现代生物技术在环境监测中的应用

2017-12-28崔承宇武汉为明高级中学

数码世界 2017年12期

崔承宇武汉为明高级中学

现代生物技术在环境监测中的应用

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随着分子生物学研究的不断推进，现代生物技术在环境监测工作中得到广泛应用。本文简要就生物芯片技术、生物传感技术、流式细胞测定技术以及微核技术等多项常见生物技术在环境监测中的实际应用展开分析，以期为推广现代生物技术应用，提高环境监测质量提供参考。

现代生物技术环境监测应用

现代生物技术属于现代化高新科学，将该技术与环境科学有机结合并展开应用是当前生物技术研究领域的重点，其在实际技术应用过程中具有速率快、成本低以及反应条件温和等优势，因此逐渐被推广至环境监测工作中，并发挥了重要应用价值。面对越加严重的环境污染问题，技术研究人员加强现代生物技术在环境监测中的应用价值挖掘与创新势在必行。

1 生物芯片技术在环境监测中的应用

生物芯片技术主要针对细胞、蛋白质、基因等生物组分进行信息监测，是建立在微缩技术、微型生物化学分析系统基础上实现的，具有高通量、微型化以及自动化优势，可在短时间内进行大量生物分子检测，速度高效且结果精准。当前，该技术在环境监测中的应用已经实现了大范围推广，主要用于水质控制、病原细菌监测、细菌基因测量以及菌种鉴定等工作中。法国水源管理企业致力于生物芯片研制，利用所开发芯片就公共饮用水中的微生物种类、微生物变化趋势进行实时监测，把控公共饮用水质量，实时展开水污染处理。而Rhode Island大学在生物芯片技术研究方面投入较多，现已开发出能瞬间检测沙门氏菌、大肠杆菌的生物芯片，为水质检测工作提供了便利。此外，以DNA芯片为基础设计的细菌检测、鉴定系统也为环境监测工作创造了良好技术条件，其能在4小时内对检测区内的细菌种类、细菌密度进行分析与测量，且在芯片上加入寡核苷酸还能进一步提升检测精准程度，扩大检测范围。

2 生物传感技术在环境监测中的应用

生物传感器属于化学传感器，通过感应元件、信号传感器针对性的就待测物浓度、变化进行检测。其实现原理为待测物质在扩散作用下深入生物敏感膜，并进行分子识别，产生生物学反应，相应转化器在获得信息后将其转化成电信号交由计算机处理，最终获得精确的物质信息。该技术在环境监测中应用十分广泛，且主要被用在水体酶、有机磷、酶类化合物监测，大气CO2、SO2、NOx等气体含量、浓度监测，水体赤潮、有害物质、污染物毒性监测等方面[1]。其中，利用生物传感技术进行大气环境监测时，将微生物、氧电极制成电位传感器，其抗干扰能力较强，能避免挥发性酸造成监测结果影响，可自动就大气中的CO2等气体进行监测。而将硫杆菌属和氧电极制成生物传感器可用作SO2监测，由于大气环境恶化加重，酸雨现象成为常见灾害性天气，环境监测人员可收集酸雨样品，利用该传感器就其中SO2含量展开测量。

3 流式细胞测定技术在环境监测中的应用

流式细胞测定技术主要能就单列细胞，微球、细菌等生物微粒展开高效率、高精准的测定与分选。检测人员首先可将待测物质染色并制成样品悬液，在导入流动室后利用压力作用进行单列排列，最终在入射激光束作用下形成荧光脉冲信号，完成检验。该技术在环境监测中被广泛用作海洋生物监测，可确定海洋浮游生物的种类与群落分布。将流式细胞测定技术和DNA分子技术组合使用，能就海洋异养细菌、光合生物细胞循环展开实时分析[2]。同理，将该技术与高效液相色谱技术组合使用，可根据海洋环境中多种浮游植物存在的所含色素差异，判断监测区域浮游植物将会对海洋光学造成的影响并进行分析，以此为基础完成水色遥感监测，大范围展开海洋环境监测。

4 单细胞凝胶电泳技术

单细胞凝胶电泳技术能快速、精确的就单细胞DNA损伤情况进行检查，属于新型电泳技术，相比传统单细胞DNA损伤检查技术更加高效、操作便捷，可减少放射性标记实验过程。根据实验对象的差异，主要分为DNA双链断裂中心位凝胶电泳技术与DNA单链断裂碱性微凝胶电泳技术两种。将该技术应用于环境监测工作中可就大气环境中存在的多种污染物、重金属污染物以及醛类污染物进行监测，从而就测定区域环境的被污染程度进行分析，从而制定环境污染问题处理方案。例如，检测人员可采用SCGE技术就空气污染气体SO2对人体DNA造成的损害进行监测，判断可得，SO2将会对人体脑细胞造成一定的损伤，也会引发人体肝细胞出现DNA损伤。根据DNA损伤程度判断空气中SO2气体的污染程度，实现空气环境监控。此外，单细胞胶凝电泳技术作为环境监测中应用较多的生物技术，还广泛被用于环境生态监测、环境流行病学监测等监测与研究工作中。