生物監(jiān)測(cè)及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

楊立

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展和生物信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和鞏固，尤其是相關(guān)的化學(xué)和數(shù)學(xué)學(xué)科的滲透和支持，生物監(jiān)測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用更加廣泛，并在實(shí)際的應(yīng)用過程中衍生出很多高效、精準(zhǔn)的檢測(cè)技術(shù)。新技術(shù)的涌現(xiàn)和應(yīng)用對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)和治理，將會(huì)產(chǎn)生一系列積極的影響，該文立足于生物監(jiān)測(cè)相關(guān)文獻(xiàn)和檢測(cè)應(yīng)用案例，分析生物監(jiān)測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，旨在能夠?yàn)榄h(huán)境污染預(yù)防和治理提供參考建議。

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

中圖分類號(hào)：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）03（b）-0133-02

生物監(jiān)測(cè)是近年來監(jiān)測(cè)環(huán)境污染情況的一種非常重要的檢測(cè)手段，其主要的檢測(cè)原理是利用某些對(duì)環(huán)境污染物比較敏感的植物、動(dòng)物等活動(dòng)特征變化，快速檢測(cè)當(dāng)前的環(huán)境污染情況，生物監(jiān)測(cè)的主要特點(diǎn)是檢測(cè)成本低廉，檢測(cè)價(jià)值高，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到當(dāng)期的環(huán)境污染情況。在早期的生物監(jiān)測(cè)中，主要是通過觀察被檢測(cè)環(huán)境內(nèi)生物群體的數(shù)量和形態(tài)以及習(xí)性的變化情況來對(duì)環(huán)境進(jìn)行定性的分析。生物監(jiān)測(cè)技術(shù)是由生物學(xué)家Cairns和Schalie于20世紀(jì)最先提出，隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和細(xì)胞生物學(xué)研究的不斷深入，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)手段邁入了一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)代，由于生物監(jiān)測(cè)技術(shù)具有能夠快速、準(zhǔn)確檢測(cè)環(huán)境污染情況，反饋環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)的特點(diǎn)，而受到人們的青睞和重視。

1 生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

1.1 生物監(jiān)測(cè)在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

大氣環(huán)境污染的檢測(cè)屬于大氣毒性檢測(cè)的范疇，多年以來，我國(guó)對(duì)于大氣毒性檢測(cè)都是停留在利用化學(xué)檢測(cè)和分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，這一方法不僅操作繁瑣，而且由于容易受到客觀外界環(huán)境的影響，使檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性很難令人滿意。而通過生物監(jiān)測(cè)的方式，不僅檢測(cè)原理十分簡(jiǎn)單，檢測(cè)的效果也更有說服力。這是因?yàn)橛捎诃h(huán)境變化而導(dǎo)致的大氣層中生物學(xué)變化，能夠更加直接和真實(shí)地反映出大氣層質(zhì)量變化對(duì)環(huán)境系統(tǒng)造成的影響。

利用生物多樣性的豐富程度來對(duì)大氣層環(huán)境監(jiān)測(cè)，是生物監(jiān)測(cè)的主要監(jiān)測(cè)方式之一。例如，在室內(nèi)裝修過程中，最常被提及的甲醛污染，就是由生物學(xué)家Jadwiga Palus等利用SCGE技術(shù)監(jiān)測(cè)出在家具木材中存在損傷淋巴細(xì)胞DNA的污染物質(zhì)，進(jìn)而通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證出污染源。

1.2 生物監(jiān)測(cè)在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

生物監(jiān)測(cè)在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，并且取得較好的成效。例如，在我國(guó)的湖北省孝感市，生物學(xué)專家選取了十余種農(nóng)田里的節(jié)肢動(dòng)物進(jìn)行分析，分別采集到的動(dòng)物有隱翅甲、螞蟻、蜘蛛、露尾甲、等足目鼠婦、馬陸等。通過SAS進(jìn)行因子分析之后，得出了可以采用陷阱的方法誘集在農(nóng)田地面活動(dòng)的節(jié)肢動(dòng)物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的檢測(cè)和治理。這種檢測(cè)管理辦法是一種具有非?，F(xiàn)實(shí)意義的生態(tài)管理方法。另外，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境質(zhì)量中，土壤中的鎘濃度與其土質(zhì)內(nèi)蚯蚓體內(nèi)的鎘的濃度具有相關(guān)性，通過對(duì)蚯蚓的活動(dòng)特性進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓對(duì)于有機(jī)磷殺蟲劑的敏感程度較高，土壤中有機(jī)磷殺蟲劑的濃度達(dá)到一定的水平，將會(huì)引起蚯蚓的逃離。這些生物體的特征和其他細(xì)微處的變化，都能夠?qū)r(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境變化的檢測(cè)起到關(guān)鍵性的作用。

1.3 生物監(jiān)測(cè)在城市污染檢測(cè)中的應(yīng)用

城市污染是當(dāng)前環(huán)境污染類型中最嚴(yán)重的污染之一，生物專家黃曉華，張光生等在《城市污染的環(huán)境監(jiān)測(cè)》一文中，總結(jié)了城市污染環(huán)境下對(duì)一些植物成長(zhǎng)的影響，文中指出，當(dāng)環(huán)境中Cu的含量達(dá)到一定程度之后，罌粟植物會(huì)出現(xiàn)矮化的現(xiàn)象，薔薇花的顏色也會(huì)由玫瑰色轉(zhuǎn)變成天藍(lán)色；而在環(huán)境中的Ni過量的時(shí)候，白頭翁的花瓣竟會(huì)變成無色；在城市環(huán)境中Mo過量的時(shí)候，樹葉植物等也變將會(huì)變得畸形，莖也會(huì)由原來的綠色轉(zhuǎn)變成金黃色。在生物環(huán)境中，有些植物具有較強(qiáng)的重金屬積累的能力，通過植物這樣的特性，也能夠判斷出此處的土壤是否已經(jīng)被污染，因?yàn)檫@些植物一般生長(zhǎng)在重金屬含量較高的土壤環(huán)境中。生物監(jiān)測(cè)在城市環(huán)境污染監(jiān)測(cè)管理中的應(yīng)用具有非常高的價(jià)值，主要是這些生物植物的分布可以在室外也可以在室內(nèi)作為環(huán)境監(jiān)測(cè)的一種手段，在城市環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，通過這種簡(jiǎn)單有效的生物環(huán)境監(jiān)測(cè)手段，具有更加現(xiàn)實(shí)的監(jiān)測(cè)意義。

1.4 生物監(jiān)測(cè)技術(shù)水體環(huán)境污染中的應(yīng)用

利用生物技術(shù)監(jiān)測(cè)水體污染情況的應(yīng)用案例已經(jīng)屢見不鮮，比如在檢測(cè)水質(zhì)污染情況時(shí)，通過某水域內(nèi)細(xì)菌的總數(shù)和其他相關(guān)的指示菌來判定當(dāng)前水域的受污染指數(shù)；利用Ames檢測(cè)物質(zhì)的突變性和致癌性以及通過水質(zhì)中水藻的數(shù)量來確定水質(zhì)或者水中物質(zhì)的霉性等。隨著化學(xué)合成技術(shù)的不斷發(fā)展，在過去十幾年的時(shí)間里，合成的化學(xué)農(nóng)藥被廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中去，最常見的化學(xué)農(nóng)藥例如除草劑，其成分中含有大量的苯烴等有機(jī)合成物質(zhì)，這些合成物一般具有較強(qiáng)的致癌性和突變性，并且在環(huán)境中不易分解，能夠長(zhǎng)期累積存在于土壤中，并被植物體吸收，而這些被植物吸收的化學(xué)制劑殘留物最終將會(huì)隨著食物鏈進(jìn)入人體，對(duì)人類的健康造成嚴(yán)重的威脅。在生物監(jiān)測(cè)技術(shù)中，利用水生物體對(duì)水質(zhì)中污染物具有積累和吸收能力這個(gè)主要特征，來監(jiān)測(cè)水體中某些重金屬和特定物質(zhì)的含量，以期達(dá)到水質(zhì)污染監(jiān)測(cè)的目的。例如，根據(jù)水體中魚類的呼吸頻率的變化來監(jiān)測(cè)某一水域內(nèi)的環(huán)境污染情況，在被污染的水域環(huán)境中，魚類的魚鰓呼吸相比較于正常水域的呼吸更加快速，而且沒有規(guī)律可言，德國(guó)某研究機(jī)構(gòu)在20世紀(jì)70年代就開始利用魚類的趨流性對(duì)水質(zhì)環(huán)境展開監(jiān)測(cè)和研究，在水流的下游設(shè)置強(qiáng)光區(qū)和適當(dāng)?shù)碾姄?，迫使健康的魚類向水域下游活動(dòng)，并在這個(gè)過程中，采取適當(dāng)?shù)耐饨绱碳?，迫使其產(chǎn)生反應(yīng)，如果魚類無法維持在上游的位置，就說明，水域內(nèi)的污染已經(jīng)產(chǎn)生了一定的影響和危害。

2 生物監(jiān)測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的發(fā)展前景

生物監(jiān)測(cè)相比于化學(xué)檢測(cè)技術(shù)具有更加明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅簡(jiǎn)單快捷，而且檢測(cè)的成本較低，因此，在未來的環(huán)境監(jiān)測(cè)中將勢(shì)必會(huì)有較好的發(fā)展前景。新技術(shù)革命的發(fā)展，尤其是由生物技術(shù)衍生出的基因工程、DNA生物探針技術(shù)、免疫檢測(cè)和生物傳感以及單細(xì)胞電泳技術(shù)等，這些技術(shù)的涌現(xiàn)，勢(shì)必會(huì)對(duì)人類的生存和發(fā)展帶來翻天覆地的變化，其應(yīng)用前景廣泛而令人期待。首先，隨著科學(xué)信息技術(shù)的不斷發(fā)展和一系列新的技術(shù)的革新，生物監(jiān)測(cè)也一定會(huì)伴隨著技術(shù)的進(jìn)步而不斷地發(fā)展和完善。但是也要看到的是，環(huán)境監(jiān)測(cè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，在檢測(cè)的過程中常常需要很長(zhǎng)的觀察和監(jiān)測(cè)周期，在這段時(shí)間內(nèi)，需要克服和解決很多實(shí)際的客觀問題。隨著分子生物技術(shù)的發(fā)展和成熟，學(xué)科互融和交匯的程度越來越深，相信生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展也一定會(huì)隨著生物分子技術(shù)的成熟而變得更加高效和精準(zhǔn)。其次，伴隨著生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染評(píng)價(jià)也將會(huì)變得更加科學(xué)和客觀，當(dāng)前大量個(gè)成的化學(xué)制品，對(duì)環(huán)境造成的污染已經(jīng)不再是某一個(gè)單一的元素或者物質(zhì)，而是由多種物質(zhì)累積造成的，具有更復(fù)雜的污染途徑，通過生物監(jiān)測(cè)能夠更加直接、客觀和全面揭示污染的情況，并給予科學(xué)、客觀的評(píng)價(jià)。

3 結(jié)語(yǔ)

環(huán)境污染的后果對(duì)生物產(chǎn)生一定的影響，也勢(shì)必會(huì)在生物生長(zhǎng)過程中有所反映，傳統(tǒng)的理化監(jiān)測(cè)只能對(duì)當(dāng)期的環(huán)境污染情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，無法對(duì)污染進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，而生物監(jiān)測(cè)不僅能夠從環(huán)境開始受到污染就進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)于其污染程度，后續(xù)的發(fā)展趨勢(shì)等都能做到合理的預(yù)測(cè)，在經(jīng)濟(jì)上具有較好的適應(yīng)性，從當(dāng)前的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)來看，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用是環(huán)境監(jiān)測(cè)的必然要求，尤其是在人類生存環(huán)境日益惡劣的今天，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)必將迎來更加廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 張平.利用生物檢測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)水環(huán)境污染的研究進(jìn)展[J].北方環(huán)境，2011（8）：23-25.

[2] 孔繁翔.環(huán)境生物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3] 劉梅，申雙和，姚克敏.生物監(jiān)測(cè)方法在大氣污染監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].氣象教育與科技，2003（3）：23-28.