環(huán)境監(jiān)測中的生物監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用對策研究

周 卉

（山東省聊城市茌平區(qū)環(huán)境監(jiān)控中心，山東 聊城 252100）

引言

在當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測工作中，生物監(jiān)測的應(yīng)用取得了一定的成效。該技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)實用、反應(yīng)及時、準(zhǔn)確度高等應(yīng)用優(yōu)勢。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，可以達(dá)到良好的監(jiān)測效果，獲取更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。因此在土壤、大氣、水環(huán)境監(jiān)測中得到了廣泛應(yīng)用。根據(jù)環(huán)境實際情況，合理應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)，掌握環(huán)境動態(tài)變化，能夠為環(huán)境影響評價、環(huán)境治理等工程提供一定的參考。而在具體應(yīng)用中還需要做好前期調(diào)查工作，選擇高素質(zhì)的團(tuán)隊并加強技術(shù)研發(fā)，合理應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，獲取更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。

1 生物監(jiān)測技術(shù)概述

1.1 概念及類型

生物監(jiān)測技術(shù)指的是通過生物個體種群或群落去實時監(jiān)測環(huán)境污染狀況的一種技術(shù)。它的應(yīng)用原理是由于生物和周圍環(huán)境存在相互依存相互影響的關(guān)系，彼此之間有一定的平衡性，一旦環(huán)境遭到破壞，生物的生長發(fā)育也會發(fā)生改變，根據(jù)生物變化規(guī)律，從而掌握環(huán)境破壞的情況。生物監(jiān)測技術(shù)類型根據(jù)生物種類進(jìn)行劃分，可以分為動物監(jiān)測，植物監(jiān)測和微生物監(jiān)測技術(shù)。根據(jù)生存環(huán)境，可以分為主動生物監(jiān)測和被動生物監(jiān)測。按生物學(xué)的不同層次，可以分為生物體內(nèi)的生理生化指標(biāo)監(jiān)測與分子污染物監(jiān)測、生物監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測。

從分子性能角度看，污染物會影響酶活性，進(jìn)而改變蛋白質(zhì)的合成；從細(xì)胞角度來看，污染物會改變細(xì)胞膜使線粒體等遭到破壞；從動物角度來看，污染物可能使動物的行為異常，或出現(xiàn)死亡的情況；從植物角度來看，污染物會影響植物的生長，使植物出現(xiàn)早熟、枯萎等情況；從種群水平來看，污染物可能使種群數(shù)量密度發(fā)生變化，競爭關(guān)系和遺傳基因也會發(fā)生改變。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢

生物監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用具有一定優(yōu)勢，為環(huán)節(jié)監(jiān)測提供技術(shù)支持，獲取全面的數(shù)據(jù)信息。一是經(jīng)濟(jì)實用，與其他技術(shù)相比，生物監(jiān)測技術(shù)以生態(tài)系統(tǒng)理論為指導(dǎo)，記錄生物對環(huán)境變化或污染產(chǎn)生的反應(yīng)情況。用于監(jiān)測的動植物種類比較常見，數(shù)量多，繁殖快，經(jīng)濟(jì)實用，不需要花費太多成本，因此得到了廣泛的應(yīng)用；二是準(zhǔn)確度高。生物監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，可以獲得更高準(zhǔn)確度的數(shù)據(jù)信息。在實際應(yīng)用中，人們對達(dá)到一定數(shù)量的某種生物的整個群體進(jìn)行觀察和監(jiān)測，而不是對個別個體，監(jiān)測的群體基數(shù)大，使得數(shù)據(jù)信息更加豐富，從而提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性；三是反應(yīng)及時。一些生物對所處環(huán)境十分敏感，只要出現(xiàn)細(xì)微的變化，都有可能出現(xiàn)對應(yīng)的反應(yīng)。人們通過觀察生物和環(huán)境變化之間的關(guān)系進(jìn)行記錄總結(jié)，掌握相關(guān)規(guī)律和特征。通過生物的細(xì)微變化可以判斷環(huán)境的變化情況。

2 環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)的意義

我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類活動的不斷拓展，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染和破壞，為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就需要重視環(huán)境保護(hù)和污染治理等工作，而環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境工作的基礎(chǔ)，在當(dāng)今環(huán)境問題十分突出的情況下，需要重視環(huán)境監(jiān)測工作的開展，加強對環(huán)境監(jiān)測點的布控，掌握環(huán)境的動態(tài)情況，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，采取恰當(dāng)?shù)闹卫泶胧?，還能通過對治理效果的監(jiān)測及時調(diào)整方案，實現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。而生物監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測工作中發(fā)揮著十分重要的作用。首先是因為生物是環(huán)境的重要組成成分，當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化，生物也會做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。其次，生物監(jiān)測技術(shù)的取材十分方便，不會增加額外的成本投入，而且還能開展長時間的監(jiān)測工作，掌握環(huán)境變化規(guī)律，為環(huán)境監(jiān)測提供一定的支持和保障。因此應(yīng)用生物環(huán)境監(jiān)測技術(shù)可以促進(jìn)環(huán)保技術(shù)的革新，及時更新?lián)Q代，摒棄傳統(tǒng)技術(shù)中的一些不足之處，使得監(jiān)測技術(shù)更加優(yōu)良，快速找出環(huán)境中的一些影響因素。生物監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用還能促進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，將生物監(jiān)測技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)結(jié)合，當(dāng)發(fā)現(xiàn)環(huán)境問題時能夠及時整改和治理，促進(jìn)環(huán)境事業(yè)的發(fā)展和綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3 環(huán)境監(jiān)測中生物監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用對策

3.1 在土壤監(jiān)測中的應(yīng)用

人類的一些活動對土壤造成污染，會限制植物和農(nóng)作物的生長，也會使一些有毒物質(zhì)進(jìn)入到食物鏈循環(huán)中，威脅到人們的身體健康，為此，可以應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)開展土壤監(jiān)測工作，及時發(fā)現(xiàn)存在的污染問題。常應(yīng)用到的方法有動物監(jiān)測法，植物兼算法和微生物監(jiān)測法。

3.1.1 動物監(jiān)測法

一般選擇蚯蚓作為監(jiān)測的主要對象。蚯蚓比較敏感，可以察覺出土壤中是否含有農(nóng)藥、鉛等有害物質(zhì)。蚯蚓中鎘物質(zhì)含量與土壤中的鎘物質(zhì)含量有一定的關(guān)聯(lián)性，可以根據(jù)這一數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。在實際應(yīng)用中，可根據(jù)被測區(qū)域的實際情況，分析周圍存在的污染源，合理應(yīng)用動物監(jiān)測法。

3.1.2 植物監(jiān)測法

植物對土壤污染非常敏感，可以觀察植物的生長情況和生理狀態(tài)，來判斷土壤的污染程度。例如，若受到污染，植物的葉片會出現(xiàn)傷斑，有的植物葉片會發(fā)黃、枯萎直至掉落，而有的植物則會早熟。如果土壤中含有過量的銅、鎳等金屬元素，會抑制植物根部的生長，導(dǎo)致根部出現(xiàn)絮凝物，無法正常吸收水分和肥料，植物會變矮甚至死亡，可以根據(jù)這一植物特征來判斷土壤的污染情況。如果土壤中含有過量的殘留農(nóng)藥，會對農(nóng)作物的幼嫩部位產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)齻?，限制農(nóng)作物的生長。因此出現(xiàn)類似情況，需要判斷農(nóng)田是否受到農(nóng)藥污染。因此在實際的應(yīng)用中，需要選擇恰當(dāng)?shù)闹参镞M(jìn)行監(jiān)測，判斷監(jiān)測區(qū)域的具體情況。

3.1.3 微生物監(jiān)測法

微生物監(jiān)測法是通過監(jiān)測土壤中微生物的變化來判斷土壤的污染程度，可選擇一些對土壤污染敏感的微生物進(jìn)行監(jiān)測?？梢愿鶕?jù)計數(shù)以及分離土壤中的霉菌、細(xì)菌等污染物，充分了解土壤中群系微生物的數(shù)量和結(jié)構(gòu)，根據(jù)變化情況判斷污染程度。例如在農(nóng)田監(jiān)測工作中，為了判斷農(nóng)藥污染情況，可以將土壤微生物的種群數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)的狀態(tài)變化作為主要的觀察指標(biāo)，選擇細(xì)菌、真菌、放線菌應(yīng)用于具體的研究中，根據(jù)微生物的變化情況鑒定土壤中農(nóng)藥的類型和污染程度。

3.2 在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

在大氣環(huán)境監(jiān)測工作中，可以充分應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)來確認(rèn)大氣環(huán)境質(zhì)量水平。大氣環(huán)境污染很容易傷害植物，可應(yīng)用植物監(jiān)測法。選擇恰當(dāng)?shù)闹参镞M(jìn)行監(jiān)測，以反映大氣污染的具體情況。

3.2.1 二氧化硫指示植物

通常使用水杉、苔蘚、落地松、地衣等，用于反映大氣環(huán)境中的二氧化硫。如果二氧化硫含量過高，植物的葉脈間可能出現(xiàn)塊狀傷疤，也可能出現(xiàn)在葉子的邊緣處，顏色為紅棕色、土黃色。

3.2.2 氟化物指示對象

一般選擇大蒜、郁金香、金線草、梅、杏。當(dāng)大氣環(huán)境受到污染，這些植物的葉子形狀為尖形，葉面上有傷斑，顏色呈現(xiàn)為紅褐色或淺褐色，可以明顯地看出壞死和健康部分有界限分割。

3.2.3 二氧化碳指示對象

一般會選擇番茄、向日葵、秋海棠、煙草、柑橘等植物。如果空氣中二氧化碳含量超標(biāo)，就會對這些植物產(chǎn)生影響，在葉脈中間出現(xiàn)白色、棕色、黃褐色等不規(guī)則形狀的傷痕或斑點，也有可能在植物的葉子上出現(xiàn)傷痕斑點[1]。

通過應(yīng)用這些敏感性比較強的植物，可以對大氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，不過需要注意的是，若植物所在地的土壤被污染，植物葉片上也會出現(xiàn)傷疤，因此需要根據(jù)植物情況進(jìn)行判斷選擇，分析是大氣污染還是土壤污染。

如果對室內(nèi)環(huán)境開展監(jiān)測工作，可以使用果蠅。新裝修的室內(nèi)有甲醛、苯及放射性物質(zhì)等多種危害物質(zhì)?？梢允褂霉夐_展監(jiān)測。相關(guān)研究表明，果蠅在剛裝修完的室內(nèi)生存，其壽命會縮短。因此根據(jù)這一參照指標(biāo)，可開展室內(nèi)空氣監(jiān)測工作。

3.3 在水環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

在水環(huán)境中，水生生物與水體環(huán)境之間的關(guān)系十分密切，相互制約，相互依存。水環(huán)境發(fā)生變化，水生生物也會隨之發(fā)生變化。為此可以借助微型生物群落監(jiān)測法和指示生物法開展監(jiān)測工作。了解這些生物的生命和生長狀態(tài)，判斷水域的質(zhì)量問題。

3.3.1 微型生物群落監(jiān)測法

微型生物群落是水生生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，對水體污染環(huán)境有著較強的敏感性?？梢栽谒w中投入聚氨酯泡沫塑料塊，收集水中的微型生物，觀察微型生物的變化情況。該方法成本低廉，操作便利，可應(yīng)用于自然水體和工業(yè)廢水的監(jiān)測工作中。在選擇藻類時，要考慮藻類的耐受性和特異性。例如，為了監(jiān)測水環(huán)境中的金屬等污染物質(zhì)，可以選擇來絲藻、微囊藻等，它會吸收水中的金屬物質(zhì)，與此同時，這些污染物又會影響到藻類的生長代謝和正常生理功能，減少其體內(nèi)的細(xì)胞色素，抑制藻類的光合作用，使得藻類出現(xiàn)畸變或者組織壞死的情況[2]。

3.3.2 指示生物法

該方法是常見的一種水質(zhì)生物監(jiān)測方法。指示生物本身有固定的活動力和相對長的生命周期。通過長期觀測，容易全面反映出水中污染物的具體影響情況。常應(yīng)用到的生物有魚類、浮游動物和底棲動物。魚類主要選擇鯽魚和斑馬魚，它們的分布比較廣泛，而且對環(huán)境的適應(yīng)性比較強，在水環(huán)境監(jiān)測工作中，如果二氯苯酚含量比較高，會影響到鯽魚的肝臟抗氧化系統(tǒng)。如果水中氯化鉻濃度增加，可能會損傷鯽魚的淋巴細(xì)胞DNA。因此可通過魚類的這一表現(xiàn)開展水環(huán)境監(jiān)測工作。底棲動物一般選擇河蜆。河蜆分布比較廣泛，可以通過觀測其體內(nèi)汞含量來分析水污染的情況。也可選擇兩棲動物進(jìn)行監(jiān)測工作。兩棲動物的成體生活在接近水的陸地，可以監(jiān)測水體污染情況和陸地污染情況。在監(jiān)測中選擇青蛙和蝌蚪。蝌蚪處于污染環(huán)境中，會減少進(jìn)食和在水環(huán)境中的分布量，有著明顯的監(jiān)測效果。在水環(huán)境監(jiān)測工作中，應(yīng)用最為廣泛的是無脊椎動物。若水體環(huán)境污染十分嚴(yán)重，可使用蚊幼蟲等開展生物監(jiān)測工作。若水體呈現(xiàn)中度污染，會出現(xiàn)脆弱剛毛藻等，田螺和蜻蜓可以用來反映水體清潔度[3]。

4 優(yōu)化生物監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用效果的具體措施

4.1 加強前期調(diào)查

在環(huán)境監(jiān)測工作中，為了充分發(fā)揮生物監(jiān)測技術(shù)優(yōu)勢，達(dá)到良好的應(yīng)用效果，就需要做好前期調(diào)查工作?？梢缘浆F(xiàn)場勘察了解現(xiàn)場的實際情況，尤其是監(jiān)測區(qū)域的周圍環(huán)境是否存在污染源。通過整合相關(guān)的數(shù)據(jù)信息以及以往的環(huán)境污染數(shù)據(jù)對監(jiān)測區(qū)域有基本的了解，然后選擇恰當(dāng)?shù)纳锉O(jiān)測技術(shù)，制定監(jiān)測方案，為后續(xù)的應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。

4.2 選擇高素質(zhì)團(tuán)隊

生物監(jiān)測技術(shù)的合理應(yīng)用離不開人才的支持，為此相關(guān)部門可以選擇一些優(yōu)質(zhì)的第三方，加強資質(zhì)審核，建立良好的合作關(guān)系。通過高素質(zhì)團(tuán)隊的支持，發(fā)揮人才優(yōu)勢，合理應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)，獲取全面的數(shù)據(jù)信息，從而掌握環(huán)境的動態(tài)情況，制定針對性的環(huán)境污染治理方案。

4.3 加大技術(shù)研發(fā)力度

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，相關(guān)監(jiān)測技術(shù)也在不斷更新。在應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)時，可以與其他技術(shù)相結(jié)合，確保獲取更加精確的數(shù)據(jù)信息。同時分析現(xiàn)有生物技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，加大技術(shù)研發(fā)力度，升級現(xiàn)有的技術(shù)，使得生物監(jiān)測技術(shù)能更好地應(yīng)用于各種環(huán)境監(jiān)測工作中，并取得顯著成效。例如傳感器是現(xiàn)階段應(yīng)用比較多的現(xiàn)代化技術(shù)，其工作原理是以相應(yīng)的生物元件為判斷依據(jù)，獲取到生物信號，再通過相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)化為計算機可以判斷的信號，然后輸入到系統(tǒng)中，工作人員結(jié)合這些數(shù)據(jù)信息對環(huán)境進(jìn)行研究評估，分析現(xiàn)存的環(huán)境問題。目前已經(jīng)研發(fā)出了多種識別元件，構(gòu)成了多樣化的生物傳感器，為生物監(jiān)測技術(shù)提供了一定的幫助。

4.4 開展在線監(jiān)測

在信息技術(shù)的支持下，可以開展在線監(jiān)測工作。將各類先進(jìn)技術(shù)與生物監(jiān)測技術(shù)結(jié)合，搭建在線平臺。在這一平臺中可以獲取實時的環(huán)境信息，也能與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境中存在的異常情況。在線監(jiān)測也是生物監(jiān)測技術(shù)未來發(fā)展的一個趨勢，可以減少人力資源的使用，為工作人員提供先進(jìn)的技術(shù)支持，使獲得的數(shù)據(jù)更加精確。

4.5 完善管理機制

相關(guān)部門需要針對環(huán)境監(jiān)測工作，制定完善的規(guī)章制度和組織體系，確保生物監(jiān)測技術(shù)的有效落實，推進(jìn)環(huán)境保護(hù)和污染治理工作的進(jìn)程，達(dá)到良好的成效。首先要針對生物監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用特點和環(huán)境治理需求，進(jìn)一步細(xì)化規(guī)章制度，為推進(jìn)環(huán)境保護(hù)工作提供一定的保障。要規(guī)范工作人員的行為，要求相關(guān)單位認(rèn)真履行職責(zé)，落實崗位內(nèi)容，加強配合，有效推進(jìn)各項措施。其次，搭建信息管理平臺。各部門可通過信息管理平臺加強溝通聯(lián)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，在應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)時可利用這一平臺發(fā)布相關(guān)方案，確保各部門認(rèn)真履行自己的職責(zé)，加強協(xié)作，合理布控監(jiān)測點位，定期收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行匯總，出具完善的報告。

5 環(huán)境監(jiān)測中生物監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢

在環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用生物監(jiān)測技術(shù)，對土壤、大氣和水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，可以通過生物的群落結(jié)構(gòu)、數(shù)量、行為形態(tài)等來判斷環(huán)境的污染情況。而在實際的應(yīng)用中若環(huán)境十分復(fù)雜，可能會增加生物監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用難度，例如，除了受到被監(jiān)測物質(zhì)的影響外，還會受到土壤病蟲害、季節(jié)氣候等因素影響，使指示生物出現(xiàn)一系列的變化，這些都會影響到監(jiān)測結(jié)果的有效性。為此在未來發(fā)展中，相關(guān)部門需要加大對生物監(jiān)測技術(shù)的研究力度，著重建設(shè)監(jiān)測方法的標(biāo)準(zhǔn)化，確保監(jiān)測結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。目前，我國雖然建立了生態(tài)研究觀測站、監(jiān)測站等工作站，但是生態(tài)監(jiān)測工作并不集中，還需要進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)。在未來發(fā)展中還需要從技術(shù)和監(jiān)測兩個方面入手，考慮生物監(jiān)測中存在的各類影響因素，建立完善的生態(tài)監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)險評估機制，為環(huán)境保護(hù)和治理工作提供一定的依據(jù)。

6 結(jié)語

綜上所述，生物監(jiān)測技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中起到了十分重要的作用，它具有經(jīng)濟(jì)實用、準(zhǔn)確度高、反應(yīng)迅速的應(yīng)用優(yōu)勢，可以為環(huán)境保護(hù)和治理提供一定的技術(shù)支持，在環(huán)境保護(hù)工作中有著不可替代的地位。相關(guān)工作人員可根據(jù)監(jiān)測區(qū)域的情況，選擇恰當(dāng)?shù)纳锉O(jiān)測技術(shù)，通過應(yīng)用動物監(jiān)測、植物監(jiān)測和微生物監(jiān)測，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，掌握環(huán)境受污染的情況，為環(huán)境保護(hù)和污染治理提供重要依據(jù)。而在未來發(fā)展中，要加大對該項技術(shù)的研發(fā)力度，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，為環(huán)境工程提供重要的技術(shù)支持。