生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用現(xiàn)狀

蘇占雄　李靜

摘要：隨著工業(yè)化建設(shè)的不斷加快，環(huán)境污染問題日益突出，人們對環(huán)境保護(hù)的意識也逐漸提高。在環(huán)境監(jiān)測中，生物監(jiān)測是一種重要的監(jiān)測方法，發(fā)揮的作用至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù) 環(huán)境監(jiān)測 應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口快速增長，環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，保護(hù)環(huán)境已經(jīng)成為當(dāng)今社會人們的重要共識。監(jiān)測環(huán)境污染的變化狀況，是治理環(huán)境污染的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法已經(jīng)無法滿足當(dāng)前污染物監(jiān)測工作需求。因此，利用先進(jìn)的生物監(jiān)測技術(shù)，可以有效地彌補(bǔ)理化監(jiān)測的缺點(diǎn)，全方位研究污染物對環(huán)境造成的危害，受到環(huán)保領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。

一、生物監(jiān)測

生物監(jiān)測是指通過分析生物的個(gè)體、組分、種群以及群落給環(huán)境帶來的污染，從生物學(xué)的角度為環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測和評價(jià)提供依據(jù)。其主要特征如下：

（一）富集性。生物監(jiān)測具有富集性。在生態(tài)系統(tǒng)中，部分污染物可以通過食物鏈產(chǎn)生富集效應(yīng)，所以監(jiān)測的時(shí)候選擇食物鏈的終端，能夠監(jiān)測出高達(dá)數(shù)萬倍的污染物濃度。

（二）靈敏性。生物監(jiān)測具有靈敏性。有些利用先進(jìn)的儀器都無法監(jiān)測出痕量污染物，可以利用生物與痕量污染物產(chǎn)生反應(yīng)，體現(xiàn)出其受危害的效應(yīng)。利用這一方法可以在第一時(shí)間找出污染源，提升監(jiān)測環(huán)境污染的靈敏度，及時(shí)報(bào)警。

（三）長期性。生物監(jiān)測具有長期性。理化監(jiān)測利用的定期采樣，所以顯示的監(jiān)測結(jié)果只能反映采樣期間環(huán)境的情況。在整個(gè)監(jiān)測過程中，最理想的環(huán)境監(jiān)測器是生物體，它可以反映出某一時(shí)間段環(huán)境的變化情況，可以更準(zhǔn)確地判斷環(huán)境污染趨勢。

（四）綜合性。生物監(jiān)測具有綜合性。影響環(huán)境的因素較多，且成因較復(fù)雜，并非各個(gè)污染物之間的簡單加合。傳統(tǒng)的理化監(jiān)測僅限于監(jiān)測某一種成分的類別以及其含量，無法監(jiān)測出多種污染物之間的關(guān)系，更不能對其進(jìn)行綜合暴露累積風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。而生物監(jiān)測能客觀地反映出環(huán)境中諸多因子、多種污染物的綜合效應(yīng)，并對其進(jìn)行累積風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，這樣可以為污染物環(huán)境總量控制提供有力證據(jù)。

二、生物監(jiān)測在不同介質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用分析

（一）生物監(jiān)測在土壤污染監(jiān)測中的應(yīng)用分析

1.土壤植物監(jiān)測。土壤一旦被污染，生長在其上的植物就會出現(xiàn)異常，開始“報(bào)警”，如植物加快呼吸頻率、葉片上出現(xiàn)傷斑蒸騰率降低、生長發(fā)育的速度明顯變慢。植物因?yàn)槭艿轿廴疚锏挠绊懀w中的某些成分相對于正常情況而言會發(fā)生一些改變。宋囊對5種闊葉綠化樹種對土壤Cu污染的耐性評價(jià)展開研究，結(jié)果顯示Cu對植物的影響程度依次是葉、莖部、根部。土壤中Cu的污染會影響到植物的正常生長，植物的很多指標(biāo)都會呈下降趨勢，如生物量和比葉重等。其中，葉綠素的含量會有所降低，光合作用速度變慢；丙二醛含量迅速增多，細(xì)胞膜透性增大，從而導(dǎo)致根系活力降低。

2.土壤動物監(jiān)測。土壤動物對土壤養(yǎng)分循環(huán)、有機(jī)質(zhì)分解以及改善土壤結(jié)構(gòu)等方面可以起到關(guān)鍵作用。土壤中具有較強(qiáng)繁殖能力的無脊椎動物分布在每一個(gè)角落，且暴露在土壤表面，和土壤之間的接觸面積較大。所以，無脊椎動物的生命活動與代謝和土壤之間關(guān)系密切。王丹丹等人專門研究了蚯蚓對鋅污染土壤養(yǎng)分狀況的影響程度，結(jié)果顯示蚯蚓的生長率和污染濃度之間的關(guān)系成反比，蚯蚓的生長會受到重金屬污染的影響。蚯蚓的活動可以從一定程度上降低土壤的pH值，進(jìn)而提高土壤中DTPA-Zn的含量，改變土壤中Zn的狀態(tài)，從有機(jī)態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)轉(zhuǎn)為交換態(tài)和鐵錳氧化態(tài)。

（二）生物監(jiān)測在大氣污染監(jiān)測中的應(yīng)用分析

大氣污染物的主要成分是二氧化硫、氮氧化物、顆粒物、酸性物質(zhì)等。在生物監(jiān)測環(huán)境污染中，應(yīng)用最為廣泛的是植物監(jiān)測。植物監(jiān)測主要包括地衣、高等植物與苔蘚三種。某些植物長年暴露在污染的大氣環(huán)境中會有一定的響應(yīng)，如生長代謝、植物形狀以及繁殖能力等。植物內(nèi)部也會有所變動，如氣孔導(dǎo)度、凈光合速率、蒸騰速率、電子傳遞速率、細(xì)胞膜滲透率等。植物受到污染大氣環(huán)境的影響，經(jīng)長期累積，慢慢體現(xiàn)出來?，F(xiàn)在已篩選出多種對大氣污染物敏感的植物，指示不同的大氣污染物，利用這種方式對環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。

（三）生物監(jiān)測在水體污染監(jiān)測中的應(yīng)用分析

在某一特定的水環(huán)境中，水環(huán)境和生物群落相互作用，維持該區(qū)域的生物動態(tài)平衡。外來物質(zhì)一旦進(jìn)入，就會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，如種族的結(jié)構(gòu)、數(shù)量以及生物的生理指標(biāo)等方面。根據(jù)監(jiān)測對象與監(jiān)測指示物種類的不同，可以把生物監(jiān)測分為多種，如生物毒性試驗(yàn)與急性毒性試驗(yàn)。隨著生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，研究人員提出多種生物毒性試驗(yàn)方法，如組織器官、海藻、底棲軟體動物、酶、RNA和DNA等。急性毒性試驗(yàn)主要研究水環(huán)境污染，這是尋找并確定濃度一效應(yīng)曲線常用的方法。這種實(shí)驗(yàn)常用的方法有以下五類：①藻類急性毒性試驗(yàn)，②水蚤類急性毒性試驗(yàn)，③魚類毒性試驗(yàn)，④發(fā)光細(xì)菌的急性毒性試驗(yàn)，⑤種子發(fā)芽和根生長的毒性試驗(yàn)。研究人員在研究生物毒性試驗(yàn)時(shí)將內(nèi)容鎖定在酶活性變化、細(xì)菌發(fā)光、生長和呼吸抑制等方面。陳繼紅等人利用發(fā)光細(xì)菌法研究水質(zhì)綜合毒性在線監(jiān)測中的應(yīng)用狀況，把監(jiān)測生物選為海洋中發(fā)光細(xì)菌費(fèi)氏弧菌，進(jìn)一步研究費(fèi)氏弧菌凍干粉復(fù)蘇需要的條件。HgC12等多種毒性物質(zhì)可以對費(fèi)氏弧菌產(chǎn)生較強(qiáng)的光抑制作用。

三、結(jié)語

盡管在環(huán)境監(jiān)測中生物監(jiān)測起到的作用愈加明顯，但仍存在不足，如快速性、精確性以及靈敏性等方面有待提高。此外，生物監(jiān)測不穩(wěn)定，除受污染物的影響外，還會受到地域、季節(jié)、土壤以及病蟲害等外環(huán)境的影響。雖然生物監(jiān)測技術(shù)受到多種因素的影響，但它是直接評價(jià)綜合毒性的有效方法，可以為人類提供連續(xù)的、大量的、綜合的環(huán)境信息。因此，將生物監(jiān)測方法和理化監(jiān)測方法結(jié)合在一起使用，可以更準(zhǔn)確地評價(jià)污染物的綜合毒性效應(yīng)，監(jiān)測環(huán)境綜合污染狀況。endprint