生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的發(fā)展前景

胡社祝

摘要：隨著生態(tài)環(huán)境的日益惡化，環(huán)境問(wèn)題不斷突出，對(duì)于如何更好的凈化空氣，保護(hù)環(huán)境，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在這樣的大背景下，環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)的核心，而在線監(jiān)測(cè)技術(shù)又以其區(qū)別于傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，成為將來(lái)環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要手段。本文將從生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)為切入點(diǎn)，以在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的概念、發(fā)展現(xiàn)狀以及將來(lái)的發(fā)展前景進(jìn)行分析，以便于更好的了解和認(rèn)識(shí)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，更好地發(fā)揮其在環(huán)境檢測(cè)中的作用。

關(guān)鍵字：生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)；環(huán)境監(jiān)測(cè)；發(fā)展前景

一.我國(guó)環(huán)境生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理及發(fā)展現(xiàn)狀

（一）生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理

近年來(lái)，生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)逐漸成為環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的比較新穎的技術(shù)。其主要工作原理就是通過(guò)分析單獨(dú)的生物題、群落以及種群等方面的環(huán)境帶來(lái)的變化或者污染出現(xiàn)的反應(yīng)，再依據(jù)生物學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)原理，依次評(píng)價(jià)以及監(jiān)測(cè)對(duì)環(huán)境造成污染的情況。而環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心是在線自動(dòng)分析儀，在核心儀器的基礎(chǔ)上配合使用各種自動(dòng)化技術(shù)，在對(duì)數(shù)據(jù)的分析上采用相關(guān)的專用分析軟件通過(guò)使用GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，將在線自動(dòng)環(huán)保檢測(cè)與環(huán)境預(yù)警結(jié)合成為一個(gè)整體的綜合性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為人們提供全面的環(huán)境監(jiān)測(cè)信息。作為一個(gè)綜合性的信息平臺(tái)，將生物監(jiān)測(cè)與在線監(jiān)測(cè)技術(shù)相結(jié)合，在環(huán)境監(jiān)測(cè)中已經(jīng)是得到了廣泛的應(yīng)用，如土壤、大氣和水體污染中的應(yīng)用等等。

生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)采用污染物對(duì)生物體造成的傷害進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，對(duì)總體情況進(jìn)行管理與控制，對(duì)總體環(huán)境中的污染源頭能夠充分實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與監(jiān)控，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的同步傳輸，能夠使有關(guān)負(fù)責(zé)部門(mén)及時(shí)了解到環(huán)境污染信息的第一手資料，并通過(guò)對(duì)污染情況的監(jiān)測(cè)與監(jiān)控采取及時(shí)有效的解決手段，并在治理過(guò)后能夠做到監(jiān)控與監(jiān)測(cè)，保證了環(huán)境保護(hù)工作的進(jìn)行。

（二）在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的范圍日趨廣泛，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)日益完善

近年來(lái)，隨著環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展，生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的覆蓋范圍也是越來(lái)越廣。自上世紀(jì)八十年代以來(lái)，我國(guó)開(kāi)始實(shí)行環(huán)境在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，并且?guī)?dòng)了其他許多監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展。環(huán)境在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，一方面改善了城市的空氣質(zhì)量，另一方面也改變了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)作模式，節(jié)約人力、物力、財(cái)力。與此同時(shí)，生物在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也在這一發(fā)展過(guò)程中，不斷提高技術(shù)水平，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)日益完善。生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)作為一種新穎的監(jiān)測(cè)技術(shù)，在應(yīng)用過(guò)程匯中的非破壞性、敏感性、連續(xù)性、敏感性、綜合長(zhǎng)期性、以及經(jīng)濟(jì)性是其與其他監(jiān)測(cè)技術(shù)相比，所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

2.自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)日益規(guī)范化的問(wèn)題日益突出

雖然目前我國(guó)的生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)逐漸普及，但是其系統(tǒng)的規(guī)范性問(wèn)題依然突出。根據(jù)我國(guó)環(huán)保部門(mén)所編制的空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)、煥然預(yù)案在線監(jiān)測(cè)以及水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)的技術(shù)規(guī)范等文件分析來(lái)看，我國(guó)的環(huán)境在線監(jiān)測(cè)技術(shù)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后與本應(yīng)用的發(fā)展要求的，監(jiān)測(cè)方法的不同導(dǎo)致其對(duì)同一監(jiān)測(cè)指標(biāo)所得到的數(shù)據(jù)有所差異。并且一些技術(shù)員工錯(cuò)操作中也經(jīng)常會(huì)因儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精密性而反應(yīng)不及時(shí)。例如生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方面，就需要一批專業(yè)的技術(shù)工作人員來(lái)操作完成，才能對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)做到真實(shí)、準(zhǔn)確、科學(xué)。

3.生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)方案不夠嚴(yán)密，存在一定盲目性

由于環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一項(xiàng)規(guī)模較大的建設(shè)性項(xiàng)目，雖然是目前較為新穎的一種監(jiān)測(cè)方式，但在我國(guó)在并沒(méi)有成熟的技術(shù)支持和過(guò)多的經(jīng)驗(yàn)積累，故而我國(guó)的生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方面的許多系統(tǒng)方案都是不嚴(yán)密的，沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，只是系統(tǒng)不夠完善，漏洞百出，給將來(lái)的系統(tǒng)的擴(kuò)充和改造都帶來(lái)了需索不必要的阻礙。

（三）生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

進(jìn)行生物檢測(cè)可以準(zhǔn)確得到環(huán)境質(zhì)量狀況，而且更加直接地反映出環(huán)境質(zhì)量變化對(duì)生物正常生存產(chǎn)生的不良影響，相比傳統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)更高效。以飲用水生產(chǎn)為例，使用生物不同水平變化實(shí)現(xiàn)水質(zhì)預(yù)警將由于監(jiān)測(cè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)受限。采用生物傳感器技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)水環(huán)境質(zhì)量的連續(xù)監(jiān)測(cè)。因?yàn)樯飳?duì)環(huán)境污染的反應(yīng)靈敏度更高，敏感生物的行為以及生理生化指標(biāo)能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)出污染，實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染的早期預(yù)警。在線生物監(jiān)測(cè)技術(shù)相比傳統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)不僅靈敏度極高，而且經(jīng)濟(jì)性良好，是環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。

二.我國(guó)生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的發(fā)展前景

（一）生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在土壤污染中的應(yīng)用前景

生物監(jiān)測(cè)技術(shù)通過(guò)對(duì)地下水、土壤、以及農(nóng)作物等方面所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以有效的直接監(jiān)測(cè)到各種污染情況對(duì)土壤的污染程度。具體我們可以采用以下三種監(jiān)測(cè)方法：第一，動(dòng)物監(jiān)測(cè)法的應(yīng)用。采取動(dòng)物監(jiān)測(cè)的方法對(duì)土壤受到的污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如利用蚯蚓相對(duì)較高的敏感性，敏感的察覺(jué)出土壤中是否含有鉛以及農(nóng)藥等有害物質(zhì)。第二，植物檢測(cè)法的應(yīng)用。當(dāng)植物受到污染時(shí)，不同程度的污染會(huì)使植物出現(xiàn)各方面的不同的反應(yīng)。利用土壤指示植物監(jiān)測(cè)土壤中受到的污染。通過(guò)植物出現(xiàn)的一些相對(duì)明顯的癥狀，例如植物的生理代謝方面的某些異常情況來(lái)判定受污染情況。第三，微生物監(jiān)測(cè)法的應(yīng)用，微生物是生態(tài)系統(tǒng)的分解者，根據(jù)微生物出現(xiàn)在土壤中的群落變化可以很好的、較為全面的反映出土壤的污染程度。灌溉污水、人類的尿以及糞是土壤污染源的主要物質(zhì)，這些都會(huì)造成土壤生物受到一定的污染。處于分離土壤中存在的微生物，根據(jù)監(jiān)測(cè)的情況對(duì)土壤受到微生物群系污染的程度以及狀況進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。

（二）生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在在大氣污染中的應(yīng)用前景

大氣污染是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中最容易給植物生存造成威脅的的一種污染方式。而生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在大氣污染的監(jiān)測(cè)就是指根據(jù)生物監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境來(lái)對(duì)大氣質(zhì)量以及環(huán)境被污染的程度進(jìn)行確定。根據(jù)植物對(duì)有害物質(zhì)有相對(duì)較強(qiáng)的敏感性，而且生長(zhǎng)位置固定，所以比較來(lái)說(shuō)比較容易管理以及監(jiān)測(cè)。生物監(jiān)測(cè)在大氣污染中的應(yīng)用就是指將監(jiān)測(cè)樣品的對(duì)象鎖定為植物。通過(guò)對(duì)不同植物監(jiān)測(cè)樣本進(jìn)行分類可以較為較為全面的將大氣對(duì)環(huán)境的污染程度全面的反應(yīng)出來(lái)。例如，水杉、杜仲、苔蘚、落地松以及地衣等二氧化硫指示植物，葉子上的維管束出現(xiàn)傷斑或者是葉子的邊緣出現(xiàn)傷斑時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出土黃色或者紅棕色，這就是受到污染的及哦啊為明顯的癥狀；再如梅、大蒜、郁金香、金線草以及葡萄苔蘚等氟化物指示對(duì)象，這類植物受到污染后多變?yōu)榧庑吻規(guī)в袀叩娜~子；最后還有一類煙草、番茄、柑橘、向日葵以及秋海棠等二氧化碳指示植物，受到污染后植物的葉脈上出現(xiàn)傷斑且呈現(xiàn)不規(guī)則的形式。這些不同的分類情況對(duì)于將來(lái)生物監(jiān)測(cè)技術(shù)都會(huì)起到拓展和延伸的作用。

（三）生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在水體污染中的應(yīng)用

前兩方面，我們講述了生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在土壤污染和大氣污染中的應(yīng)用，接下來(lái)我們來(lái)分析一下生物監(jiān)測(cè)在水體污中的應(yīng)用。首先來(lái)分析一下指示生物法，該監(jiān)測(cè)方法主要是通過(guò)對(duì)水體中是否存在的敏感污染物的種類，來(lái)判斷當(dāng)前的水體資源存在污染物的情況進(jìn)行分析，這是一種較為通用和經(jīng)典的監(jiān)測(cè)方法。因?yàn)樯镒陨砭哂泄潭ǖ幕顒?dòng)地點(diǎn)、相對(duì)長(zhǎng)的生命周期等基本特征，所水體中污染物帶來(lái)的影響可以通過(guò)這些方面的變化較為全面的反應(yīng)出來(lái)。當(dāng)然雖然分類已有很多，但在生物監(jiān)測(cè)中脊椎的動(dòng)物是不在應(yīng)用之列的。

再者就是微型生物群落監(jiān)測(cè)法。剛才我們提到了微生物群體對(duì)土壤污染的分析作用，對(duì)于水體污染的監(jiān)測(cè)，微型生物群同樣是比較重要的組成部分。通過(guò)聚氨酯泡沫塑料塊法，利用微生物群體對(duì)水體中存在污染時(shí)表現(xiàn)出的較強(qiáng)的敏感性，將水體中的微型生物進(jìn)行收集。與別的生物群落監(jiān)測(cè)方法對(duì)比，該方法具有準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)以及迅速等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在監(jiān)測(cè)工業(yè)廢水方面也同樣合適使用。

多物種在線生物監(jiān)測(cè)儀（MFB）是一種在線生物早期預(yù)警系統(tǒng)，是一種成熟的在線監(jiān)測(cè)儀，在水質(zhì)監(jiān)控中應(yīng)用十分廣泛。圖1和圖2分別是使用MFB對(duì)源水和出廠水進(jìn)行MFB在線監(jiān)測(cè)的示意圖。

圖1 源水MFB在線監(jiān)測(cè)示意圖

圖2 出廠水MFB在線監(jiān)測(cè)示意圖

結(jié)語(yǔ)：

生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中發(fā)揮了重要的作用，我國(guó)在在線監(jiān)測(cè)技術(shù)上已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，也通過(guò)這些實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用使得我國(guó)的環(huán)境保護(hù)建設(shè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。本文通過(guò)對(duì)生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的淵源、現(xiàn)狀以及發(fā)展前景的分析，對(duì)生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的作用有了更清晰的認(rèn)識(shí)，生物在線監(jiān)測(cè)技術(shù)將會(huì)有更為廣泛的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]金順平，李建權(quán)，韓海燕等等.PTR-MS在線監(jiān)測(cè)大氣揮發(fā)性有機(jī)物研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007（06）

[2]期賀國(guó)，劉燕燕，陳國(guó)鈞.不依賴空氣動(dòng)力裝置（AIP）排出氣體中C02濃度在線檢測(cè)裝置研制[J].內(nèi)燃機(jī)工程，2002（04）