生物監(jiān)測及其在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用效果研究

曾思明

摘 要：生物監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測的重要方式之一。運用某些對環(huán)境污染物敏感的植物可以方便快捷、實時低廉的得到環(huán)境的污染情況，具有很高的實用價值。文章通過閱讀生物監(jiān)測相關(guān)文獻(xiàn)，列舉了幾種生物監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用。

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

中圖分類號：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）08-0049-02

1 生物檢測技術(shù)

從生物學(xué)角度出發(fā)，觀測生物在環(huán)境污染與環(huán)境變化的情況下生物群落或者個體所產(chǎn)生的反映，并應(yīng)用在環(huán)境檢測之中，為評價環(huán)境質(zhì)量提供檢測的方法，將其稱之為生態(tài)系統(tǒng)理論。20世紀(jì)初，由Schalie和Cairns最早提出生物監(jiān)測理論，生物檢測技術(shù)開始發(fā)展起來。20世紀(jì)90年代，信息技術(shù)迅速發(fā)展，與此同時，分子生物學(xué)技術(shù)與細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)也得到了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，推動生物檢測技術(shù)發(fā)展到了一個新的階段。生物監(jiān)測技術(shù)能夠直接反映出生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量，并且能夠?qū)Νh(huán)境進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，基于這些技術(shù)和優(yōu)點，生物檢測技術(shù)受到了人們的重視與廣泛應(yīng)用。

20世紀(jì)初生物檢測技術(shù)在某些發(fā)達(dá)國家開始被應(yīng)用，70年代起，生物檢測技術(shù)開始應(yīng)用在水污染的檢測中，并成為一個十分熱門的研究領(lǐng)域。1977年《水和廢水質(zhì)量的生物監(jiān)測會議論文集》被發(fā)表出版，這本書主要研究了利用生物檢測技術(shù)通過各類水生生物來對水質(zhì)進(jìn)行檢測，并對這種技術(shù)進(jìn)行了全面的概括和總結(jié)。同年，非洲尼日利亞大學(xué)研究院通過遠(yuǎn)距離電報對甲殼蟲的活動情況進(jìn)行檢測，來評價室內(nèi)污染物以及油類的情況，取得了一定的研究結(jié)果。還有人通過魚的呼吸活動來對廠內(nèi)以及河流中的水質(zhì)環(huán)境進(jìn)行檢測。在國外，相關(guān)專家選出一些對環(huán)境污染較敏感的以及抗污染的植物，對大氣污染程度進(jìn)行生物監(jiān)測，通過調(diào)查研究取得了一定的成果。測試方法分為靜水式生物測試和流水式生物測試。對土壤污染進(jìn)行生物監(jiān)測也是一種可行的途徑，但國內(nèi)外做的工作還不多。環(huán)境系統(tǒng)十分復(fù)雜，生物監(jiān)測只有與物理、化學(xué)監(jiān)測結(jié)合起來，才能取得更好的效果。

在農(nóng)業(yè)環(huán)境學(xué)上，生物監(jiān)測是指利用生物對環(huán)境中污染物質(zhì)的反應(yīng)，即在各種污染環(huán)境下所發(fā)出的各種信息，來判斷環(huán)境污染狀況的一種手段，對污染物敏感的生物種類，都可以作為監(jiān)測生物。這里說用的生物主要包括：海藻、水蚤、斑馬魚、豆芽等等，操作起來比較繁瑣，實驗周期較長，無法現(xiàn)場快速檢測和在線長期監(jiān)測，目前另外一種生物：發(fā)光細(xì)菌倍受用戶的青睞，所用設(shè)備分別有實驗室用、便攜式、在線式，其中進(jìn)口設(shè)備居多如美國、以色列、德國、荷蘭，價格昂貴，尤其是菌種的后期采購時間周期長，且菌種易失活；國產(chǎn)設(shè)備有中科院南京土壤所、上海上立、北京濱松光子，價格低廉，售后服務(wù)快捷，其中北京濱松公司設(shè)備靈敏度可以與美國設(shè)備相媲美。

2 生物監(jiān)測在環(huán)境大氣監(jiān)測中的應(yīng)用

長期以來，我國都是通過化學(xué)分析來對環(huán)境的毒理性進(jìn)行評價，但從結(jié)果來看這一方法效果并不是很好。從理論觀點來看，環(huán)境的生物學(xué)工程是由物理化學(xué)過程決定的，反之，物理化學(xué)過程也可以通過生物學(xué)工程反映出來。所以，通過生物監(jiān)測來評價大氣質(zhì)量具有可行性。從一定意義上來說，通過生物學(xué)變化來反映生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化，更具有綜合性和直接性，相比通過物理化學(xué)監(jiān)測的數(shù)據(jù)更加有說服力。Giordani利用生物檢測技術(shù)，通過生物多樣性來監(jiān)測大氣污染程度，取得了與物理化學(xué)監(jiān)測相同的數(shù)據(jù)結(jié)果。Pacheco通過研究發(fā)現(xiàn)，樹皮可以用來代替地衣苔蘚等低等植物來對大氣污染進(jìn)行檢查，從而很好地改善了低等植物量不足的現(xiàn)狀。

利用生物特別是利用植物指示大氣污染的優(yōu)點是：指示植物種類多，取材容易，監(jiān)測方法簡單，費用低廉并能美化環(huán)境；它可以在一個較大的范圍內(nèi)，長期地觀察污染的積累性影響。但是也存在一定的缺點，隨著周圍環(huán)境的變化和植物自身的生長，這些因素都會對生物監(jiān)測的過程產(chǎn)生一定影響，檢測結(jié)果也就會產(chǎn)生一定的偏差。在污染十分嚴(yán)重的環(huán)境中，生物監(jiān)測不僅不能夠正常進(jìn)行，而且會對植物本身造成破壞，甚至危害植物至死亡。通過動物進(jìn)行大氣污染檢測時，動物的活動性較大，遇到惡劣環(huán)境時，會由于自身應(yīng)激性而回避，不能得到很好地檢測效果。但是某些動物對環(huán)境的反應(yīng)力比人類和植物要敏感很多，例如，在對一氧化碳進(jìn)行檢測時，鼷鼠、鴿子、麻雀、金絲雀、狗等都可以作為一氧化碳的指示性動物。尤其是狗的嗅覺十分靈敏，進(jìn)過特殊的訓(xùn)練之后，就能夠?qū)γ簹夤艿赖男孤┰催M(jìn)行很好的判斷。還有一些生物學(xué)家利用動物的多樣性來對大氣污染進(jìn)行檢測。用燈光誘捕昆蟲，并對一定時期內(nèi)昆蟲的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計，得出動物的多樣性指數(shù)，就可以表示出大氣污染的程度。

3 生物監(jiān)測在城市污染物監(jiān)測中的應(yīng)用

某生物監(jiān)測專家總結(jié)了城市環(huán)境污染檢測植物的基本種類，認(rèn)為當(dāng)Cu過量時，罌粟植物矮化，薔薇花會從玫瑰色變?yōu)樘焖{(lán)色；當(dāng)Mo過量時，會造成植物葉片畸形、莖變?yōu)榻瘘S色；當(dāng)Ni過量時，白頭翁花瓣會變?yōu)闊o色；當(dāng)土壤中Fe、Mn、S過量時，石竹會變?yōu)樯钭仙?，八仙花會從無色變?yōu)槊倒迳?、天藍(lán)色變?yōu)槊倒迳Ｓ行┲参锬軌蚍e累超量重金屬，過量的重金屬會分布土壤中，這種生態(tài)習(xí)性能夠判斷土壤的污染程度。如萱麻能分布在含有Hg的土壤中，裸柱菊、早熟禾、北美荇菜能生存在被Cu污染的土壤中，蚊母草、北美車前、裸柱菊、早熟禾能存活在被Cd污染的土壤中。

4 生物監(jiān)測在水體污染監(jiān)測中的應(yīng)用

當(dāng)前外來的化學(xué)制劑尤其是農(nóng)藥（殺蟲劑和除草劑）等合成燃料的廣泛使用，這些污染物中含有致癌與致畸性突變的特性，并在環(huán)境中可以長時間存在，這些污染物在生物體內(nèi)不斷地集聚，通過食物鏈危害人體健康，這種危害性通過化學(xué)檢測的方法并不能很好地檢測出來。由于水生生物對污染物具有富集和積累作用。所以經(jīng)常利用物理化學(xué)方法監(jiān)測水生生物體內(nèi)的重金屬污染物的含量，以得到水體的污染情況。

20世紀(jì)初有德國學(xué)者對指示性生物進(jìn)行了一定的解釋與分類。它把能夠?qū)z測河流污染情況的生物稱為水污染指示性生物。之后，許多專家又對這個概念進(jìn)行了補充與發(fā)展。能夠作為水污染指示性生物的有：顫蚓、硅藻、柵藻、搖蚊幼蟲、小球藻、浮游生物、水生維管束植物等。在水污染比較嚴(yán)重的環(huán)境中，一些植物可以生存在低溶解氧的條件之下，例如：毛蠓、綠色裸藻、靜裸藻、小顫藻、顫蚓、細(xì)長搖蚊幼蟲等。水污染指示性生物不僅能夠檢測水污染的程度，某些生物的生理指標(biāo)與行為的變化還能夠?qū)λ廴镜某潭冗M(jìn)行定性的分析。例如牡蠣顏色的變化能夠反映出海水中被銅離子污染的程度，白鰱、鯉魚、團頭魴的腦膽堿酯酶活力的變化可以反映有機磷農(nóng)藥的污染。

5 結(jié) 語

運用生物的富集作用，也可以提高理化檢測的準(zhǔn)確性，使得污染物監(jiān)測更加快捷、方便、高效、經(jīng)濟。從目前的情況來看，生物監(jiān)測技術(shù)的廣泛使用與發(fā)展，是必然趨勢也是經(jīng)濟發(fā)展社會進(jìn)步的必然要求，隨著政府對環(huán)境污染問題的不斷重視，科學(xué)技術(shù)的不斷提高，人們環(huán)境意識的不斷增強，生物監(jiān)測技術(shù)必將迎來更加廣闊的前景。

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