生物技术在环境监测中的应用现状

苏占雄　李静

摘要：随着工业化建设的不断加快，环境污染问题日益突出，人们对环境保护的意识也逐渐提高。在环境监测中，生物监测是一种重要的监测方法，发挥的作用至关重要。

关键词：生物技术 环境监测 应用现状

近年来，随着工业经济的发展，人口快速增长，环境污染问题越来越严重，保护环境已经成为当今社会人们的重要共识。监测环境污染的变化状况，是治理环境污染的基础，传统的监测方法已经无法满足当前污染物监测工作需求。因此，利用先进的生物监测技术，可以有效地弥补理化监测的缺点，全方位研究污染物对环境造成的危害，受到环保领域的广泛关注。

一、生物监测

生物监测是指通过分析生物的个体、组分、种群以及群落给环境带来的污染，从生物学的角度为环境质量的监测和评价提供依据。其主要特征如下：

（一）富集性。生物监测具有富集性。在生态系统中，部分污染物可以通过食物链产生富集效应，所以监测的时候选择食物链的终端，能够监测出高达数万倍的污染物浓度。

（二）灵敏性。生物监测具有灵敏性。有些利用先进的仪器都无法监测出痕量污染物，可以利用生物与痕量污染物产生反应，体现出其受危害的效应。利用这一方法可以在第一时间找出污染源，提升监测环境污染的灵敏度，及时报警。

（三）长期性。生物监测具有长期性。理化监测利用的定期采样，所以显示的监测结果只能反映采样期间环境的情况。在整个监测过程中，最理想的环境监测器是生物体，它可以反映出某一时间段环境的变化情况，可以更准确地判断环境污染趋势。

（四）综合性。生物监测具有综合性。影响环境的因素较多，且成因较复杂，并非各个污染物之间的简单加合。传统的理化监测仅限于监测某一种成分的类别以及其含量，无法监测出多种污染物之间的关系，更不能对其进行综合暴露累积风险评价。而生物监测能客观地反映出环境中诸多因子、多种污染物的综合效应，并对其进行累积风险评价，这样可以为污染物环境总量控制提供有力证据。

二、生物监测在不同介质环境监测中的应用分析

（一）生物监测在土壤污染监测中的应用分析

1.土壤植物监测。土壤一旦被污染，生长在其上的植物就会出现异常，开始“报警”，如植物加快呼吸频率、叶片上出现伤斑蒸腾率降低、生长发育的速度明显变慢。植物因为受到污染物的影响，体中的某些成分相对于正常情况而言会发生一些改变。宋囊对5种阔叶绿化树种对土壤Cu污染的耐性评价展开研究，结果显示Cu对植物的影响程度依次是叶、茎部、根部。土壤中Cu的污染会影响到植物的正常生长，植物的很多指标都会呈下降趋势，如生物量和比叶重等。其中，叶绿素的含量会有所降低，光合作用速度变慢；丙二醛含量迅速增多，细胞膜透性增大，从而导致根系活力降低。

2.土壤动物监测。土壤动物对土壤养分循环、有机质分解以及改善土壤结构等方面可以起到关键作用。土壤中具有较强繁殖能力的无脊椎动物分布在每一个角落，且暴露在土壤表面，和土壤之间的接触面积较大。所以，无脊椎动物的生命活动与代谢和土壤之间关系密切。王丹丹等人专门研究了蚯蚓对锌污染土壤养分状况的影响程度，结果显示蚯蚓的生长率和污染浓度之间的关系成反比，蚯蚓的生长会受到重金屬污染的影响。蚯蚓的活动可以从一定程度上降低土壤的pH值，进而提高土壤中DTPA-Zn的含量，改变土壤中Zn的状态，从有机态和残渣态转为交换态和铁锰氧化态。

（二）生物监测在大气污染监测中的应用分析

大气污染物的主要成分是二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、酸性物质等。在生物监测环境污染中，应用最为广泛的是植物监测。植物监测主要包括地衣、高等植物与苔藓三种。某些植物长年暴露在污染的大气环境中会有一定的响应，如生长代谢、植物形状以及繁殖能力等。植物内部也会有所变动，如气孔导度、净光合速率、蒸腾速率、电子传递速率、细胞膜渗透率等。植物受到污染大气环境的影响，经长期累积，慢慢体现出来。现在已筛选出多种对大气污染物敏感的植物，指示不同的大气污染物，利用这种方式对环境进行监测。

（三）生物监测在水体污染监测中的应用分析

在某一特定的水环境中，水环境和生物群落相互作用，维持该区域的生物动态平衡。外来物质一旦进入，就会对生态系统产生影响，如种族的结构、数量以及生物的生理指标等方面。根据监测对象与监测指示物种类的不同，可以把生物监测分为多种，如生物毒性试验与急性毒性试验。随着生物学技术的发展，研究人员提出多种生物毒性试验方法，如组织器官、海藻、底栖软体动物、酶、RNA和DNA等。急性毒性试验主要研究水环境污染，这是寻找并确定浓度一效应曲线常用的方法。这种实验常用的方法有以下五类：①藻类急性毒性试验，②水蚤类急性毒性试验，③鱼类毒性试验，④发光细菌的急性毒性试验，⑤种子发芽和根生长的毒性试验。研究人员在研究生物毒性试验时将内容锁定在酶活性变化、细菌发光、生长和呼吸抑制等方面。陈继红等人利用发光细菌法研究水质综合毒性在线监测中的应用状况，把监测生物选为海洋中发光细菌费氏弧菌，进一步研究费氏弧菌冻干粉复苏需要的条件。HgC12等多种毒性物质可以对费氏弧菌产生较强的光抑制作用。

三、结语

尽管在环境监测中生物监测起到的作用愈加明显，但仍存在不足，如快速性、精确性以及灵敏性等方面有待提高。此外，生物监测不稳定，除受污染物的影响外，还会受到地域、季节、土壤以及病虫害等外环境的影响。虽然生物监测技术受到多种因素的影响，但它是直接评价综合毒性的有效方法，可以为人类提供连续的、大量的、综合的环境信息。因此，将生物监测方法和理化监测方法结合在一起使用，可以更准确地评价污染物的综合毒性效应，监测环境综合污染状况。endprint