生物監(jiān)測(cè)及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

蔣江

[摘要]生物監(jiān)測(cè)利用生物個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染或變化所產(chǎn)生的反應(yīng)，從生物學(xué)角度對(duì)環(huán)境污染狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。作為環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要組成部分，生物監(jiān)測(cè)具有敏感性、長(zhǎng)期連續(xù)性、非破壞性等優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)論述了生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理及特點(diǎn)。并從大氣污染的生物監(jiān)測(cè)、水環(huán)境的生物監(jiān)測(cè)和土壤污染的生物監(jiān)測(cè)等總結(jié)了生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用。盡管生物監(jiān)測(cè)目前仍在發(fā)展階段，具有不足之處，但生物監(jiān)測(cè)具有廣闊的發(fā)展前景。

[關(guān)鍵詞]生物監(jiān)測(cè) 環(huán)境監(jiān)測(cè) 應(yīng)用 環(huán)境污染

[中圖分類號(hào)] X83 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-9-323-1

環(huán)顧當(dāng)下，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，環(huán)境污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重，引起了廣大專家學(xué)者的關(guān)注。近年來(lái)，全球各地學(xué)者對(duì)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題陸續(xù)開展大量的研究，而環(huán)境監(jiān)測(cè)做為環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)，能隨時(shí)反應(yīng)環(huán)境的狀況。因此開展環(huán)境監(jiān)測(cè)能提供準(zhǔn)確、及時(shí)、全面的反應(yīng)環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)，并為環(huán)境管理、污染控制和環(huán)境規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)。生物監(jiān)測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用較為廣泛，是未來(lái)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的一類重要方法。我國(guó)已將其作為例行監(jiān)測(cè)項(xiàng)目納入到環(huán)境監(jiān)測(cè)體系中。

1 生物監(jiān)測(cè)的概述

1.1生物監(jiān)測(cè)的定義與發(fā)展歷程

生物監(jiān)測(cè)（biomonitoring， Biological Monitoring）是指利用生物個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染或變化所產(chǎn)生的反應(yīng)，從生物學(xué)角度對(duì)環(huán)境污染狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)的一門技術(shù)。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）將其定義為測(cè)量活著的生物體對(duì)人為壓力的靈敏度。在19世紀(jì)，Nylander等人就報(bào)道了地衣對(duì)城市環(huán)境的敏感性。其最早的應(yīng)用是用于水環(huán)境的監(jiān)測(cè)，是由Koikwitz和Marssson等人提出了“污水生物系統(tǒng)”，隨后Liebmann和日本學(xué)者津田松苗等不斷補(bǔ)充完善，生物監(jiān)測(cè)有了初步的發(fā)展。50年代后，一些國(guó)家相繼應(yīng)用本地區(qū)指示生物來(lái)監(jiān)測(cè)水質(zhì)和大氣污染，而我國(guó)生物監(jiān)測(cè)在上世紀(jì)80年代才逐步應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)。隨后，生物監(jiān)測(cè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并為環(huán)境的保護(hù)、管理以及污染的防治提供全面而可靠的依據(jù)，使得其成為環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要組成部分。

1.2生物監(jiān)測(cè)的原理

生物監(jiān)測(cè)的理論基礎(chǔ)是生態(tài)系統(tǒng)和生物學(xué)理論，生物與環(huán)境是相互作用的統(tǒng)一整體，二者存在著相互影響、相互制約、相互依存的密切關(guān)系。有研究表明，生物與其生存環(huán)境之間不斷地進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換，污染的環(huán)境會(huì)影響生物的生長(zhǎng)，使得我們可以通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)中各級(jí)生物在污染環(huán)境中的分布、生長(zhǎng)發(fā)育狀況、生理生化等指標(biāo)來(lái)反映和度量環(huán)境污染的狀況和程度[1]。

1.3生物監(jiān)測(cè)的分類[2]

生物監(jiān)測(cè)的分類可以按照生物的生長(zhǎng)環(huán)境，生物的分類，生物所處的主要環(huán)境介質(zhì)和生物學(xué)層次等方面來(lái)劃分不同的種類。其中根據(jù)根據(jù)生物的生長(zhǎng)環(huán)境，生物檢測(cè)可分為被動(dòng)生物監(jiān)測(cè)（Passive Biomonitoring， PBM）和主動(dòng)生物監(jiān)測(cè)（Active Biomonitoring， ABM）。PBM是利用生態(tài)系統(tǒng)中天然存在的（原位）生物個(gè)體和群落對(duì)污染環(huán)境的反應(yīng)，評(píng)價(jià)環(huán)境狀況。根據(jù)生物的不同，生物檢測(cè)可分為動(dòng)物、植物和微生物監(jiān)測(cè)。根據(jù)生物所處的主要環(huán)境介質(zhì)，生物檢測(cè)可分為大氣、水體和土壤污染的生物監(jiān)測(cè)。根據(jù)生物學(xué)層次，生物檢測(cè)可分為生態(tài)監(jiān)測(cè)（群落生態(tài)和個(gè)體生態(tài)）、生物測(cè)試（急性毒性、亞急性毒性和慢性毒性測(cè)定）以及分子、生理生化指標(biāo)和污染物在體內(nèi)的行為測(cè)試等方面。

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

目前，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，主要應(yīng)用于監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)環(huán)境污染狀況，反映污染物對(duì)生物及人體健康的綜合效應(yīng)，預(yù)報(bào)環(huán)境公害，維護(hù)生態(tài)平衡等方面。近年來(lái)，生物監(jiān)測(cè)在監(jiān)測(cè)重金屬、微量元素、持久性有機(jī)污染物等環(huán)境污染物方面的應(yīng)用也較為廣泛，已經(jīng)逐漸成為環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。我們總結(jié)了生物監(jiān)測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面，概述如下。

2.1生物監(jiān)測(cè)在大氣環(huán)境中的監(jiān)測(cè)

大氣污染是通過(guò)對(duì)大氣環(huán)境下生物監(jiān)測(cè)確定大氣的環(huán)境質(zhì)量水平，大氣污染的生物監(jiān)測(cè)包括植物、動(dòng)物和微生物監(jiān)測(cè)，其中應(yīng)用較為成熟的是植物監(jiān)測(cè)。因?yàn)?，在生態(tài)系統(tǒng)中，植物由于其生長(zhǎng)特性，對(duì)大氣的污染最為靈敏。如有研究報(bào)道，地衣、落葉松和水衫等能作為大氣中二氧化硫的指示植物；金線草、郁金香和大蒜等植物能通過(guò)葉尖和葉脈出現(xiàn)傷斑的變化指示大氣中存在氟化物；番茄、秋海棠和向日葵等植物能作為大氣中NO2的指示植物。

2.2生物監(jiān)測(cè)在水環(huán)境中的監(jiān)測(cè)

水環(huán)境中的大量水生生物與水體共同組成了水生態(tài)系統(tǒng)，水生態(tài)系統(tǒng)的任何變化都可能影響水生生物各種結(jié)構(gòu)與功能。水生生物和賴以生存的水環(huán)境之間，相互依存、相互制約，一旦水體被污染，水環(huán)境改變，各種水生物會(huì)產(chǎn)生不同的反應(yīng)，從而構(gòu)成水體污染監(jiān)測(cè)的生物學(xué)根據(jù)。水體污染的生物監(jiān)測(cè)的方法主要有以下幾種。第一種是微型生物群落監(jiān)測(cè)法，其常將聚氨酯泡沫塑料塊投入水體，收集其中的微型生物，通過(guò)水體系統(tǒng)中微型生物群的變化來(lái)反映水體污染情況。

2.3生物監(jiān)測(cè)在土壤環(huán)境中的監(jiān)測(cè)

土壤環(huán)境污染后是通過(guò)土壤農(nóng)作物、人體及土壤、地下水（地表水）等環(huán)節(jié)對(duì)人體產(chǎn)生危害。因此土壤污染的生物監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)土壤動(dòng)物、指示植物和土壤微生物等進(jìn)行。其中動(dòng)物監(jiān)測(cè)法是指利用動(dòng)物監(jiān)測(cè)土壤的污染程度。比如有研究報(bào)道，由于蚯蚓對(duì)土壤中的農(nóng)藥、鉛等有較高的敏感性，Reinecke等[7]人研究表明土壤Pb進(jìn)入蚯蚓體內(nèi)后，通過(guò)食物鏈傳給鼩鼱，使鼩鼱成為檢測(cè)土壤Pb污染的指示生物。

3 結(jié)論與展望

隨著生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，其在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中已占有越來(lái)越重要的地位，在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，具有著非常廣闊的發(fā)展前景。而生物監(jiān)測(cè)具有綜合性、長(zhǎng)期性、復(fù)雜性和分散性等特點(diǎn)，其涉及多學(xué)科其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，同時(shí)由于生物監(jiān)測(cè)也存在專業(yè)性強(qiáng)、范圍廣、見效慢、費(fèi)用高等缺點(diǎn)，限制了其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的進(jìn)一步應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉偉成，單樂(lè)州，謝起浪等.生物監(jiān)測(cè)在水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].環(huán)境與健康雜志， 2008， 25（5）：456-459.

[2] 王春香，李媛媛，徐順清.生物監(jiān)測(cè)及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào)，2010.