現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用探究

摘?要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)化水平的不斷提升，我國環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。為此，我們需要加強環(huán)境監(jiān)測工作，以保護環(huán)境。目前現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用越來越廣泛，它能有效提高環(huán)境監(jiān)測的效果，成為環(huán)境監(jiān)測工作中必不可少的重要技術(shù)。本文重點研究現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用優(yōu)勢及具體應(yīng)用情況，以期為提高環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代生物技術(shù);環(huán)境監(jiān)測;應(yīng)用優(yōu)勢;具體應(yīng)用

21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，社會各個領(lǐng)域在科學(xué)技術(shù)強有力的支持下也得到了快速發(fā)展?，F(xiàn)代生物技術(shù)是生命科學(xué)技術(shù)發(fā)展而來的產(chǎn)物，它是一項通過對生物有機體進行有效研究的技術(shù)。該項技術(shù)為環(huán)境監(jiān)測工作提供了技術(shù)支持，目前被廣泛應(yīng)用的生物傳感技術(shù)、生物芯片技術(shù)等均對環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量的提高起到促進作用。為了更好地滿足環(huán)境監(jiān)測的新要求，更好地保護環(huán)境，本文針對各種現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用進行深入探討，希望為相關(guān)工作人員提供借鑒價值。

一、對現(xiàn)代生物技術(shù)的理解

（一）現(xiàn)代生物技術(shù)的定義

現(xiàn)代生物技術(shù)又叫生物工程，由多個學(xué)科構(gòu)成，具有很強的綜合性。簡單來說，它是以現(xiàn)代生命科學(xué)（分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)等）為基礎(chǔ)，結(jié)合計算機技術(shù)、電子技術(shù)、工程技術(shù)等先進手段，利用生物有機體或其他組成部分，預(yù)期性地改變生物特性或制造新產(chǎn)品的一種高新技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)具有準(zhǔn)確度高、反應(yīng)靈敏、操作靈活等特點，使其在各個檢測領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

（二）現(xiàn)代生物技術(shù)的研究內(nèi)容與發(fā)展趨勢

現(xiàn)代生物技術(shù)以生物有機體為研究對象，以開發(fā)生物資源為研究目的，研究內(nèi)容涉及酶工程、細(xì)胞工程、基因工程、微生物工程等，主要包括PCR技術(shù)、生物傳感器、生物酶、生物芯片等技術(shù)。該項技術(shù)的操作環(huán)境簡單，一般在常溫常壓的條件下對生物進行研究，不會對環(huán)境造成生物污染，進而提高資源利用率。就其應(yīng)用領(lǐng)域而言，主要涉及環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)作物與動物檢測、食物檢測等，并將在生物制造、生物處理工藝、海洋生物以及新能源領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。基于該項技術(shù)開發(fā)的新產(chǎn)品具有純度高、可靠性強等特點，為今后的發(fā)展奠定了研究基礎(chǔ)。

二、現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用優(yōu)勢分析

（一）節(jié)約成本，經(jīng)濟實用

與傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測方式相比，現(xiàn)代生物技術(shù)具有節(jié)約成本、經(jīng)濟實用的優(yōu)勢。生物監(jiān)測的原理是通過觀察生物個體、種群、群落等指標(biāo)，并記錄這些指標(biāo)對環(huán)境變化所產(chǎn)生的反應(yīng)，進而來監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量。而用于環(huán)境監(jiān)測的植物或者微生物種類多、繁殖快、生長迅速，在其生長聚集區(qū)即可找到，取材方便，無須花錢即可使用，節(jié)約環(huán)境監(jiān)測工作中的投入成本，經(jīng)濟實用。

（二）破壞性弱，連續(xù)性強

運用現(xiàn)代生物技術(shù)進行環(huán)境監(jiān)測的過程中，許多使用對象、數(shù)據(jù)多來自生物本身，如動物的排泄物、微生物群落、植物的枝葉等，對生態(tài)系統(tǒng)中的生物個體不會造成傷害。另外，現(xiàn)代生物技術(shù)還具有連續(xù)性強的特點，可利用其對環(huán)境污染進行連續(xù)的監(jiān)測。傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測手段常用定期采樣的方式，而這種方式具有即時性與片段性，只能反映采樣期間的環(huán)境污染情況。而通過現(xiàn)代生物技術(shù)能隨時采集環(huán)境中的各種信息，一定區(qū)域內(nèi)生活的生物能全方位反映環(huán)境的變化特征。

（三）反應(yīng)靈敏，準(zhǔn)確度高

某些生物具有特有的生物結(jié)構(gòu)，其對環(huán)境具有天然的感知力，對環(huán)境變化極其敏感，能快速甄別污染物，令傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測手段策馬難及。人們對這些生物與環(huán)境之間的關(guān)系進行觀察、記錄和總結(jié)，并利用生物富集和生物積累等效應(yīng)，提高生物尋找污染物的靈敏性，更好地進行環(huán)境監(jiān)測。同時，利用現(xiàn)代生物技術(shù)得到的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)也具有較高的準(zhǔn)確度。傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測手段只能監(jiān)測個別個體或某個特例在特定條件下的反應(yīng)，而通過現(xiàn)代生物技術(shù)可對某種生物的整個群體進行監(jiān)測，記錄整個監(jiān)測群體對所處環(huán)境的反應(yīng)，取得更加豐富的監(jiān)測數(shù)據(jù)，進而更加客觀、準(zhǔn)確地評價環(huán)境質(zhì)量。

三、現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的具體應(yīng)用

（一）環(huán)境監(jiān)測中生物監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

在土壤監(jiān)測中常運用動物監(jiān)測法、植物監(jiān)測法、微生物監(jiān)測法。動物監(jiān)測法即利用土壤內(nèi)的動物，如對土壤污染比較敏感的蚯蚓，來對土壤進行監(jiān)測，通過分析蚯蚓體內(nèi)某種成分的含量來間接檢測土壤中的物質(zhì)成分的含量，進而確認(rèn)土壤污染程度。植物監(jiān)測法即依據(jù)植物的生長變化來監(jiān)測土壤污染狀況，一旦土壤被污染，植物的新陳代謝會發(fā)生變化，呈現(xiàn)出不同的外在特征，如葉子枯萎、爛根、停止生長等，研究人員可對其進行研究，進一步確認(rèn)土壤污染程度。微生物監(jiān)測法即分析土壤中某種微生物群落的變化來判斷土壤的污染狀況。二是在水體污染監(jiān)測中常運用微生物群落監(jiān)測法、生物指示法。水體污染后，微生物敏感性較高，因此運用微生物群落監(jiān)測法來收集微生物群落，準(zhǔn)確判斷水體污染情況。生物指示法，就是以對水污染物比較敏感的無脊椎動物（如小顫藻、蚊幼蟲、顫蚓類等）為指示生物，通過分析它們的生命期的變化及其活動范圍的改變，來判斷水體污染情況。

（二）環(huán)境監(jiān)測中生物發(fā)光檢測技術(shù)的應(yīng)用

發(fā)光菌具有發(fā)光現(xiàn)象，對土壤中的重金屬極其敏感，它是生物發(fā)光檢測技術(shù)的重要組成部分，生物發(fā)光檢測技術(shù)可根據(jù)發(fā)光菌的發(fā)光強度來判斷土壤中的某些重金屬含量，進一步確定土壤污染情況。另外，要想快速準(zhǔn)確檢測出土壤中的Zn、Cu的含量，還必須依靠熒光菌這一生物材料。與傳統(tǒng)的監(jiān)測方法相比，該監(jiān)測方法具有快速、簡便、靈敏度高等優(yōu)點，在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用也日益廣泛。

（三）環(huán)境監(jiān)測中PCR技術(shù)的應(yīng)用

PCR技術(shù)又叫聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，即在體外模擬DNA的天然復(fù)制過程，是DNA的一種體外擴增技術(shù)。PCR技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的原理是：利用PCR技術(shù)有效檢測PCR擴增產(chǎn)物的靶序列和模板核酸，分析環(huán)境中某種生物的DNA突變，并采取相關(guān)措施解決問題，從而保護環(huán)境。利用PCR技術(shù)來進行環(huán)境監(jiān)測工作，既能有效檢測出環(huán)境中的病毒、病原體等有害生物，又能檢測環(huán)境中的特異性種群，還能測定基因表達(dá)。它具有高靈敏度、特異性強、快速簡便等優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)的監(jiān)測方式中對樣品檢測時間長、難以分離培養(yǎng)的困難，在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用越來越廣泛，成為環(huán)境監(jiān)測中不可或缺的重要手段。

（四）環(huán)境監(jiān)測中生物酶技術(shù)的應(yīng)用

生物酶技術(shù)主要包括生物酶抑制技術(shù)、酶免疫測定技術(shù)兩個方面。其中，生物酶抑制技術(shù)就是利用環(huán)境污染物（如農(nóng)藥、化肥等）在外部對特定酶的抑制作用，并加入催化特定酶的顯色劑，通過顯色劑的變化來判斷環(huán)境中是否存在污染物或污染物存在的比例如何;酶免疫測定技術(shù)則是將環(huán)境污染物作為抗原，動物體內(nèi)給予特定的免疫力抗體，根據(jù)抗原和抗體在動物體外進行的特異性反應(yīng)，并加入類似跟蹤物的酶，以顯示抗原和抗體之間的免疫反應(yīng)。與傳統(tǒng)監(jiān)測方法相比，生物酶技術(shù)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用具有如下優(yōu)點：一是生物酶技術(shù)能直接降解有機物，迅速除去環(huán)境中的污染物，提高處理環(huán)境污染的效率;二是生物酶技術(shù)具有針對性強、節(jié)約成本、綠色環(huán)保等優(yōu)點，使得它在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用也越來越廣泛。

（五）環(huán)境監(jiān)測中生物芯片技術(shù)的應(yīng)用

生物芯片技術(shù)利用芯片能自動、快速、準(zhǔn)確地檢測成千上萬的基因表達(dá)形式，使環(huán)境監(jiān)測從根本上得到保證。一些比較敏感的細(xì)胞在環(huán)境污染物的影響下，可能會發(fā)生基因突變，而生物芯片技術(shù)可以找出突變基因，分析其與正?；蛴泻螀^(qū)別，并找出環(huán)境中污染物對敏感生物體產(chǎn)生何種影響，據(jù)此判斷環(huán)境污染物產(chǎn)生的生物效應(yīng)。芯片上固定的樣品探針不同，致使生物芯片具有多樣性，主要包括細(xì)胞芯片、蛋白質(zhì)芯片、基因芯片等，其中蛋白質(zhì)芯片與基因芯片能提供更加廣泛地信息和數(shù)據(jù)，在環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用相對更加廣泛。生物芯片技術(shù)所運用的芯片具有較強的專一性、穩(wěn)定性，將其運用于環(huán)境監(jiān)測中，可快速檢測出環(huán)境中的污染微生物，進一步明確其對動植物、環(huán)境的污染。

（六）環(huán)境監(jiān)測中生物傳感技術(shù)的應(yīng)用

隨著計算機技術(shù)、電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，生物傳感技術(shù)也獲得高速發(fā)展，主要被應(yīng)用于環(huán)境中酚類污染物、硝酸鹽、生化需氧量（BOD）的監(jiān)測。生物傳感器由識別能力的感受器和換能器組成。生物傳感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的原理是：待測物質(zhì)進入生物活性材料（如抗體、酶、DNA、蛋白質(zhì)等），經(jīng)感受器進行分子識別，發(fā)生生物反應(yīng)，產(chǎn)生特有信息，換能器將這些特有信息轉(zhuǎn)換為一系列電信號，并通過儀表放大設(shè)備將電子信號輸出，記錄結(jié)果，從而檢測出待測物質(zhì)的濃度。與其他監(jiān)測技術(shù)相比，生物傳感技術(shù)具有微型化及自動化、靈敏性強、準(zhǔn)確度高、特異性強等優(yōu)點，能快速、有效、準(zhǔn)確地進行在線分析，并且可以檢測出極微量的環(huán)境污染物。目前BOD生物傳感器、硝酸鹽生物傳感器、甲烷生物傳感器等在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用前景廣闊。

（七）環(huán)境監(jiān)測中金標(biāo)免疫速測技術(shù)的應(yīng)用

金標(biāo)免疫速測技術(shù)又叫速測試紙條技術(shù)，是在克隆技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的生物技術(shù)，該技術(shù)主要用來檢測環(huán)境中的農(nóng)藥。金標(biāo)免疫速測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的原理為：用膠體金標(biāo)記特異性抗體，促使農(nóng)藥中的某些成分與膠體金的標(biāo)記進行結(jié)合，再利用固化抗原對其進行檢測，根據(jù)檢測點顯色的深度來判斷農(nóng)藥殘留的含量，以保證環(huán)境質(zhì)量。金標(biāo)免疫速測技術(shù)具有特異性強、節(jié)約成本、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

四、結(jié)語

總的來說，現(xiàn)代生物技術(shù)是環(huán)境監(jiān)測的重要手段，將其運用于環(huán)境監(jiān)測工作中，能快速、準(zhǔn)確判定環(huán)境的污染情況，有效提高了環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量與效率。需要注意的是，現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測的過程中，其監(jiān)測對象存在復(fù)雜性和不確定性，增加了環(huán)境監(jiān)測的難度，這就需要我們加快研究，以生命科學(xué)的理論和實踐為指導(dǎo)，不斷創(chuàng)新現(xiàn)代生物技術(shù)，深入探究生物形態(tài)、數(shù)量、種類與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，積極研發(fā)先進的現(xiàn)代生物技術(shù)，進而有效發(fā)揮現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的作用，更好地促進環(huán)保事業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李蒙，李文鋒，孫瀟.現(xiàn)代儀器分析技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用探討[J].環(huán)境與發(fā)展，2020，32（10）：8384.

[2]張海谷.探討生物監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].環(huán)境與發(fā)展，2020，32（08）：181182.

[3]徐麗敏，賈濤，秦翠翠，馮巧，宋超.生物監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用探討[J].化工管理，2020，（10）：4041.

[4]謝穎嘉，梁智偉，黃藝芳.生物監(jiān)測技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2018，（12）：44.

作者簡介：宋國欣（1981—?），女，漢族，河北定州人，碩士，工程師，研究方向：環(huán)境檢測。