分析環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的生物指示與生物監(jiān)測(cè)

山東省濟(jì)寧生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 賈瑞，郭滕，胡騰飛

生物環(huán)境的建設(shè)中，人為因素和自然因素都會(huì)干擾生物環(huán)境的正常建設(shè)，生物對(duì)環(huán)境變化產(chǎn)生的影響以環(huán)境信息為主，依托觀測(cè)生物的過(guò)程統(tǒng)計(jì)環(huán)境變化趨勢(shì)。

生物科學(xué)的發(fā)展階段，經(jīng)歷了觀測(cè)生物學(xué)階段、環(huán)境科學(xué)興起階段和生態(tài)學(xué)融合階段，把持續(xù)建設(shè)視作基本目標(biāo)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)生物技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。在環(huán)境質(zhì)量的保障上，相關(guān)人員應(yīng)充分地研究質(zhì)量評(píng)價(jià)，引進(jìn)生物指示與生物監(jiān)測(cè)的模式，不斷提高環(huán)境質(zhì)量保障效率。

一、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)概述

我國(guó)人民經(jīng)濟(jì)水平日益發(fā)展，得到物質(zhì)生活的滿足之后，人們更多地關(guān)注生活品質(zhì)提高，因此對(duì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)是十分重要的。所謂的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，就是按照對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)研究環(huán)境質(zhì)量，整體上對(duì)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。

環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的最終結(jié)果可以真切地凸顯區(qū)域環(huán)境污染趨勢(shì)，給環(huán)境的整體防治帶來(lái)切合實(shí)際的參考依據(jù)。劃分區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)能夠具體地明確區(qū)域環(huán)境特征，重點(diǎn)研究工業(yè)區(qū)可能對(duì)附近居民生活環(huán)境帶來(lái)的影響，科學(xué)地對(duì)工業(yè)區(qū)域布局進(jìn)行優(yōu)化與整合，全方位提高環(huán)境污染防治的效率[1]。除此之外，環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)主要是給居民提供生存的良好環(huán)境，促進(jìn)土地資源的有效規(guī)劃，調(diào)整人們生存環(huán)境的質(zhì)量。環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)是環(huán)保工作進(jìn)行的基本條件，以環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)為基準(zhǔn)給環(huán)保工作決策帶來(lái)參考，若環(huán)境污染的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，相關(guān)人員應(yīng)全方位研究環(huán)境污染的影響因素，明確切合實(shí)際的防治方案。

二、在環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中引進(jìn)生物指示以及生物監(jiān)測(cè)的價(jià)值

所謂生物指示，即對(duì)生物體系的繁瑣過(guò)程進(jìn)行整理，生物指示物的相關(guān)反應(yīng)可以通過(guò)生物環(huán)境變化的機(jī)制加以響應(yīng)[2]。所以生物指示和生物監(jiān)測(cè)都是可以作用在生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)上的，還可能對(duì)不同區(qū)域的環(huán)境效應(yīng)差異加以統(tǒng)計(jì)。相關(guān)資料顯示，生物指示以及生物監(jiān)測(cè)，關(guān)鍵目標(biāo)是對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，起到避免生態(tài)平衡被破壞的作用，還需要對(duì)潛在的毒性進(jìn)行判斷，不要出現(xiàn)更為嚴(yán)重的后果。

生物指示以及生物監(jiān)測(cè)，到目前為止，尚未在國(guó)際學(xué)術(shù)中被統(tǒng)一化定義。根據(jù)前階段的理論研究，可以初步了解生物指示物和生物監(jiān)測(cè)的基本范疇。生物指示物：涉及附近環(huán)境的諸多生物，尤其是生物群落，檢測(cè)物即生物指示物，可生物指示物并不能全方位地達(dá)到生物監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。生物監(jiān)測(cè)物：實(shí)驗(yàn)室之中對(duì)生物監(jiān)測(cè)物進(jìn)行培養(yǎng)，促使其按照穩(wěn)定的生長(zhǎng)形態(tài)存在，完全暴露在野外環(huán)境中，統(tǒng)計(jì)和記錄附近外源物質(zhì)的特征與性能。被動(dòng)化監(jiān)測(cè)物：作用在自然環(huán)境中記錄自然條件的生物。

累積性監(jiān)測(cè)物：在附近環(huán)境中積累相關(guān)元素的一類生物。效應(yīng)監(jiān)測(cè)物：生物在暴露了相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)的前提下，生成特殊化的響應(yīng)，相關(guān)響應(yīng)涉及形態(tài)結(jié)構(gòu)、生物代謝流程和組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)等[3]。

與此同時(shí)，生物指示以及生物監(jiān)測(cè)，能夠從某種層面上對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的具體退化程度進(jìn)行記載，所以生物指示物分析要得到諸多信息。第一個(gè)信息是簡(jiǎn)單整體的情況、第二個(gè)信息是高度特殊的情況。在獲取信息階段，應(yīng)保持持續(xù)化監(jiān)測(cè)的操作，在某個(gè)監(jiān)測(cè)定位點(diǎn)中對(duì)種群以及生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且研究測(cè)試關(guān)鍵因子，組建專業(yè)化的委員會(huì)擬定行之有效的監(jiān)測(cè)模式，尤其是開(kāi)展科學(xué)的推理分析和裁決分析。換言之，生物給予污染物產(chǎn)生的敏感度無(wú)法充當(dāng)指示物的關(guān)鍵條件，因?yàn)槲廴疚锏拿舾卸戎笖?shù)比較高可能降低生物種群的組成密度，這樣物種之間很容易出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，所以單一化生物指示物并不能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中某個(gè)污染物的綜合生態(tài)效應(yīng)起到全面監(jiān)測(cè)的作用。

三、生物指示與生物監(jiān)測(cè)和儀器研究技術(shù)的比較

儀器研究技術(shù)，即定性與定量研究，生物指示代表定性技術(shù)、生物監(jiān)測(cè)代表定量技術(shù)，總體來(lái)講，定性與定量研究以及定性定量技術(shù)之間表現(xiàn)出相似的地方，可也需要對(duì)不相同類型的技術(shù)加以具體比較。

（1）環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的技術(shù)應(yīng)用。如圖1所示，相關(guān)技術(shù)包含化學(xué)物質(zhì)的儀器研究過(guò)程，尤其是光譜儀與光度儀，前者的運(yùn)用理念是基于特殊化波長(zhǎng)的視角通過(guò)光度儀原子吸收光譜對(duì)樣品進(jìn)行定量檢驗(yàn)，研究過(guò)程引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)充分開(kāi)展質(zhì)量監(jiān)督項(xiàng)目，采樣和處理作為誤差生成的重點(diǎn)因素[4]。因?yàn)樯镏甘炯夹g(shù)的運(yùn)用應(yīng)建立在儀器研究基礎(chǔ)之上，實(shí)驗(yàn)室之中生物指示物在一定程度上受到儀器研究的性能影響，可以理解為生物指示與監(jiān)測(cè)技術(shù)的相同問(wèn)題便是采集樣品是否具備代表性，也就是樣品應(yīng)在處理問(wèn)題上具備典型性，如圖1所示。

圖1 生物指示與生物監(jiān)測(cè)和儀器研究技術(shù)的運(yùn)用原理

（2）生物指示技術(shù)以及生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確度判斷。運(yùn)用生物指示技術(shù)，不只是應(yīng)和儀器研究同樣選取具備典型性的樣品，儀器研究的較多規(guī)程也存在于生物指示以及生物監(jiān)測(cè)上。儀器分析強(qiáng)調(diào)了準(zhǔn)確度，主要是排除研究的誤差，特別是檢測(cè)儀器操作性能不夠穩(wěn)定的情況，針對(duì)普通模式的分析操作，大約3%的準(zhǔn)確度能夠適應(yīng)較多儀器研究的條件?？墒怯捎趩我痪邆淠硞€(gè)信號(hào)信息，是無(wú)法判斷研究程度準(zhǔn)確度的，就算是準(zhǔn)確度比較高的信息數(shù)據(jù)，也可能呈現(xiàn)和樣品偏離的情況[5]。所以數(shù)據(jù)研究應(yīng)保持嚴(yán)格的操作條件，提高研究結(jié)果的準(zhǔn)確度，在此階段管理好使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，還應(yīng)該對(duì)比實(shí)驗(yàn)室之間互相獨(dú)立性研究的數(shù)據(jù)信息。

（3）生物指示以及生物監(jiān)測(cè)的定量檢驗(yàn)。和儀器研究互相比較，生物指示以及生物監(jiān)測(cè)顯著的不足便是無(wú)法保障定量檢驗(yàn)的有效性，生物反應(yīng)在較多情況下不能真正對(duì)污染物暴露現(xiàn)象進(jìn)行定量評(píng)估。在生物指示以及生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用之下，較多的環(huán)境生物指示物被人們發(fā)現(xiàn)，可適應(yīng)質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的生物少之又少。也就是說(shuō)，生物指示物的標(biāo)準(zhǔn)定量研究，作為生物指示以及生物監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的顯著挑戰(zhàn)，同時(shí)相同的生物指示物由不相同使用人員規(guī)范研究的方法，是后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)化利用生物指示物的關(guān)鍵點(diǎn)。

（4）規(guī)范化研究生物指示以及生物監(jiān)測(cè)先進(jìn)技術(shù)。思考到化學(xué)研究的過(guò)程，實(shí)驗(yàn)室之內(nèi)對(duì)比相同具體樣品的檢驗(yàn)結(jié)果是需要經(jīng)歷統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法使用過(guò)程的，所以具體的生物指示以及生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的校正，不相同實(shí)驗(yàn)室也應(yīng)擬定對(duì)應(yīng)的指示物，基于相同實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境開(kāi)展檢驗(yàn)項(xiàng)目。因?yàn)樯餀z驗(yàn)存在顯著的標(biāo)準(zhǔn)化與重復(fù)化特點(diǎn)，廣泛地和生物指示分析多個(gè)領(lǐng)域存在關(guān)系，所以實(shí)驗(yàn)室的操作階段，基本上不存在操作流程規(guī)范項(xiàng)目[6]。相關(guān)的分析隊(duì)伍應(yīng)針對(duì)性選取檢測(cè)指標(biāo)和感應(yīng)器型號(hào)，思考時(shí)間尺度的變化與空間尺度的變化，真正提高生物指示以及生物監(jiān)測(cè)技術(shù)使用的準(zhǔn)確度。在此階段使用遙感技術(shù)，更為全面地研究觀測(cè)信息結(jié)果。

四、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中優(yōu)化生物指示與生物監(jiān)測(cè)的有效思考

生物指示與生物監(jiān)測(cè)的技術(shù)使用，應(yīng)該給環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)提供生態(tài)系統(tǒng)污染的參考信息或者生態(tài)系統(tǒng)的退化信息，并不是圍繞具體環(huán)境加以環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)置，本質(zhì)上是對(duì)不相同的生物指示與監(jiān)測(cè)體系提供的聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)，研究環(huán)境污染程度，為人類的身體健康生長(zhǎng)奠定基礎(chǔ)。

（1）運(yùn)用在人類身體健康評(píng)估上。運(yùn)用生物指示與生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)人類的身體健康情況起到預(yù)測(cè)作用，具體的運(yùn)作機(jī)理如下：污染物對(duì)人類的影響，引進(jìn)人體毒理學(xué)結(jié)構(gòu)，建設(shè)基礎(chǔ)信息體系、預(yù)測(cè)樣本庫(kù)的信息變化趨勢(shì)，選取工具箱研究保護(hù)人類身體健康的有效方法，最終為人體的生命健康做好支持；污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，引進(jìn)生態(tài)毒理學(xué)，建設(shè)基礎(chǔ)信息體系、預(yù)測(cè)樣本庫(kù)的信息變化趨勢(shì)，選取工具箱研究保障生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定建設(shè)的有效方法，最終也是服務(wù)于人體健康[7]。其中基礎(chǔ)信息體系的構(gòu)建應(yīng)準(zhǔn)備好被調(diào)查的所有信息，設(shè)計(jì)純儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與氣象球監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，還包含日常飲用水和空氣最大容許濃度。工具箱主要是藥品體系，即對(duì)慢行疾病與慢性毒理學(xué)疾病進(jìn)行檢驗(yàn)，充分評(píng)價(jià)特定群體內(nèi)固定小組人員的健康指數(shù)，以構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的形式對(duì)最高風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行評(píng)估。因?yàn)闊o(wú)法進(jìn)行人類的毒理學(xué)檢驗(yàn)，所以要按照工作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整理，排除個(gè)體案例的健康報(bào)告信息，還要關(guān)聯(lián)流行病學(xué)的模式對(duì)治病效應(yīng)進(jìn)行研究。由此系統(tǒng)結(jié)合監(jiān)測(cè)目標(biāo)重新設(shè)置檢驗(yàn)參數(shù)，以充分優(yōu)化監(jiān)督環(huán)境為目的，特別是調(diào)查人體與環(huán)境，派生出對(duì)應(yīng)的人體毒理學(xué)結(jié)構(gòu)與生態(tài)毒理學(xué)結(jié)構(gòu)。

（2）運(yùn)用在土壤重金屬污染評(píng)估中。針對(duì)土壤微生物來(lái)講，可依托胞外酶的分泌使得含氮化合物有效轉(zhuǎn)化，所以土壤酶活性代表著物質(zhì)循環(huán)內(nèi)代謝動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，可充當(dāng)生物指示物對(duì)土壤環(huán)境受到的脅迫進(jìn)行監(jiān)測(cè)，重金屬可以控制酶促土壤微生物活性轉(zhuǎn)變，土壤組分特別是有機(jī)碳與總氮含量不出現(xiàn)變動(dòng)的模式，對(duì)應(yīng)土壤酶活性會(huì)在很大程度上造成重金屬出現(xiàn)污染，脲酶促進(jìn)土壤植物與微生物生長(zhǎng)，此種酶可以在一定的細(xì)胞水平上監(jiān)測(cè)重金屬污染所致的微生物代謝變化[8]。微生物生長(zhǎng)中，銅元素和鋅元素是必須的兩種元素，所以相對(duì)適宜的范圍結(jié)構(gòu)內(nèi)，兩種元素的含量增加勢(shì)必提高微生物活性，可是因?yàn)殂U元屬于有毒元素的范疇，所以其濃度的增加會(huì)阻礙微生物活性的激發(fā)，土壤鉛濃度和脲酶活性表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的變化關(guān)系，所以此種環(huán)境中的區(qū)域不可把脲酶活性視作鉛元素的生物指示物，主要是此濃度僅具備小范圍的代表性。

（3）運(yùn)用在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中。要想在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中運(yùn)用生物指示與生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，相關(guān)人員應(yīng)細(xì)致研究地表水和地下水，對(duì)自然水環(huán)境與污水進(jìn)行采樣處理，掌握水環(huán)境的變動(dòng)影響因素，最終獲取結(jié)論，對(duì)內(nèi)在的污染源進(jìn)行判斷，為水環(huán)境的調(diào)整提供合理依據(jù)。水環(huán)境的具體監(jiān)測(cè)，涉及采樣監(jiān)督、樣品保存和項(xiàng)目研究。和生物指示與生物監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行比較，理化監(jiān)測(cè)對(duì)于水環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目具有速度快的優(yōu)勢(shì)，可是水環(huán)境的監(jiān)測(cè)僅是對(duì)采樣時(shí)間區(qū)域中水質(zhì)污染現(xiàn)象加以評(píng)估，凸顯無(wú)持續(xù)化的特征。在生物指示與生物監(jiān)測(cè)的使用上，存在著持續(xù)化優(yōu)勢(shì)，可全方位對(duì)理化監(jiān)測(cè)的缺陷進(jìn)行補(bǔ)充，對(duì)于水環(huán)境監(jiān)測(cè)產(chǎn)生重要影響。

水污染檢測(cè)指數(shù)，包含水溫和流速以及電導(dǎo)率，監(jiān)測(cè)結(jié)果引進(jìn)傳感器準(zhǔn)確預(yù)測(cè)水環(huán)境的污染物。以長(zhǎng)江流域的運(yùn)用為例，長(zhǎng)江流域中包含多種多樣的生物種群，分析工作者應(yīng)具體化研究生物群落的生長(zhǎng)趨勢(shì)，構(gòu)建生物群落生長(zhǎng)以及水質(zhì)兩者的關(guān)系模型，確切研究生物群落水質(zhì)的變化[9]。以此為基礎(chǔ)明確具體的水環(huán)境處理計(jì)劃，從根源上處理水環(huán)境污染的相關(guān)問(wèn)題，充分代表著生物指示與生物監(jiān)測(cè)在水環(huán)境使用中的效益，全方位實(shí)現(xiàn)水環(huán)境的監(jiān)控，確切了解水源情況。

五、應(yīng)用生物指示與生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的問(wèn)題和處理方案

（1）應(yīng)用問(wèn)題。其一，不能有效地通過(guò)先進(jìn)技術(shù)評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量。最近幾年國(guó)家大力支持環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作，合適環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)工作開(kāi)展面臨一些挑戰(zhàn)，即便形成了生物指示與生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用意識(shí)，然而由于環(huán)境監(jiān)測(cè)的時(shí)間間隔比較長(zhǎng)，獲取的監(jiān)測(cè)結(jié)果缺少代表性的作用，無(wú)法動(dòng)態(tài)對(duì)環(huán)境變化的趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。并且因?yàn)橄嚓P(guān)人員的思想觀念不夠先進(jìn)，進(jìn)行具體的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)不能保障數(shù)據(jù)信息的全面性，很容易淡化微量物質(zhì)的監(jiān)測(cè)，影響著環(huán)境污染處理工作的質(zhì)量。其二，工作人員的素質(zhì)能力不強(qiáng)，運(yùn)用生物指示與生物監(jiān)測(cè)技術(shù)階段，相關(guān)人員存在著素質(zhì)和能力有待提高的問(wèn)題。工作人員在一定程度上缺乏環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的意識(shí)，相關(guān)單位沒(méi)有及時(shí)宣傳和推廣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作，部分工作人員不能了解環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)具體的含義和價(jià)值，也沒(méi)有意識(shí)到環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)專業(yè)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，所以選擇參與環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的人員少之又少。再者，相關(guān)單位進(jìn)行人員聘用時(shí)，不能全面地對(duì)人員專業(yè)知識(shí)和技能進(jìn)行評(píng)估，一些上崗的工作人員素質(zhì)能力不佳，影響著環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的有效性。

（2）處理方案。其一，提高工作人員思想認(rèn)知。要想有效地進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作，全方位發(fā)揮生物指示與生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的作用，國(guó)家應(yīng)該加大力度宣傳和推廣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作，通過(guò)電視媒體和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，重點(diǎn)明確環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的現(xiàn)實(shí)意義，使相關(guān)的思想和觀念深入人心，提高工作人員對(duì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的重視程度。運(yùn)用生物指示與生物監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作期間，相關(guān)人員要堅(jiān)守職責(zé)，以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定落實(shí)自身本職工作[10]。其二，提高操作人員的技術(shù)能力。在運(yùn)用生物指示與生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的過(guò)程中，環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作單位要重視操作人員的技術(shù)能力培訓(xùn)，組織相關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)運(yùn)用的要點(diǎn)培訓(xùn)，定期對(duì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的工作人員進(jìn)行績(jī)效考核，全方位結(jié)合考核結(jié)果以及薪資水平，起到約束工作人員思想行為的作用，全方位挖掘其工作潛能，推動(dòng)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作的創(chuàng)新與發(fā)展。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中，需要及時(shí)運(yùn)用生物指示與生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以說(shuō)，相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用對(duì)生態(tài)環(huán)境平衡建設(shè)是起到重要作用的。可是要想真正地整合技術(shù)運(yùn)用流程，還需要建設(shè)跨學(xué)科的整體規(guī)劃體系、組建專業(yè)化的研究團(tuán)隊(duì)，切合實(shí)際的調(diào)整環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作，落實(shí)學(xué)科之間的信息溝通與交流。新時(shí)期下，采取有效的方式，如樹(shù)立工作者思想認(rèn)知、提高操作人員的技術(shù)能力等，深層次地在環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中，發(fā)揮生物指示與生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的效用，讓環(huán)保工作可以更加順利地進(jìn)行。