生物監(jiān)測及其在環(huán)境監(jiān)測中的應用分析

林陽春（浙江環(huán)境監(jiān)測工程有限公司）

?

生物監(jiān)測及其在環(huán)境監(jiān)測中的應用分析

林陽春（浙江環(huán)境監(jiān)測工程有限公司）

在全球生態(tài)環(huán)境急劇惡化的時代背景之下，生態(tài)監(jiān)測逐漸成為生態(tài)與環(huán)境科學研究的焦點，即通過生態(tài)環(huán)境監(jiān)測來掌握生態(tài)環(huán)境的整體質(zhì)量與變化原因，以免生態(tài)環(huán)境惡化，繼而為生態(tài)環(huán)境的保護好管理提供數(shù)據(jù)支撐。據(jù)此，本文筆者結合生態(tài)監(jiān)測的理論知識，淺析其在環(huán)境監(jiān)測中的應用，以供同行借鑒參考。

生態(tài)監(jiān)測；環(huán)境監(jiān)測；應用

引言

生物監(jiān)測主要通過監(jiān)測生物種群、個體對環(huán)境變化或污染的反應來了解環(huán)境的整體質(zhì)量或環(huán)境的污染程度，以便為監(jiān)測和評價環(huán)境質(zhì)量提供參考依據(jù)。生物監(jiān)測作為環(huán)境監(jiān)測的重要手段，其具有長期性、連續(xù)性、靈敏性、探測性、直觀性、簡便性、經(jīng)濟性、綜合性和非破壞性的特征，因此與傳統(tǒng)的理化監(jiān)測方法相比，生物監(jiān)測表現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)越性。據(jù)此，本文首先介紹生物監(jiān)測的相關知識，然后再進一步分析生物監(jiān)測在環(huán)境監(jiān)測中的應用。

1　生物監(jiān)測

生物監(jiān)測是一種基于生態(tài)系統(tǒng)與生物學理論的監(jiān)測手段。據(jù)研究結果表明，生物與環(huán)境之間的關系表現(xiàn)為相互依存、相互制約、相互影響的關系，即在環(huán)境污染的條件下，污染物在生物體中的遷移和蓄積會改變生物在環(huán)境中的各項指標，而生物監(jiān)測便是通過監(jiān)測生物在環(huán)境污染時發(fā)生的改變來評估環(huán)境污染的程度。通常而言，生物監(jiān)測按生物生長的環(huán)境分為主動生物監(jiān)測（ABM）、被動生物監(jiān)測（PBM）；按生物生長環(huán)境的主要介質(zhì)分為微生物、植物和動物監(jiān)測及土壤、水體和大氣污染監(jiān)測；按生物學層次分為生物測試、生態(tài)監(jiān)測、生理生化指標及污染物的行為測試等。與傳統(tǒng)的理化監(jiān)測方法相比，生物監(jiān)測具有長期性、連續(xù)性、靈敏性、探測性及非破壞性等優(yōu)點，其中非破壞性是指生物監(jiān)測允許通過分析脫落的樹皮及動物的毛發(fā)、排泄物等來監(jiān)測環(huán)境，因此不會對生物及其所處的環(huán)境造成破壞。

生物對所處環(huán)境的變化表現(xiàn)出多層次的特征，因此生物監(jiān)測的具體方法多種多樣，比如生物指數(shù)法、污水生物系統(tǒng)法、PFU微型生物群落監(jiān)測法等生物群落監(jiān)測法、微生物監(jiān)測法、生物殘毒測定法、生物測試法及生物傳感器技術、分子生態(tài)毒理學與分子生物學技術、遺傳毒理學技術、生物標志物法等。上述監(jiān)測方法在環(huán)境監(jiān)測中的應用具有重要作用。根據(jù)上述內(nèi)容，下文側重介紹生物監(jiān)測中環(huán)境監(jiān)測中的應用。

2　生物監(jiān)測在環(huán)境監(jiān)測中的應用

目前，生物監(jiān)測已被廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測中，比如環(huán)境污染的監(jiān)測與評價、污染物對人體及生物健康的監(jiān)測、環(huán)境公害的預報等，進而為維護生態(tài)平衡提供參考依據(jù)。據(jù)此，下文分別討論生物監(jiān)測在大氣污染、土壤環(huán)境、水環(huán)境等不同環(huán)境介質(zhì)中的應用。

2.1生物監(jiān)測在大氣污染監(jiān)測中的應用

在大氣污染監(jiān)測中，生物監(jiān)測包括微生物、動物和植物監(jiān)測三種，其中以植物監(jiān)測的應用最為成熟，而植物監(jiān)測又以苔蘚、地衣和高等植物為指示植物。①多數(shù)植物對大氣污染的反應較為靈敏，比如Cl2可使葉尖變黃等，其中高等植物是城市大氣監(jiān)測的重要指標生物?，F(xiàn)已確定多種植物會對不同的大氣污染物產(chǎn)生靈敏的反應，因此將之作為指示植物，即利用植物群落監(jiān)測法或栽培指示植物監(jiān)測法來監(jiān)測大氣污染情況。例如，2007年，F(xiàn)armer等人利用樹皮來對大氣環(huán)境中鉛的同位素進行監(jiān)測，監(jiān)測效果明顯。②當空氣中存在極少量的毒物時，苔蘚和地衣等便會受到影響并逐漸死亡，比如年均濃度為0.015～0.105μg·L-1的SO2可使地衣絕跡，因此苔蘚和地衣通常被視作大氣污染的監(jiān)測器。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在工業(yè)城市，地衣與市中心的距離直接影響其種類的分布，即從重污染區(qū)到輕污染區(qū)之間，地衣的分布規(guī)律為殼狀地衣、枝狀地衣和葉狀地衣。

2.2生物監(jiān)測在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應用

在土壤環(huán)境監(jiān)測中，生物監(jiān)測主要包括土壤動物監(jiān)測、指示植物監(jiān)測、土壤微生物監(jiān)測及酶活性監(jiān)測：①2007年，國內(nèi)研究人員在對發(fā)電廠和煤礦附近的土壤進行采樣調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，重金屬污染會對土壤動物的類群數(shù)及群落的個體數(shù)產(chǎn)生明顯的影響，即在與灰場距離較近的地區(qū)，由于污染的加重，導致土壤動物的減少。②2008年，葡萄牙研究人員發(fā)現(xiàn)，通過監(jiān)測植物的根莖葉可實現(xiàn)對沿途沼澤中汞的污染情況進行監(jiān)測?？梢姡谕寥牢廴镜臈l件下，所處環(huán)境中的指示植物會隨之產(chǎn)生反應。③土壤微生物作為土壤生物體系中重要的功能要素之一，通過評估土壤生物便可了解土壤的整體質(zhì)量。例如，2006年，鄧曉等人指出土壤微生物量、土壤衍生指數(shù)、土壤生物的多樣性及微生物群落結構等指標皆可在土壤生物監(jiān)測中得到相應的應用。④土壤中的微生物、動物及植物根系會分泌出磷酸酶、過氧化氫酶及脫氫酶等生物活性較強的土壤酶，而通過監(jiān)測土壤酶的活性便可了解土壤中生化過程的方向和強度，繼而反應測區(qū)土壤的污染程度。

2.3生物監(jiān)測在水環(huán)境監(jiān)測中的應用

水生態(tài)系統(tǒng)是由水環(huán)境中水體與水生生物組成的共同體，因此水生態(tài)系統(tǒng)一旦發(fā)生變化，便會對水生生物的功能與結構產(chǎn)生程度不一的影響。在水環(huán)境監(jiān)測中，常用的生物監(jiān)測方法包括以下幾種：①生物群落監(jiān)測法包括污水生物系統(tǒng)法、生物指數(shù)法、指示生物法及PFU法等，同時在評價水環(huán)境的整體狀況時，盡量選擇那些具有較大運動范圍的指示物種。②通過對水環(huán)境中有機物的葉綠素a進行測定，便可了解植物性浮游生物的基礎生產(chǎn)量及現(xiàn)存量?？梢?，利用葉綠素a來對水體的富營養(yǎng)化程度進行評價是有效的。③通過對水體中微生物群落在一定時間段內(nèi)發(fā)生的變化進行監(jiān)測，比如測定總大腸桿菌、細菌總數(shù)等，以此來了解環(huán)境的污染情況。④近年來，生物傳感器監(jiān)測等水環(huán)境生物監(jiān)測方法被推廣應用，同時監(jiān)測的指標也在先前的基礎上有了新的進展。例如，2008年，Macedo-Sousa等人通過分析水體中無脊椎動物的行為指標來對酸性礦物井排水進行監(jiān)測，結果發(fā)現(xiàn)，最敏感的物種為Meridionalis；2009年，Alonso等人通過分析動物的行為指標來對水環(huán)境的整體情況進行監(jiān)測。

3　討論

無可否認，全球當前的環(huán)境普遍呈現(xiàn)出急劇惡化的趨勢，因此在開展環(huán)境監(jiān)測時，應同步開展環(huán)境治理，其中生物治污的原理如下：利用生物鏈，通過扶持或引進能夠降解或吸附污染物的物種，以降低環(huán)境污染的負荷程度，比如通過引進特種魚類來緩解水體富營養(yǎng)化的問題。生物監(jiān)測的另一重要應用為建立基于生物監(jiān)測技術的環(huán)境早期安全預警，比如海洋污染所致的赤潮及海洋生物種類的銳減表明海洋正遭受嚴重的污染，而這些直觀性較強的環(huán)境污染信息能為可能的環(huán)境災害提供重要的預警信息。此外，在開展生物監(jiān)測的同時，還應做好突然事件的監(jiān)測及制定環(huán)境監(jiān)測指標，以充分發(fā)揮生物監(jiān)測在生態(tài)環(huán)境保護中的重要作用。總之，生物監(jiān)測是實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護的重要手段，而若要實現(xiàn)這一手段功效的最大化發(fā)揮，除了從技術層面提高生態(tài)監(jiān)測的功用以外，還應做好管理層面的工作。

［1］黃金祥，閆慧芳.加強工作場所環(huán)境監(jiān)測和生物監(jiān)測［J］.中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志，2011，29（2）：81～82.

［2］江川.生物監(jiān)測及其在環(huán)境監(jiān)測中的應用［J］.資源節(jié)約與環(huán)保，2014 （4）：59.

［3］吳榮泉，陳春江，劉寶英，等.福州港新開放碼頭媒介生物監(jiān)測結果分析［J］.海峽預防醫(yī)學雜志，2013，19（3）：50～53.

［4］韓紅.生物監(jiān)測及其在環(huán)境監(jiān)測中的應用［J］.房地產(chǎn)導刊，2015（25）：476.

［5］陳 樹.闡述生物監(jiān)測及其在環(huán)境監(jiān)測中的應用［J］.城市建設理論研究（電子版），2013（29）.

［6］徐曉軍.生物監(jiān)測在航道疏浚工程環(huán)境影響評價中的應用［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2013，29（1）：71～74.

2016-3-8

X832

A

2095-2066（2016）11-0005-02