現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

崔承宇 武漢為明高級(jí)中學(xué)

現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

崔承宇 武漢為明高級(jí)中學(xué)

隨著分子生物學(xué)研究的不斷推進(jìn)，現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中得到廣泛應(yīng)用。本文簡(jiǎn)要就生物芯片技術(shù)、生物傳感技術(shù)、流式細(xì)胞測(cè)定技術(shù)以及微核技術(shù)等多項(xiàng)常見(jiàn)生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用展開(kāi)分析，以期為推廣現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用，提高環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量提供參考。

現(xiàn)代生物技術(shù) 環(huán)境監(jiān)測(cè) 應(yīng)用

現(xiàn)代生物技術(shù)屬于現(xiàn)代化高新科學(xué)，將該技術(shù)與環(huán)境科學(xué)有機(jī)結(jié)合并展開(kāi)應(yīng)用是當(dāng)前生物技術(shù)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)，其在實(shí)際技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中具有速率快、成本低以及反應(yīng)條件溫和等優(yōu)勢(shì)，因此逐漸被推廣至環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，并發(fā)揮了重要應(yīng)用價(jià)值。面對(duì)越加嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，技術(shù)研究人員加強(qiáng)現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值挖掘與創(chuàng)新勢(shì)在必行。

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

生物芯片技術(shù)主要針對(duì)細(xì)胞、蛋白質(zhì)、基因等生物組分進(jìn)行信息監(jiān)測(cè)，是建立在微縮技術(shù)、微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，具有高通量、微型化以及自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)，可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量生物分子檢測(cè)，速度高效且結(jié)果精準(zhǔn)。當(dāng)前，該技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大范圍推廣，主要用于水質(zhì)控制、病原細(xì)菌監(jiān)測(cè)、細(xì)菌基因測(cè)量以及菌種鑒定等工作中。法國(guó)水源管理企業(yè)致力于生物芯片研制，利用所開(kāi)發(fā)芯片就公共飲用水中的微生物種類(lèi)、微生物變化趨勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，把控公共飲用水質(zhì)量，實(shí)時(shí)展開(kāi)水污染處理。而Rhode Island大學(xué)在生物芯片技術(shù)研究方面投入較多，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出能瞬間檢測(cè)沙門(mén)氏菌、大腸桿菌的生物芯片，為水質(zhì)檢測(cè)工作提供了便利。此外，以DNA芯片為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的細(xì)菌檢測(cè)、鑒定系統(tǒng)也為環(huán)境監(jiān)測(cè)工作創(chuàng)造了良好技術(shù)條件，其能在4小時(shí)內(nèi)對(duì)檢測(cè)區(qū)內(nèi)的細(xì)菌種類(lèi)、細(xì)菌密度進(jìn)行分析與測(cè)量，且在芯片上加入寡核苷酸還能進(jìn)一步提升檢測(cè)精準(zhǔn)程度，擴(kuò)大檢測(cè)范圍。

2 生物傳感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

生物傳感器屬于化學(xué)傳感器，通過(guò)感應(yīng)元件、信號(hào)傳感器針對(duì)性的就待測(cè)物濃度、變化進(jìn)行檢測(cè)。其實(shí)現(xiàn)原理為待測(cè)物質(zhì)在擴(kuò)散作用下深入生物敏感膜，并進(jìn)行分子識(shí)別，產(chǎn)生生物學(xué)反應(yīng)，相應(yīng)轉(zhuǎn)化器在獲得信息后將其轉(zhuǎn)化成電信號(hào)交由計(jì)算機(jī)處理，最終獲得精確的物質(zhì)信息。該技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用十分廣泛，且主要被用在水體酶、有機(jī)磷、酶類(lèi)化合物監(jiān)測(cè)，大氣CO2、SO2、NOx等氣體含量、濃度監(jiān)測(cè)，水體赤潮、有害物質(zhì)、污染物毒性監(jiān)測(cè)等方面[1]。其中，利用生物傳感技術(shù)進(jìn)行大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，將微生物、氧電極制成電位傳感器，其抗干擾能力較強(qiáng)，能避免揮發(fā)性酸造成監(jiān)測(cè)結(jié)果影響，可自動(dòng)就大氣中的CO2等氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)。而將硫桿菌屬和氧電極制成生物傳感器可用作SO2監(jiān)測(cè)，由于大氣環(huán)境惡化加重，酸雨現(xiàn)象成為常見(jiàn)災(zāi)害性天氣，環(huán)境監(jiān)測(cè)人員可收集酸雨樣品，利用該傳感器就其中SO2含量展開(kāi)測(cè)量。

3 流式細(xì)胞測(cè)定技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

流式細(xì)胞測(cè)定技術(shù)主要能就單列細(xì)胞，微球、細(xì)菌等生物微粒展開(kāi)高效率、高精準(zhǔn)的測(cè)定與分選。檢測(cè)人員首先可將待測(cè)物質(zhì)染色并制成樣品懸液，在導(dǎo)入流動(dòng)室后利用壓力作用進(jìn)行單列排列，最終在入射激光束作用下形成熒光脈沖信號(hào)，完成檢驗(yàn)。該技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中被廣泛用作海洋生物監(jiān)測(cè)，可確定海洋浮游生物的種類(lèi)與群落分布。將流式細(xì)胞測(cè)定技術(shù)和DNA分子技術(shù)組合使用，能就海洋異養(yǎng)細(xì)菌、光合生物細(xì)胞循環(huán)展開(kāi)實(shí)時(shí)分析[2]。同理，將該技術(shù)與高效液相色譜技術(shù)組合使用，可根據(jù)海洋環(huán)境中多種浮游植物存在的所含色素差異，判斷監(jiān)測(cè)區(qū)域浮游植物將會(huì)對(duì)海洋光學(xué)造成的影響并進(jìn)行分析，以此為基礎(chǔ)完成水色遙感監(jiān)測(cè)，大范圍展開(kāi)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)。

4 單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)

單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)能快速、精確的就單細(xì)胞DNA損傷情況進(jìn)行檢查，屬于新型電泳技術(shù)，相比傳統(tǒng)單細(xì)胞DNA損傷檢查技術(shù)更加高效、操作便捷，可減少放射性標(biāo)記實(shí)驗(yàn)過(guò)程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的差異，主要分為DNA雙鏈斷裂中心位凝膠電泳技術(shù)與DNA單鏈斷裂堿性微凝膠電泳技術(shù)兩種。將該技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中可就大氣環(huán)境中存在的多種污染物、重金屬污染物以及醛類(lèi)污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而就測(cè)定區(qū)域環(huán)境的被污染程度進(jìn)行分析，從而制定環(huán)境污染問(wèn)題處理方案。例如，檢測(cè)人員可采用SCGE技術(shù)就空氣污染氣體SO2對(duì)人體DNA造成的損害進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷可得，SO2將會(huì)對(duì)人體腦細(xì)胞造成一定的損傷，也會(huì)引發(fā)人體肝細(xì)胞出現(xiàn)DNA損傷。根據(jù)DNA損傷程度判斷空氣中SO2氣體的污染程度，實(shí)現(xiàn)空氣環(huán)境監(jiān)控。此外，單細(xì)胞膠凝電泳技術(shù)作為環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用較多的生物技術(shù)，還廣泛被用于環(huán)境生態(tài)監(jiān)測(cè)、環(huán)境流行病學(xué)監(jiān)測(cè)等監(jiān)測(cè)與研究工作中。

5 結(jié)束語(yǔ)

在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用推廣，既是環(huán)境不斷惡化提出的必行要求，也是環(huán)境科學(xué)發(fā)展的重要方向。當(dāng)前現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸從最初以個(gè)體、器官為探針發(fā)展至當(dāng)前以分子為探針，但是多項(xiàng)生物技術(shù)在應(yīng)用時(shí)也都存在著一定不足有待提升，只有不斷加強(qiáng)優(yōu)化研究，才能為環(huán)境監(jiān)測(cè)工作提供助力。

[1]黃佳麗.現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用[J].科技傳播,2016,8(06):148+157.

[2]羅鴻斌. 現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào),2013,20(03):73-77.