè)結(jié)果比較可靠。

2.2 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)

土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)方法很多，可使用的生物種類包括植物、動(dòng)物、微生物等，其中，最常使用的生物種類是動(dòng)物，一般以蚯蚓為監(jiān)測(cè)對(duì)象。蚯蚓在土壤環(huán)境中的敏感性較高，其體內(nèi)重金屬含量的變化可直觀反映出土壤中農(nóng)藥、重金屬等有害物質(zhì)的含量。

此外，植物監(jiān)測(cè)法的應(yīng)用范圍也比較廣，這是因?yàn)橥寥朗艿轿廴竞笾参锷L(zhǎng)會(huì)受到直接的影響，進(jìn)而出現(xiàn)生長(zhǎng)代謝異常，從而反映出土壤受污染情況。

2.3 大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)

大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的在于分析大氣質(zhì)量及污染程度，在整個(gè)生態(tài)環(huán)境中，大氣污染是影響范圍最廣的重要因素，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是使用植物指示物作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，這是因?yàn)橹参锷L(zhǎng)位置比較固定，因此管理起來(lái)更加方便，將植物作為監(jiān)測(cè)對(duì)象可以更加直觀的反映出大氣環(huán)境狀況。針對(duì)不同的污染因素可以采用不同的植物作為指示物，如二氧化硫指示物包括落地松、杜仲、水杉、地衣等，這些植物受到二氧化硫污染后，葉子表面會(huì)出現(xiàn)斑塊狀物質(zhì)，葉子邊緣也會(huì)逐漸變成土黃色。

氟化物指示物包括郁金香、杏、梅等植物，這些植物受到氟化物污染后，葉子形狀會(huì)發(fā)生改變，葉面上也會(huì)出現(xiàn)淺褐色或紅褐色傷斑。二氧化碳指示物包括煙草、番茄、秋海棠、向日葵等，這些植物受到過(guò)高濃度的二氧化碳污染后，葉脈上會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的傷斑，葉片顏色也開(kāi)始發(fā)生改變，變?yōu)辄S褐色、棕色等。

3 生物監(jiān)測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用分析

為進(jìn)一步分析生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用特點(diǎn)，本文將舉例說(shuō)明幾種比較常見(jiàn)的生物監(jiān)測(cè)模型。

3.1 果蠅生物監(jiān)測(cè)模型裝修監(jiān)測(cè)

果蠅是一種多細(xì)胞真核生物，具有生存期短、繁殖迅速、反應(yīng)靈敏的特點(diǎn)，雖然果蠅生物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是其生理功能與其他哺乳動(dòng)物類似，因此經(jīng)常作為環(huán)境污染綜合性監(jiān)測(cè)的首選生物材料。果蠅生物模型主要用于室內(nèi)裝修環(huán)境監(jiān)測(cè)，通過(guò)分析果蠅在室內(nèi)環(huán)境中的生存狀態(tài)就可以評(píng)價(jià)室內(nèi)污染情況。新裝修的室內(nèi)空氣中一般包含甲醛、甲苯、二甲苯等有害物質(zhì)，這些揮發(fā)性物質(zhì)主要來(lái)自于裝修材料和家具，國(guó)內(nèi)外普遍將耗氧量作為還原性有機(jī)物污染的評(píng)價(jià)指標(biāo)，但是缺乏一種簡(jiǎn)捷有效的檢測(cè)手段，因此，需要建立果蠅生存模型。

果蠅生存模型需要設(shè)置對(duì)照試驗(yàn)，生活在正常環(huán)境下的果蠅壽命在36～54 d之間，平均壽命為43 d±3 d，而生活在剛裝修完畢環(huán)境下的果蠅壽命在23～35 d之間，平均壽命為29 d±2 d，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)可以看出，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組組間比較差異顯著。經(jīng)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組檢測(cè)空間裝修后空氣中的甲醛、苯等有機(jī)物含量均超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，由此可以看出，果蠅生存模型的監(jiān)測(cè)效果比較好。

3.2 鹵蟲(chóng)生物監(jiān)測(cè)模型毒性監(jiān)測(cè)

鹵蟲(chóng)是水產(chǎn)品養(yǎng)殖中的一種常見(jiàn)飼料，來(lái)源穩(wěn)定，其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的優(yōu)勢(shì)主要取決于不同生長(zhǎng)發(fā)育階段的形態(tài)特征明顯，易于觀察，鹵蟲(chóng)幼體對(duì)毒性異常敏感，因此美國(guó)國(guó)家環(huán)?？偩謱⑵淞袨槎拘栽囼?yàn)生物。國(guó)內(nèi)也有應(yīng)用鹵蟲(chóng)進(jìn)行廢水毒性監(jiān)測(cè)的報(bào)道，但相對(duì)而言較少。鹵蟲(chóng)幼體對(duì)油田生產(chǎn)水樣品的敏感度較高，由于鹵蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的身長(zhǎng)值與毒物濃度呈負(fù)相關(guān)，因此，通過(guò)分析鹵蟲(chóng)發(fā)育齡期可準(zhǔn)確區(qū)分出樣品毒性差異。

4 結(jié) 語(yǔ)

生物監(jiān)測(cè)可用于不同生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)，與其他環(huán)境監(jiān)測(cè)方法相比，具有連續(xù)性、保護(hù)性、靈敏性、經(jīng)濟(jì)性等幾大優(yōu)勢(shì)，其主要用于水環(huán)境、土壤環(huán)境、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)，單項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用范圍較廣。在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，加大環(huán)境監(jiān)測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的環(huán)境問(wèn)題，從而提出解決對(duì)策，因此，加大環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)于強(qiáng)化環(huán)境整改力度具有重要意義。由于生物監(jiān)測(cè)發(fā)展時(shí)間較短，仍然存在一些問(wèn)題，但隨著多學(xué)科領(lǐng)域的相互滲透和交融，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的靈敏性和可靠性比較得到顯著提升，其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的地位也將更加突出。

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