生物监测及其在环境监测中的应用

杨立

摘 要：随着社会的发展和生物信息技术的不断进步，生物监测技术得到了进一步的发展和巩固，尤其是相关的化学和数学学科的渗透和支持，生物监测在环境监测中的应用更加广泛，并在实际的应用过程中衍生出很多高效、精准的检测技术。新技术的涌现和应用对于环境监测和治理，将会产生一系列积极的影响，该文立足于生物监测相关文献和检测应用案例，分析生物监测在环境监测中的应用，旨在能够为环境污染预防和治理提供参考建议。

关键词：生物监测 环境监测 应用

中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（b）-0133-02

生物监测是近年来监测环境污染情况的一种非常重要的检测手段，其主要的检测原理是利用某些对环境污染物比较敏感的植物、动物等活动特征变化，快速检测当前的环境污染情况，生物监测的主要特点是检测成本低廉，检测价值高，能够在较短的时间内检测到当期的环境污染情况。在早期的生物监测中，主要是通过观察被检测环境内生物群体的数量和形态以及习性的变化情况来对环境进行定性的分析。生物监测技术是由生物学家Cairns和Schalie于20世纪最先提出，随着电子信息技术的迅猛发展和细胞生物学研究的不断深入，生物监测技术手段迈入了一个崭新的发展时代，由于生物监测技术具有能够快速、准确检测环境污染情况，反馈环境质量指标的特点，而受到人们的青睐和重视。

1 生物监测技术在环境监测中的应用

1.1 生物监测在大气环境监测中的应用

大气环境污染的检测属于大气毒性检测的范畴，多年以来，我国对于大气毒性检测都是停留在利用化学检测和分析的基础上进行的，这一方法不仅操作繁琐，而且由于容易受到客观外界环境的影响，使检测结果的准确性很难令人满意。而通过生物监测的方式，不仅检测原理十分简单，检测的效果也更有说服力。这是因为由于环境变化而导致的大气层中生物学变化，能够更加直接和真实地反映出大气层质量变化对环境系统造成的影响。

利用生物多样性的丰富程度来对大气层环境监测，是生物监测的主要监测方式之一。例如，在室内装修过程中，最常被提及的甲醛污染，就是由生物學家Jadwiga Palus等利用SCGE技术监测出在家具木材中存在损伤淋巴细胞DNA的污染物质，进而通过实验验证出污染源。

1.2 生物监测在农业环境监测中的应用

生物监测在农业环境监测的应用已经十分广泛，并且取得较好的成效。例如，在我国的湖北省孝感市，生物学专家选取了十余种农田里的节肢动物进行分析，分别采集到的动物有隐翅甲、蚂蚁、蜘蛛、露尾甲、等足目鼠妇、马陆等。通过SAS进行因子分析之后，得出了可以采用陷阱的方法诱集在农田地面活动的节肢动物，进而实现了对农田生态环境的检测和治理。这种检测管理办法是一种具有非常现实意义的生态管理方法。另外，有学者研究发现，在农业土壤环境质量中，土壤中的镉浓度与其土质内蚯蚓体内的镉的浓度具有相关性，通过对蚯蚓的活动特性进行研究发现，蚯蚓对于有机磷杀虫剂的敏感程度较高，土壤中有机磷杀虫剂的浓度达到一定的水平，将会引起蚯蚓的逃离。这些生物体的特征和其他细微处的变化，都能够对农业生产环境变化的检测起到关键性的作用。

1.3 生物监测在城市污染检测中的应用

城市污染是当前环境污染类型中最严重的污染之一，生物专家黄晓华，张光生等在《城市污染的环境监测》一文中，总结了城市污染环境下对一些植物成长的影响，文中指出，当环境中Cu的含量达到一定程度之后，罂粟植物会出现矮化的现象，蔷薇花的颜色也会由玫瑰色转变成天蓝色；而在环境中的Ni过量的时候，白头翁的花瓣竟会变成无色；在城市环境中Mo过量的时候，树叶植物等也变将会变得畸形，茎也会由原来的绿色转变成金黄色。在生物环境中，有些植物具有较强的重金属积累的能力，通过植物这样的特性，也能够判断出此处的土壤是否已经被污染，因为这些植物一般生长在重金属含量较高的土壤环境中。生物监测在城市环境污染监测管理中的应用具有非常高的价值，主要是这些生物植物的分布可以在室外也可以在室内作为环境监测的一种手段，在城市环境污染日益严重的今天，通过这种简单有效的生物环境监测手段，具有更加现实的监测意义。

1.4 生物监测技术水体环境污染中的应用

利用生物技术监测水体污染情况的应用案例已经屡见不鲜，比如在检测水质污染情况时，通过某水域内细菌的总数和其他相关的指示菌来判定当前水域的受污染指数；利用Ames检测物质的突变性和致癌性以及通过水质中水藻的数量来确定水质或者水中物质的霉性等。随着化学合成技术的不断发展，在过去十几年的时间里，合成的化学农药被广泛应用到农业生产中去，最常见的化学农药例如除草剂，其成分中含有大量的苯烃等有机合成物质，这些合成物一般具有较强的致癌性和突变性，并且在环境中不易分解，能够长期累积存在于土壤中，并被植物体吸收，而这些被植物吸收的化学制剂残留物最终将会随着食物链进入人体，对人类的健康造成严重的威胁。在生物监测技术中，利用水生物体对水质中污染物具有积累和吸收能力这个主要特征，来监测水体中某些重金属和特定物质的含量，以期达到水质污染监测的目的。例如，根据水体中鱼类的呼吸频率的变化来监测某一水域内的环境污染情况，在被污染的水域环境中，鱼类的鱼鳃呼吸相比较于正常水域的呼吸更加快速，而且没有规律可言，德国某研究机构在20世纪70年代就开始利用鱼类的趋流性对水质环境展开监测和研究，在水流的下游设置强光区和适当的电击，迫使健康的鱼类向水域下游活动，并在这个过程中，采取适当的外界刺激，迫使其产生反应，如果鱼类无法维持在上游的位置，就说明，水域内的污染已经产生了一定的影响和危害。

2 生物监测在环境监测中的发展前景

生物监测相比于化学检测技术具有更加明显的优势，不仅简单快捷，而且检测的成本较低，因此，在未来的环境监测中将势必会有较好的发展前景。新技术革命的发展，尤其是由生物技术衍生出的基因工程、DNA生物探针技术、免疫检测和生物传感以及单细胞电泳技术等，这些技术的涌现，势必会对人类的生存和发展带来翻天覆地的变化，其应用前景广泛而令人期待。首先，随着科学信息技术的不断发展和一系列新的技术的革新，生物监测也一定会伴随着技术的进步而不断地发展和完善。但是也要看到的是，环境监测是一个复杂的系统性工程，在检测的过程中常常需要很长的观察和监测周期，在这段时间内，需要克服和解决很多实际的客观问题。随着分子生物技术的发展和成熟，学科互融和交汇的程度越来越深，相信生物监测技术的发展也一定会随着生物分子技术的成熟而变得更加高效和精准。其次，伴随着生物监测技术的不断发展，环境污染评价也将会变得更加科学和客观，当前大量个成的化学制品，对环境造成的污染已经不再是某一个单一的元素或者物质，而是由多种物质累积造成的，具有更复杂的污染途径，通过生物监测能够更加直接、客观和全面揭示污染的情况，并给予科学、客观的评价。

3 结语

环境污染的后果对生物产生一定的影响，也势必会在生物生长过程中有所反映，传统的理化监测只能对当期的环境污染情况进行评价，无法对污染进行长期监测，而生物监测不仅能够从环境开始受到污染就进行监测，同时对于其污染程度，后续的发展趋势等都能做到合理的预测，在经济上具有较好的适应性，从当前的社会经济发展趋势来看，生物监测技术的应用是环境监测的必然要求，尤其是在人类生存环境日益恶劣的今天，生物监测技术必将迎来更加广阔的应用前景。

参考文献

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