生物監(jiān)測及其在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

李曉華

（郴州市環(huán)境監(jiān)測站 湖南郴州 423000）

生物監(jiān)測及其在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

李曉華

（郴州市環(huán)境監(jiān)測站 湖南郴州 423000）

當(dāng)前，生物監(jiān)測在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，作為一門新興的技術(shù)，生物監(jiān)測主要是通過對生物個體、種群、群落的反應(yīng)來表明環(huán)境的污染程度以及變化情況。本文首先介紹了生物監(jiān)測的基本原理以及特征，其次對生物監(jiān)測的分類進(jìn)行了分析，然后對生物監(jiān)測在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用展開了詳細(xì)探究。

生物監(jiān)測；環(huán)境監(jiān)測；應(yīng)用

1 引言

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，環(huán)境監(jiān)測中先后引進(jìn)了各種先進(jìn)性科學(xué)技術(shù)，這些技術(shù)的合理利用能夠有效提升國內(nèi)環(huán)境監(jiān)測整體效率。其中，生物監(jiān)測技術(shù)至關(guān)重要，由于生物監(jiān)測本身在綜合性、敏感性、經(jīng)濟(jì)性以及連續(xù)性等方面優(yōu)勢明顯，因此在環(huán)境污染預(yù)警、環(huán)境監(jiān)測、風(fēng)險評估以及總量控制等方面都得到了有效利用。

2 生物監(jiān)測的基本原理以及特征

2.1 生物監(jiān)測的基本原理

生物監(jiān)測將生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)理論作為基礎(chǔ)，生物與之日常生存環(huán)境間表現(xiàn)出相互依存、相互影響以及相互制約的聯(lián)系，兩者之間不斷進(jìn)行著能量交換以及物質(zhì)交換。因此，在生物生存環(huán)境被污染以后，生物體內(nèi)會出現(xiàn)大量有毒物質(zhì)，且這些有毒物質(zhì)會不斷累積、不斷遷移，以至于生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的生物環(huán)境、生物分布環(huán)境、生物生長狀況、生物發(fā)育狀況以及生理化指標(biāo)等都會發(fā)生變化。例如，在水資源被污染的條件下，水中藻類細(xì)胞的光合作用、細(xì)胞密度等都會受到一定影響。由此可見，生物對于客觀環(huán)境存在著各種反應(yīng)，合理利用這些反應(yīng)，能夠?qū)h(huán)境污染基本狀況以及整體強度更好的展現(xiàn)出來。

2.2 生物監(jiān)測的特征

生物監(jiān)測本身具備分散性、綜合性、繁雜性以及長期性特征，不僅涉及很多學(xué)科，而且還涉及到許多目標(biāo)和部門，因此生物監(jiān)測是一項系統(tǒng)性工程。生物監(jiān)測以環(huán)境作為主要對象，生物不僅可以從中提取出各種污染物，同時還可以全程記錄環(huán)境污染基本情況，另外微生物群、植物以及動物等還能夠?qū)Νh(huán)境進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。通常情況下，大多生物在生命周期方面都會表現(xiàn)出有限性特征，是人們獲取各種監(jiān)測信息的重要途徑。但是，值得注意的是，生物監(jiān)測還是有一定的缺點的，不僅費用較高、專業(yè)性較強，而且涉及面較廣，見效相對較慢，所以將其應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測中也會受到一定的限制。

3 生物監(jiān)測的分類

3.1 依據(jù)生物的生長環(huán)境

依據(jù)生物所處的生長環(huán)境，可以將生物監(jiān)測分為主動、被動生物監(jiān)測。被動生物監(jiān)測是通過處于生態(tài)系統(tǒng)中原位生物的群落來反應(yīng)環(huán)境的污染程度；主動生物監(jiān)測則是通過對生物進(jìn)行不同參數(shù)的檢測，以此來確定環(huán)境的污染狀況，通過對二者的比較，主動生物監(jiān)測的作用相對較為明顯。

3.2 依據(jù)生物學(xué)層次

利用生物學(xué)層次，可以將生物監(jiān)測分為生態(tài)監(jiān)測、生物測試和分子、污染物和生理生化指標(biāo)在生物體內(nèi)的行為監(jiān)測等幾種類型。

3.3 依據(jù)生物的分類法

生物監(jiān)測又可以被分為動物、植物以及微生物監(jiān)測，存在于環(huán)境介質(zhì)中的生物可以作為監(jiān)測的標(biāo)志；對于微生物的檢測，則是利用微生物在環(huán)境中的群落結(jié)構(gòu)和功能的轉(zhuǎn)變來進(jìn)行檢測，從而反映出環(huán)境所受到污染程度。

4 環(huán)境監(jiān)測中生物監(jiān)測合理應(yīng)用

4.1 生物監(jiān)測在土壤污染物監(jiān)測中的應(yīng)用

利用生物監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測土壤污染物的方法主要有動物、植物以及微生物監(jiān)測法這幾類。

（1）動物監(jiān)測法。在使用動物監(jiān)測法時，對于動物種類的選擇是整個監(jiān)測工作的重點。通常情況下，可以將蚯蚓作為應(yīng)用對象，因為蚯蚓不僅具有較強的土壤敏感性，而且能夠敏銳的察覺出土壤農(nóng)藥、鉛等有害物質(zhì)。而且蚯蚓體內(nèi)鎘的含量可以在一定程度上反映出土壤中鎘的含量，因此，在使用動物監(jiān)測土壤污染物時，可以分析蚯蚓相關(guān)體征變化實現(xiàn)對土壤污染物的監(jiān)測。

（2）植物監(jiān)測法。植物監(jiān)測法可以根據(jù)被污染土壤區(qū)域植物的表現(xiàn)，對土壤污染情況進(jìn)行判斷與分析。通常情況下，土壤被污染后該區(qū)域內(nèi)的植物生理代謝就會出現(xiàn)異常反映，而且外在表現(xiàn)也會出現(xiàn)異常，例如：葉片出現(xiàn)傷斑、葉片枯萎甚至死亡等。

（3）微生物監(jiān)測法。微生物監(jiān)測法主要通過分析土壤中微生物群落的變化情況，以達(dá)到對土壤污染物監(jiān)測的目的。研究發(fā)現(xiàn)，土壤中污染物包括人類、動物的尿與糞便，工業(yè)污水等。這些污染物會給土壤中細(xì)菌、放線菌以及霉菌等微生物的生長產(chǎn)生重要影響，因此，通過分離這些微生物，了解微生物結(jié)構(gòu)及數(shù)量以判斷出土壤受污染程度。

4.2 環(huán)境監(jiān)測在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

水生生物與水環(huán)境之間存在互相依存、互相制約的關(guān)系，水質(zhì)受到污染，則水生物就會發(fā)生反應(yīng)，應(yīng)用這一原理可以達(dá)到監(jiān)測水質(zhì)污染的目的。本文主要介紹兩種水環(huán)境監(jiān)測中常用的生物監(jiān)測技術(shù)。

（1）微生物群落監(jiān)測，微生物生物群可以敏感的反映出水質(zhì)的污染情況，其中聚氨酯塑料塊法是常用的方法之一，即將泡沫塑料塊放入被監(jiān)測的水質(zhì)中，分析泡沫塊收集到的微生物分析水質(zhì)污染情況。

例如大腸菌群監(jiān)測。用大腸菌群作為水質(zhì)的指示菌的原因有：①在人糞中大量存在，因此在為人糞所污染的水體中容易測到；②檢驗方法比較簡便；③對氯的抵抗力相似于致病的腸道細(xì)菌。可以認(rèn)為：消滅了大腸菌群，致病腸道細(xì)菌也已消滅，水可供飲用。大腸菌群：需氧及兼性厭氧，在37℃能分解乳糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣的革蘭氏陰性無芽胞桿菌。大腸菌群指數(shù)：每100ml水中所含大腸菌群細(xì)菌的個數(shù)。腸菌群值：指水樣中可檢出一個大腸菌群細(xì)菌的最小水樣量，此值越大表示水中大腸菌群數(shù)越少，水質(zhì)越好。

大腸菌群值=1000/大腸菌群指數(shù)

我國生活飲用水中規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為每升水中總大腸菌群指數(shù)不得超過3個即大腸菌群值不得小于333。

（2）針對指示物生物法進(jìn)行監(jiān)測，該方法比較經(jīng)典，其主要檢測受污染水質(zhì)中缺失的敏感微生物的種類，分析當(dāng)前水質(zhì)的污染情況，由于指示物生命周期比較長，活動范圍比較固定，因此水質(zhì)監(jiān)測準(zhǔn)確性較高。水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)示生物包括浮游動物、小顫草、脆硬剛毛藻等無脊椎動物。

4.3 環(huán)境監(jiān)測在大氣污染環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

將生物監(jiān)測應(yīng)用于大氣污染環(huán)境監(jiān)測中，一般以大氣環(huán)境整體質(zhì)量水平為重點監(jiān)測對象。植物生長本身具有固定特性，受此特性的直接影響，致使植物長時間處于大氣污染環(huán)境中，而其生長特征同樣決定了植物很難脫離污染物。在大氣環(huán)境中，主要污染物有氯化氫、硫酸霧、氯、二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、氟化氫、臭氧以及氨等等。在大氣污染環(huán)境中，生物監(jiān)測靈敏度較高的優(yōu)點，具體的監(jiān)測方案涉及到微生物方案、植物方案以及動物方案等等。

4.3.1 植物方案

目前，大氣監(jiān)測程序中較為重要的一種指示生物即為高等植物，對于大氣污染，許多植物都表現(xiàn)出較強靈敏度。例如，氯氣會使綠色的葉尖逐漸變黃，而一氧化氮會使葉正面生成壞死帶，且該壞死帶貫穿于全葉。

4.3.2 指示植物方案

基于大氣污染環(huán)境而言，其生物監(jiān)測所涉及到的指示植物一般包括以下三種類型：①二氧化氮類指示植物。煙草、向日葵、柑橘、西紅柿以及秋海棠等都屬于二氧化氮類指示植物。二氧化氮類指示植物的葉脈間都存在著不規(guī)則性傷斑，并以黃褐色、白色或者是棕色呈現(xiàn)出來，部分二氧化氮類指示植物還存在著全葉點狀的傷斑。②二氧化硫類指示植物。水杉、地木耳、石思仙、落葉松以及苔蘚等都屬于二氧化硫類指示植物。二氧化硫類指示植物的葉脈間都存在著塊狀的傷斑，部分植物的傷斑在葉緣位置，并以土黃色是紅棕色呈現(xiàn)出來。③氟化物類指示植物。梅、十三太保、杏、金線蓮、葡萄苔蘚、郁金香以及大蒜等都屬于氟化物類指示植物。氟化物類指示植物的葉尖都存在傷斑，僅僅有少部分植物的傷斑在葉脈間，且傷斑多以紅褐色或者是淺褐色等顏色呈現(xiàn)出來，同時氟化物類指示植物的健康部分以及壞死部分之間還具有條理分明的界線。

5 生物監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展前景

生物監(jiān)測技術(shù)是一種新型的監(jiān)測技術(shù)，將其應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測中，能夠很好的體現(xiàn)出生物監(jiān)測技術(shù)優(yōu)勢。但要，為了充分發(fā)揮生物監(jiān)測技術(shù)的作用，未來生物監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該注意以下幾點：

①在生物監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)加強指示生物的選擇與研究，盡量選擇敏感性強又能較好反應(yīng)污染情況的生物，提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。②生命科學(xué)技術(shù)是生物監(jiān)測技術(shù)的主要理論，因此，為了促進(jìn)未來生物監(jiān)測技術(shù)更好的發(fā)展，應(yīng)該加強生命科學(xué)的研究，及時準(zhǔn)確的掌握相關(guān)生物的特征，為選擇更加合理的指示生物提供理論支持。③考慮到將自然界中的生物當(dāng)做指示生物，一般會受到病蟲害、季節(jié)、地域、土壤等因素的影響，因此，應(yīng)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測方式，提高監(jiān)測過程的可比性，充分發(fā)揮生物監(jiān)測技術(shù)的價值。

6 結(jié)語

生物監(jiān)測應(yīng)用前景十分廣闊，在宏觀領(lǐng)域和微觀領(lǐng)域都會推動生態(tài)環(huán)境朝向可持續(xù)方向發(fā)展。為了優(yōu)化生物監(jiān)測整體應(yīng)用程序，不僅需要把握土壤污染環(huán)境中、水資源監(jiān)測中生物監(jiān)測具體應(yīng)用程序，而且還需要相關(guān)人士嚴(yán)格把握大氣污染環(huán)境中生物監(jiān)測的具體應(yīng)用程序，為國家環(huán)境發(fā)展創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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X835

A

1004-7344（2016）03-0326-02

2016-1-10

李曉華（1973-），男，工程師，本科，主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。