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

巢楚越 袁衛(wèi)峰 帥 立

(江西省宜春生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，江西 宜春 336000)

引言

現(xiàn)如今環(huán)境污染問題不斷加重，隨著人類環(huán)保意識的提升，環(huán)境監(jiān)測和污染治理成為人類面臨的重要難題。

1 生物監(jiān)測技術(shù)相關(guān)概述

不同生物有著不同的生活環(huán)境，各類生物之間保持著相互依存和相互制約的關(guān)系。一旦生物的居住環(huán)境出現(xiàn)了污染物中，生物就會在吸收營養(yǎng)物質(zhì)的同時吸收污染物，當(dāng)生物發(fā)生移動時，污染物也會借助生物的移動而移動，并不斷聚集。生物監(jiān)測技術(shù)就是利用生物對污染的敏感性，實(shí)現(xiàn)對污染情況的有效判斷。表1為不同生物監(jiān)測技術(shù)對污染程度的反映情況。該技術(shù)可以反映污染物的生物學(xué)效應(yīng)，可表明污染物對生物的影響，與精密的設(shè)備相比，生物的靈敏度更精確，監(jiān)測結(jié)果真實(shí)準(zhǔn)確。

表1 生物監(jiān)測技術(shù)對污染程度的反映

以自然生態(tài)監(jiān)測理論為基礎(chǔ)，開展對生物監(jiān)測的相關(guān)理論進(jìn)行研究。自然環(huán)境內(nèi)滲入了污染物，這將對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響，并改變生態(tài)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)。從分子性能上看，污染物會激活或抑制酶活性，促使蛋白質(zhì)的合成發(fā)生變化。從細(xì)胞上看，污染物會使細(xì)胞膜發(fā)生變化，破壞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和顆粒體。不僅如此，污染物的出現(xiàn)會讓地球上原本擁有的動物面臨死亡，使動物和植物無法生長，生物的遺傳基因被改變，生物多樣性受到威脅。

2 生物監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的實(shí)踐應(yīng)用分析

2.1 將生物監(jiān)測用于土壤環(huán)境監(jiān)測

在當(dāng)前生態(tài)環(huán)境污染問題中，土壤環(huán)境的污染問題十分嚴(yán)重，會對很多生物產(chǎn)生間接影響。比如對人體、農(nóng)作物和表層水帶來傷害，應(yīng)用生物監(jiān)測方法進(jìn)行土壤污染的監(jiān)測，通過觀察微生物所產(chǎn)生的變化，了解當(dāng)前土壤污染程度。具體監(jiān)測方法如下：(1)植物監(jiān)測方法。采用一定的指標(biāo)植物對土壤污染程度進(jìn)行監(jiān)測，如果在土壤中發(fā)現(xiàn)了污染物質(zhì)，植物也會因此受到污染，隨之產(chǎn)生病癥變化，即生理代謝異常性反應(yīng)。比如植物葉片出現(xiàn)傷斑，植物表面水分蒸騰率降低或生長發(fā)育能力下降。(2)動物監(jiān)測方法。采用指標(biāo)動物對土壤污染程度進(jìn)行監(jiān)測，比如使用蚯蚓，一旦土壤中農(nóng)藥成分過多，或者有鉛類污染物存在，土壤內(nèi)的蚯蚓就會受到影響，其體內(nèi)鎘濃度受土壤鎘濃度的變化而變化，了解蚯蚓體內(nèi)鎘濃度就能得知目前土壤污染程度。(3)微生物監(jiān)測方法。按照微生物群落變化情況了解土壤污染程度，最常見的污染就是來自于人類的排泄物和污水灌溉。分離并計算土壤內(nèi)的細(xì)菌和霉菌，按照微生物的群系結(jié)構(gòu)和微生物數(shù)量變化情況就能對土壤污染進(jìn)行客觀評價。

2.2 將生物監(jiān)測用于大氣污染監(jiān)測

對大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測時也可以使用生物監(jiān)測技術(shù)，以此得到大氣環(huán)境質(zhì)量水平。一旦大氣環(huán)境發(fā)生污染，植物就會受到傷害，這是因?yàn)橹参锏纳L是需要擁有相應(yīng)固定的環(huán)境，大氣污染必然改變植物生長環(huán)境，且大氣污染有著反應(yīng)敏感的特性，污染位置固定。在生物監(jiān)測時可以通過對植物的監(jiān)測了解大氣污染程度。以下幾種植物可以作為大氣污染指示植物：(1)利用二氧化硫指示苔蘚、落葉松以及水杉等植物?？諝庵腥绻兄^高含量的二氧化硫，植物的葉脈之間或葉子邊緣位置會產(chǎn)生塊狀的傷斑，傷斑的顏色主要呈紅棕色和土黃色。(2)利用氟化物指示大蒜、金線草、郁金香等植物。如果大氣環(huán)境中氟化物的含量超標(biāo)，這類植物葉尖位置會出現(xiàn)傷斑，也有植物的葉脈中會存在傷斑，這都與大氣氟化物超標(biāo)有關(guān)。傷斑的顏色主要為淺褐色和紅褐色，仔細(xì)觀察植物葉尖是能夠發(fā)現(xiàn)健康與壞死之間的分割界限的。

應(yīng)用生物量實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，即CGQ系統(tǒng)，這是一種在線實(shí)時監(jiān)測搖瓶內(nèi)生物量的設(shè)備，利用搖瓶底部的光學(xué)檢測器進(jìn)行瓶中培養(yǎng)物的跟蹤和監(jiān)測。在監(jiān)測時無需取出搖瓶，也不用停止搖床動作，生物量實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)利用光學(xué)測量技術(shù)可以對生物量的濃度自動監(jiān)測，并獲得生物生長的動力學(xué)曲線。圖1為生物量實(shí)時監(jiān)測原理，系統(tǒng)利用搖瓶底部LED光線，檢測器在OD600nm的波長下完成生物量的測定，得知生物量和檢測器光線檢測量之間呈正比關(guān)系。當(dāng)前生物量實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)可適用于各類實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)系統(tǒng)，能夠用于不同科學(xué)應(yīng)用，比如對生長曲線指引的蛋白表達(dá)、對培養(yǎng)基的優(yōu)化、對菌種的篩選及優(yōu)化生物培養(yǎng)條件等。

圖1 生物量實(shí)時監(jiān)測原理

2.3 將生物監(jiān)測用于水環(huán)境監(jiān)測

自然水域內(nèi)水生生物和水體環(huán)境間保持著密切的關(guān)聯(lián)，一旦自然水域受到了污染，水體環(huán)境就會變化，水生生物也會受到影響?？梢砸源藶闂l件對水體污染程度進(jìn)行監(jiān)測，常用的監(jiān)測方法主要如下：

(1)采用微型生物群落監(jiān)測法。微型生物群是水體系統(tǒng)內(nèi)不可缺少的一部分，水體環(huán)境污染，微型生物群就會在最短的時間內(nèi)出現(xiàn)反應(yīng)。使用聚氨酯泡沫塑料塊可監(jiān)測這一情況，將塑料塊放在水體內(nèi)，收集其中的微生物即可，這種方法不會受到時間與空間的限制，也不會對基質(zhì)的使用造成影響。從成本角度分析，該方法使用成本較低，可用于自然水體和工業(yè)廢水的監(jiān)測。

(2)采用指示生物法，這是一種比較傳統(tǒng)的監(jiān)測手段。監(jiān)測水體環(huán)境內(nèi)的生物種類時，有的生物對水體內(nèi)的污染物十分敏感，污染物的存在可能會導(dǎo)致這類生物消失，判斷生物是否存在就能了解水體污染情況。建議選擇魚類生物、浮游生物以及底棲生物等生命周期長且活動范圍固定的生物，以便人們長期對水體變化進(jìn)行監(jiān)測。一般情況下，無脊椎類動物是人們的首選，監(jiān)測水體污染的嚴(yán)重性時，可選用蚊幼蟲和顫蚓類生物，田螺和蜻蜓可以反映當(dāng)前水體的清潔程度。從本質(zhì)上來講，環(huán)境污染效應(yīng)實(shí)際上就是一種生物系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要以人類作為核心，應(yīng)用生物監(jiān)測可對環(huán)境質(zhì)量和污染情況做出分析，并有著一定的指示性作用。

3 總結(jié)

總而言之，社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給生態(tài)環(huán)境帶來了污染問題，這一問題的不斷加劇促進(jìn)了環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的更新和發(fā)展。在不同的生態(tài)環(huán)保技術(shù)中，生物監(jiān)測擁有準(zhǔn)確、可靠、低成本、便攜的特點(diǎn)和優(yōu)勢，根據(jù)污染物的生物學(xué)效應(yīng)可使監(jiān)測結(jié)果更加真實(shí)準(zhǔn)確，將生物監(jiān)測用于土壤環(huán)境、大氣污染及水環(huán)境監(jiān)測，發(fā)揮生物量實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢，可推動人與自然的和諧共處。