環(huán)境保護(hù)的生物監(jiān)測(cè)與治理

周秀云

摘 要：生物監(jiān)測(cè)在現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)體系中占據(jù)著重要地位，其有著理化監(jiān)測(cè)所不具備的優(yōu)勢(shì)，故而有著可觀的應(yīng)用和發(fā)展前景。本文將簡(jiǎn)單分析環(huán)境保護(hù)中針對(duì)空氣污染、水體污染以及土壤污染的生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，并就利用生物治理環(huán)境的策略加以探討。

關(guān)鍵詞：環(huán)境保護(hù);生物監(jiān)測(cè);生物治理

中圖分類號(hào)：[S210.3]

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著環(huán)境問題越來越嚴(yán)峻，環(huán)境保護(hù)逐漸受到社會(huì)大眾的廣泛關(guān)注。而要做好環(huán)境保護(hù)工作，則必須加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)，全面、及時(shí)、準(zhǔn)確把握環(huán)境變化情況，掌握環(huán)境污染相關(guān)信息，從而更加科學(xué)地制定方案進(jìn)行有效應(yīng)對(duì)與處理。其中，生物監(jiān)測(cè)作為與傳統(tǒng)理化監(jiān)測(cè)有著巨大差異的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)可操作性、準(zhǔn)確性等方面有著巨大優(yōu)勢(shì)。

1 環(huán)境保護(hù)的生物監(jiān)測(cè)

生物監(jiān)測(cè)指利用生物個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染或變化所產(chǎn)生的反應(yīng)闡明環(huán)境污染狀況，從生物學(xué)角度為環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)提供依據(jù)。在環(huán)境保護(hù)中，生物監(jiān)測(cè)有著可綜合反應(yīng)環(huán)境因素的聯(lián)合作用的優(yōu)勢(shì)，有時(shí)甚至比理化監(jiān)測(cè)更敏感，同時(shí)還有著直接指示作用。早在20世紀(jì)初，生物監(jiān)測(cè)工作便在部分國(guó)家得以開展，時(shí)至今日其已經(jīng)發(fā)展得較為成熟。我國(guó)也在積極跟進(jìn)生物檢測(cè)技術(shù)的研究與應(yīng)用。具體來看，生物監(jiān)測(cè)環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1.1 空氣污染的生物監(jiān)測(cè)

空氣作為地球上所有生物必需的物質(zhì)，一直以來都是環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)的重點(diǎn)所在，相應(yīng)的生物監(jiān)測(cè)工作也逐漸受到重視，得以廣泛開展。在開展空氣污染的生物監(jiān)測(cè)工作時(shí)，主要是利用植物作為監(jiān)測(cè)生物。這是因?yàn)橹参锕潭ㄉL(zhǎng)，一旦發(fā)生空氣污染必然會(huì)對(duì)植物造成影響，同時(shí)植物對(duì)大氣污染的反應(yīng)敏感性較強(qiáng)，相應(yīng)的監(jiān)測(cè)和管理工作也更容易開展，有著方便快捷、指示明顯的優(yōu)勢(shì)。運(yùn)用植物監(jiān)測(cè)大氣污染，主要是通過后者對(duì)植物群落組成、個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育以及組織器官等的影響加以表現(xiàn)。在大氣污染物的作用下，部分較為敏感的植物面臨著數(shù)量減少甚至物種消失的情況，而其它耐污染的植物物種則會(huì)逐漸成為優(yōu)勢(shì)種，導(dǎo)致植物群落組成發(fā)生變化。而從個(gè)體的角度看，大氣污染會(huì)對(duì)植物個(gè)體的生長(zhǎng)造成影響，導(dǎo)致植物更容易出現(xiàn)早衰、葉片變黃等問題。再進(jìn)一步對(duì)植物組織器官、細(xì)胞和細(xì)胞器、酶系統(tǒng)等進(jìn)行分析，如果植物遭遇大氣污染，可能出現(xiàn)葉片組織壞死、細(xì)胞膜遭損壞、酶受抑或者失活等情況，影響植物正常生長(zhǎng)甚至導(dǎo)致植物死亡。

針對(duì)常見的大氣污染物，可以選用不同的指示植物，其中用于監(jiān)測(cè)二氧化硫污染情況的指示植物主要有地衣、落葉松、水杉等;用于監(jiān)測(cè)氟化物污染情況的指示植物主要有郁金香、金錢草、葡萄、杏等;用于監(jiān)測(cè)二氧化氮污染情況的指示物主要有向日葵、秋海棠、煙草等。而在實(shí)際應(yīng)用植物監(jiān)測(cè)大氣污染狀況時(shí)，通常需要從以下5方面展開大氣污染生物監(jiān)測(cè)工作。觀察指示植物葉片的傷害癥狀，指示植物在不同大氣污染環(huán)境下會(huì)受到不同類型和程度的損傷，相應(yīng)的傷害癥狀會(huì)有所不同，從而可以通過觀察其癥狀對(duì)大氣污染進(jìn)行定性、定量判斷;直接測(cè)定指示植物體內(nèi)污染物含量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣污染狀況的有效掌握，該方法通常與其它監(jiān)測(cè)手段配合使用;觀察植物生理生化反應(yīng)，該檢測(cè)方法效率相對(duì)較低，因?yàn)橹参锏纳砩磻?yīng)往往較慢，如酶系統(tǒng)變化、發(fā)芽率降低等，都需要通常長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)來加以掌握并對(duì)大氣污染狀況進(jìn)行判斷;測(cè)定樹木生長(zhǎng)量與年輪，該監(jiān)測(cè)方法主要是對(duì)大氣污染歷史與現(xiàn)狀進(jìn)行估測(cè);利用敏感性較高的植物制成大氣污染植物監(jiān)測(cè)器，從而構(gòu)建及時(shí)、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)的高效定點(diǎn)觀測(cè)體系。

1.2 水體污染的生物監(jiān)測(cè)

當(dāng)水體受到污染時(shí)，生活于水中的生物會(huì)受到影響和危害，故而可以利用水生生物進(jìn)行生物監(jiān)測(cè)。在實(shí)際應(yīng)用該監(jiān)測(cè)方法時(shí)，主要可以從2方面展開。監(jiān)測(cè)水生生物群落結(jié)構(gòu)變化情況，該方法多用于監(jiān)測(cè)微生物，水體中包含的大量微生物讓群落結(jié)構(gòu)的變化更易被觀察，而且微生物對(duì)水體污染的敏感性極強(qiáng)，監(jiān)測(cè)難度更低。實(shí)際操作時(shí)通常采取將聚氨酯塑料切塊并投入水中的方式，這些塑料切塊能夠在水體中快速聚集大量微生物，能夠以快速、高效、準(zhǔn)確且經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)水體污染的微生物群落結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)。水污染的生物測(cè)試，水生生物在水體被污染后產(chǎn)生生理機(jī)能變化，故而可通過生物測(cè)試直接對(duì)水污染狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。實(shí)際測(cè)試時(shí)可以根據(jù)水體情況，分為靜水式生物測(cè)試與流水式生物測(cè)試2種方式、如魚類、浮游生物、水體生物、植物等均是常見的指示生物。

1.3 土壤污染的生物監(jiān)測(cè)

土壤污染在近年來也逐漸成為環(huán)境保護(hù)事業(yè)中廣受關(guān)注的部分，尤其對(duì)農(nóng)業(yè)、林業(yè)發(fā)展有著巨大影響。土壤污染具有隱蔽性、滯后性、區(qū)域性、不可逆性、累積性、難恢復(fù)性等特點(diǎn)，相應(yīng)的監(jiān)測(cè)和保護(hù)工作開展難度較大，而利用生物監(jiān)測(cè)能夠以更為簡(jiǎn)單、高效、經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)土壤污染監(jiān)測(cè)，故而近年來土壤污染的生物監(jiān)測(cè)工作研究和應(yīng)用更為廣泛。土壤污染的生物監(jiān)測(cè)方法主要包括植物監(jiān)測(cè)、動(dòng)物監(jiān)測(cè)以及土壤微生物監(jiān)測(cè)3種。

土壤污染的植物監(jiān)測(cè)指利用指示植物受土壤污染影響而表現(xiàn)出的各種形狀進(jìn)行分析和判斷，如指示植物葉片產(chǎn)生傷斑、蒸騰率降低、體內(nèi)某些成分發(fā)生變化并超出正常范圍等。在實(shí)際運(yùn)用指示植物對(duì)土壤污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，可以通過植物形態(tài)異常變化加以監(jiān)測(cè)和判斷，如土壤受污染且銅元素含量過量時(shí)，罌粟植株會(huì)矮化;土壤中鎳元素含量過量時(shí)，白頭翁會(huì)開出無色花瓣。也可以根據(jù)植物生態(tài)習(xí)性判斷土壤污染情況，如部分植物的積累重金屬能力強(qiáng)，往往在重金屬過量的土壤中更易生長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤重金屬污染狀況的分析判斷，早熟禾就能夠在銅元素含量超標(biāo)的土壤上生存。還可以通過直接測(cè)定植物體內(nèi)污染物含量來對(duì)土壤污染狀況進(jìn)行判斷，如苔蘚具有極強(qiáng)的鉛元素富集能力，并且其體內(nèi)鉛元素濃度與土壤鉛元素濃度呈正比關(guān)系，故而可以將其作為指示植物，對(duì)其體內(nèi)的鉛元素濃度進(jìn)行測(cè)定，從而判斷土壤鉛元素污染狀況。

動(dòng)物也可作為土壤污染的指示生物，原理在于土壤污染會(huì)對(duì)土壤動(dòng)物生存造成影響，進(jìn)而導(dǎo)致土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)、生態(tài)分布等發(fā)生變化。如蚯蚓作為土壤中生物量最大的動(dòng)物類群之一，其就被廣泛應(yīng)用于土壤污染生物監(jiān)測(cè)工作。對(duì)土壤中蚯蚓種群數(shù)量、群落結(jié)構(gòu)等進(jìn)行調(diào)查研究，能夠直觀反映土壤污染情況;對(duì)蚯蚓進(jìn)行毒性和繁殖試驗(yàn)，可以通過生態(tài)毒理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)反映土壤物探情況;對(duì)蚯蚓進(jìn)行分子生物學(xué)、生物化學(xué)特征分析以及生理反應(yīng)研究，也能有效反映土壤污染情況。

土壤中包含大量微生物，對(duì)微生物群落進(jìn)行監(jiān)測(cè)、研究，也能有效反映土壤污染情況。在利用微生物進(jìn)行土壤污染的生物監(jiān)測(cè)時(shí)，可以通過微生物種群結(jié)構(gòu)變化或者微生物功能變化進(jìn)行研究，從而分析判斷土壤污染情況。

2 環(huán)境保護(hù)中的生物治理措施

對(duì)環(huán)境保護(hù)中的生物治理而言，應(yīng)當(dāng)以生物監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，充分利用監(jiān)測(cè)結(jié)果，準(zhǔn)確把握環(huán)境污染狀況及趨勢(shì)等，從而針對(duì)性地應(yīng)用生物治理手段，有效保障環(huán)境治理和保護(hù)效果。而環(huán)境保護(hù)中的生物治理，實(shí)際上是對(duì)環(huán)境生物技術(shù)的合理應(yīng)用，直接或間接利用完整的生物體或生物體的某些組成部分或某些技能，建立降低或消除污染物產(chǎn)生的生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染治理。環(huán)境生物治理技術(shù)有著環(huán)境污染物處理速度快、消耗快、效率高、成本低、無二次污染等優(yōu)勢(shì)，具有巨大應(yīng)用價(jià)值。在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境生物技術(shù)方面，該技術(shù)廣泛涉及基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程等相關(guān)工程和技術(shù)，應(yīng)用范圍和層次更是得到了有效拓展。其中，基因工程主要通過基因重組技術(shù)獲得降解鹵代芳烴基因工程菌、降解農(nóng)藥基因工程菌、殺蟲劑降解基因工程菌等，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大量難降解污染物質(zhì)的有效降解，起到良好的環(huán)境保護(hù)作用。在細(xì)胞工程方面，則可以通過培養(yǎng)原生質(zhì)體融合構(gòu)建苯環(huán)化合物降解菌、纖維素降解菌，對(duì)苯環(huán)化合物以及維生素進(jìn)行降解。而在酶學(xué)工程方面則可利用固定化細(xì)胞技術(shù)進(jìn)行有機(jī)廢水處理，具有成本低、穩(wěn)定性高的優(yōu)勢(shì)。在發(fā)酵工程方面，則能夠通過發(fā)酵反應(yīng)實(shí)現(xiàn)廢纖維素的資源化、有機(jī)固體廢物的快速堆肥。除環(huán)境生物技術(shù)之外，還可以利用生物凈化法來凈化水體并促使?jié)O業(yè)發(fā)展，利用微生物處理印染廢水，利用植物改善大氣環(huán)境等，全方面利用生物防治環(huán)境污染。

3 結(jié)束語

綜上可知，生物監(jiān)測(cè)具有巨大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能夠有效支持環(huán)境監(jiān)測(cè)工作高水平開展。準(zhǔn)確把握并充分利用生物監(jiān)測(cè)的諸多優(yōu)勢(shì)，在環(huán)境保護(hù)工作中根據(jù)實(shí)際情況合理選擇生物監(jiān)測(cè)方法，并充分利用監(jiān)測(cè)結(jié)果和生物治理技術(shù)對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行科學(xué)、高效治理，進(jìn)而促進(jìn)和諧生態(tài)系統(tǒng)的有效構(gòu)建。

參考文獻(xiàn)

[1]?孫燕，李丹，陳效周.生物監(jiān)測(cè)及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[J].環(huán)球人文地理，2017（16）：104.

[2]陳燕.環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)的發(fā)展分析[J].生物技術(shù)世界，2016（02）：68.

（責(zé)任編輯 周康）