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

劉艷菊（湖南省環(huán)境監(jiān)測中心站，湖南長沙410019）

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

劉艷菊（湖南省環(huán)境監(jiān)測中心站，湖南長沙410019）

生物監(jiān)測是當(dāng)前的新興技術(shù)，是環(huán)境監(jiān)測的重要方法之一。生物監(jiān)測作為環(huán)境監(jiān)測的關(guān)鍵組成部分，其具有綜合性、非破壞性、經(jīng)濟(jì)性、連續(xù)性、長期性以及敏感性等優(yōu)勢，在制定環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測突發(fā)事件、環(huán)境早期預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)、總量控制以及環(huán)境監(jiān)測等方面都有所突破。本文主要針對生物監(jiān)測的特點(diǎn)、原理應(yīng)用以及發(fā)展前景進(jìn)行分析，希望給予相關(guān)行業(yè)以參考。

生物監(jiān)測；環(huán)境監(jiān)測；應(yīng)用

1 引言

如今，社會各界對環(huán)境問題的關(guān)注力度逐漸增大，如何保護(hù)環(huán)境這個(gè)問題越來越受到社會各界關(guān)注。環(huán)境監(jiān)測為環(huán)境保護(hù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。自從生態(tài)文明作為一項(xiàng)戰(zhàn)略思想寫入中國特色的社會主義建設(shè)事業(yè)總體布局中，如何保護(hù)生態(tài)環(huán)境就更加成為環(huán)境保護(hù)的重大課題，環(huán)境監(jiān)測在這方面也是大有作為。

環(huán)境監(jiān)測有很多種方法，但所有的環(huán)境監(jiān)測都有一個(gè)共同的目的，也就是能夠?qū)Νh(huán)境質(zhì)量及未來發(fā)展趨勢進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)且全面地反映，并且能夠?yàn)榄h(huán)境規(guī)劃、環(huán)境管理以及污染控制等指標(biāo)提供一個(gè)科學(xué)依據(jù)。一般來說，傳統(tǒng)對環(huán)境監(jiān)測的方法主要包括化學(xué)和物理監(jiān)測。目前，生物監(jiān)測作為一種新型的環(huán)境監(jiān)測方式，被廣泛用到環(huán)境監(jiān)測中來。

2 生物監(jiān)測技術(shù)分析

2.1 生物監(jiān)測技術(shù)的原理

生物監(jiān)測的主要原理是通過環(huán)境與生物之間的相互影響關(guān)系，通過對環(huán)境區(qū)域內(nèi)生物與自然環(huán)境之間的能量轉(zhuǎn)換情況進(jìn)行調(diào)查，當(dāng)區(qū)域環(huán)境遭受污染時(shí)，環(huán)境區(qū)域內(nèi)的生物也會相應(yīng)受到干擾。當(dāng)水資源受到污染時(shí)，水環(huán)境中生活的生物首先就會發(fā)生變化，例如，當(dāng)水藻受到污染時(shí)，整片水環(huán)境都會受到水藻類密度以及一些光合作用強(qiáng)度的影響，致使水藻周圍生活的魚蝦等生物逐漸減少或者增多，生物監(jiān)測技術(shù)實(shí)施的原理就是通過觀察不同生物在環(huán)境遭受污染后所發(fā)生的變化，通過對這些變化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與整理，以此確定區(qū)域環(huán)境遭受污染的程度。

生物監(jiān)測技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用過程中具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢與特點(diǎn)，能夠保證生物監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測工作中發(fā)揮出有效的作用，充分提升了環(huán)境監(jiān)測工作的科學(xué)性與有效性。在實(shí)踐環(huán)節(jié)，生物監(jiān)測技術(shù)具有破壞性低的特點(diǎn)，可以利用動(dòng)物脫落的毛發(fā)、排泄物以及掉落的樹葉等自然環(huán)境中隨處可見的事物來進(jìn)行物質(zhì)的檢測工作，對于生態(tài)系統(tǒng)來說，非破壞性的環(huán)境保護(hù)監(jiān)測工作不僅僅保護(hù)了環(huán)境區(qū)域內(nèi)的生物，更可以隨時(shí)對區(qū)域環(huán)境內(nèi)的自然氣候以及環(huán)境介質(zhì)中的污染情況進(jìn)行檢測與調(diào)查，發(fā)現(xiàn)問題情況后能夠做到及時(shí)處理，為區(qū)域環(huán)境的監(jiān)測與保護(hù)工作提供了可靠的支持。

2.2 技術(shù)方法

2.2.1 生物測試法

生物測試法是一種通過對生物進(jìn)行檢測，然后分析對比監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)生物受環(huán)境污染影響的實(shí)際情況來判定區(qū)域環(huán)境污染情況的高效生物監(jiān)測技術(shù)。這種測試方法主要應(yīng)用于污染程度較高的區(qū)域環(huán)境當(dāng)中，在這些區(qū)域環(huán)境當(dāng)中，環(huán)境污染所導(dǎo)致的危害性問題較為突出，很多生物在污染環(huán)境中都難以正常生存，致使大量生物出現(xiàn)不同程度的行為或者繁殖特征。生物測試法主要就是對這些生物特征進(jìn)行檢測與識別，通過記錄與對比，就能有效了解和查明區(qū)域環(huán)境內(nèi)污染問題的種類與程度，為之后的環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)工作提供數(shù)據(jù)支持。2015年7月27日湖南省環(huán)境監(jiān)測中心站為依托建設(shè)單位的“二惡英生物檢測實(shí)驗(yàn)室”正式揭牌，率先開展轄區(qū)內(nèi)典型制漿造紙企業(yè)二惡英快速檢測研究，以獲取典型企業(yè)的二惡英排放數(shù)據(jù)。

微生物檢測方法主要是對污染環(huán)境中的微生物指標(biāo)與數(shù)量進(jìn)行檢測，通過利用不同種類的微生物作為監(jiān)測指標(biāo)，根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)指標(biāo)生物的實(shí)際情況，進(jìn)一步判定區(qū)域環(huán)境內(nèi)的污染程度。微生物檢測方法在應(yīng)用過程中，需要對不同微生物進(jìn)行檢測，根據(jù)這些微生物所反映出的環(huán)境污染情況為今后的區(qū)域環(huán)境保護(hù)與治理提供可行性參考。對于土壤的檢測，需要利用真菌、分解細(xì)菌等微生物進(jìn)行判別，對于空氣的檢測，則需要利用大腸桿菌等微生物進(jìn)行判別，針對不同的區(qū)域環(huán)境，就需要對相應(yīng)種類的微生物進(jìn)行檢測。

2.2.3 生物群落監(jiān)測方法

生物群落監(jiān)測方法是生物監(jiān)測技術(shù)中較為常見的一類檢測手段，這種檢測方法主要以水環(huán)境檢測為主，通過對區(qū)域環(huán)境內(nèi)的土壤與大氣環(huán)境進(jìn)行采樣和檢測，根據(jù)樣品受到的污染指數(shù)以及區(qū)域環(huán)境內(nèi)生物所發(fā)生的改變情況來判定污染種類與污染程度，進(jìn)一步確定環(huán)境保護(hù)與治理的實(shí)施方案。生物群落監(jiān)測方法在實(shí)施過程中，通常會對群落機(jī)構(gòu)所發(fā)生的改變、部分生物的死亡情況以及生物群落繁衍數(shù)量的增多與減少情況等因素進(jìn)行調(diào)查，結(jié)合區(qū)域環(huán)境內(nèi)的問題情況成因進(jìn)行分析，充分證明該區(qū)域環(huán)境內(nèi)所存在的污染問題與危害性。

3 生物監(jiān)測在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

目前，生物監(jiān)測被廣泛應(yīng)用于比如環(huán)境污染的監(jiān)測與評價(jià)、污染物對人體及生物健康的監(jiān)測、環(huán)境公害的預(yù)報(bào)等實(shí)際工作，進(jìn)而為維護(hù)生態(tài)平衡提供參考依據(jù)。在土壤環(huán)境、大氣環(huán)境、水環(huán)境等不同環(huán)境介質(zhì)中，生物監(jiān)測已經(jīng)越來越多被應(yīng)用。

3.1 生物監(jiān)測在土壤環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

在監(jiān)測土壤污染時(shí)，由于土壤受到的污染屬于間接形式的，所以需要通過對農(nóng)作物、地下水和人體等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測分析，從而更清楚地了解土壤的受污染程度。應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)，則需要對土壤微生物和植物發(fā)育生長情況展開監(jiān)測分析，從而了解土壤污染給這些生物帶來的影響。

（1）可以利用動(dòng)物監(jiān)測法監(jiān)測土壤污染。具體來講，就是將蚯蚓當(dāng)成是監(jiān)測對象，并利用蚯蚓的敏感性判斷土壤中是否含有農(nóng)藥和鉛等物質(zhì)。此外，對蚯蚓體內(nèi)的鎘物質(zhì)含量進(jìn)行監(jiān)測，也可以根據(jù)其與土壤內(nèi)鎘物質(zhì)的關(guān)聯(lián)性判斷土壤的鎘含量。

（2）可以利用植物監(jiān)測法監(jiān)測土壤受到污染的情況。采取部分植物作為監(jiān)測對象，可對土壤中的重金屬元素進(jìn)行測定。相關(guān)研究表明，土壤中銅過量時(shí)，罌粟植株會出現(xiàn)矮化；錳過量時(shí)，植物的葉片會畸形發(fā)育；鐵或硫過量時(shí)，會造成石竹呈現(xiàn)深紫色。

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)及實(shí)施時(shí)一般分為以下七步：1.實(shí)際工作內(nèi)容分析。根據(jù)企業(yè)調(diào)研和工作崗位分析設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目；2.細(xì)分典型工作任務(wù)。按照職業(yè)能力需求和成長規(guī)律，將項(xiàng)目序化形成多個(gè)關(guān)聯(lián)任務(wù)。3.構(gòu)建仿真學(xué)習(xí)情境。根據(jù)課程能力培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)，仿真實(shí)際工作崗位上的具體工作。4.編制課程標(biāo)準(zhǔn)，制定教學(xué)大綱。5.導(dǎo)入項(xiàng)目。教師展示任務(wù)，學(xué)生領(lǐng)取任務(wù)有效分組。6.實(shí)施項(xiàng)目。按照項(xiàng)目導(dǎo)向，對知識點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)擊破。7.評價(jià)項(xiàng)目。對項(xiàng)目完成的進(jìn)度及質(zhì)量進(jìn)行有效評價(jià)。

（3）可根據(jù)植物生態(tài)習(xí)性對土壤污染情況進(jìn)行判斷。有研究表明，部分植物具備積累重金屬物質(zhì)的能力，即便是土壤中重金屬元素含量較大，依然可保持較好的生長態(tài)勢。如萱麻能在汞含量較高的土壤中生長；裸柱菊可在銅污染較為嚴(yán)重的土壤中生存；蚊母草可在鉻含量較高的土壤中保持較好的生長態(tài)勢。再者，對土壤中微生物群落出現(xiàn)的變化展開分析，也能夠全面反映土壤受到污染的程度。通過分析土壤中的霉菌、細(xì)菌和放線菌等污染物，就可以進(jìn)一步了解土壤中群系微生物結(jié)構(gòu)和數(shù)量。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，就能夠?qū)ν寥朗艿降奈⑸镂廴境潭日归_評價(jià)。

3.2 生物監(jiān)測在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

在大氣污染監(jiān)測中，應(yīng)用生物監(jiān)測法主要對大氣質(zhì)量和環(huán)境被污染程度進(jìn)行監(jiān)測。因?yàn)橹参镄枰诠潭ǖ沫h(huán)境中生長，所以無法避免受到周圍空氣中的有害物質(zhì)的污染。在監(jiān)測的過程中，可以將特定植物作為監(jiān)測樣品反應(yīng)大氣對環(huán)境的污染程度，而常用的植物有二氧化硫指示植物、氟化物指示植物和二氧化碳指示植物。其中，二氧化硫指示植物包含了落地松、水杉和苔蘚等。在受到大氣污染后，這些植物的葉子上的維管束將出現(xiàn)傷斑，并且傷斑呈現(xiàn)出塊狀特點(diǎn)。同時(shí)，這些傷斑也將出現(xiàn)在植物葉子邊緣，顏色為紅棕色或土黃色。氟化物指示對象包含郁金香、大蒜、金線草和梅等等，受到大氣污染會出現(xiàn)一些明顯癥狀。具體來講，就是植物葉面出現(xiàn)淺褐色或紅褐色傷斑，并且葉子形狀為尖形。此外，二氧化碳指示植物包含了番茄、向日葵、煙草和柑橘等等，受到污染后可能在葉子上出現(xiàn)點(diǎn)狀傷斑。同時(shí)，植物葉脈上也有可能出現(xiàn)不規(guī)則形狀的傷斑，傷斑顏色為白色、黃褐色或棕色。例如，當(dāng)空氣中存在極少量的毒物時(shí)，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。有調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在工業(yè)城市，地衣與污染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。

3.3 生物監(jiān)測在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

水環(huán)境監(jiān)測是目前生物監(jiān)測最為成熟的應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)水體受到污染時(shí)，結(jié)合水生生物的反應(yīng)，并借助實(shí)驗(yàn)方法便可全面反映出水體污染程度。例如，通過指示生物在水中的存在或缺失、數(shù)量等便可有效反映水環(huán)境的質(zhì)量。具體如表1所示。

表1 指示生物分類表

實(shí)際監(jiān)測過程中，由于各大類中不同種生物對污染的敏感度及耐受性存在一定差異性，若要更為精確地反映出水質(zhì)情況，需要將所用的指示生物鑒定到種。同時(shí)，在采取生物監(jiān)測時(shí)，還需要考慮水生生物具有一定的適應(yīng)范圍，并且會受到地理?xiàng)l件、氣候條件等影響。因此，可根據(jù)水生生物的群落結(jié)構(gòu)變化對水環(huán)境變化進(jìn)行監(jiān)測。生物測試是一種較為常見的生物監(jiān)測方法，其中水污染生物測試又被稱作為毒性試驗(yàn)。利用急性毒性試驗(yàn)可衡量短時(shí)間內(nèi)污染物的毒性大小及特點(diǎn)，所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可作為其他毒性試驗(yàn)的設(shè)計(jì)參考。現(xiàn)在已經(jīng)在全國各地逐漸形成了水生生物種類和數(shù)量的變化、水生生物的毒性試驗(yàn)的常規(guī)監(jiān)測體制。

4 結(jié)束語

綜上所述，生物監(jiān)測相比于傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)方法，生物監(jiān)測具有其獨(dú)有優(yōu)勢，因而生物監(jiān)測在環(huán)境中的作用越來越重要。生物監(jiān)測在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域具有非常廣闊的發(fā)展前景。隨著環(huán)境的逐漸惡化，環(huán)境監(jiān)測越來越受到世界各界的重視。不過要如何更好地利用生物監(jiān)測對環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，充分發(fā)揮生物監(jiān)測的優(yōu)勢，不斷研制出更好的生物監(jiān)測方式，提高對環(huán)境的監(jiān)測保護(hù)能力。

[1]戴舒雅，余 儉，丁 波，等.生物監(jiān)測在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].污染防治技術(shù)，2013（5）：62～65.

[2]張來新，趙阿妮.現(xiàn)代有機(jī)及生物分析在環(huán)境檢測及醫(yī)藥學(xué)檢測中的應(yīng)用[J].應(yīng)用化工，2015（03）：563～565.

[3]張宏偉，鄭雅文，王 捷，等.微生物燃料電池生物傳感器在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用及其研究進(jìn)展[J].天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015（01）：44～49.

X835

A

2095-2066（2016）24-0014-02

2016-8-15

劉艷菊（1971-），女，工程師，本科，主要從事高級人力資源管理工作。