生物监测在环境监测中的有效运用

叶映如

摘 要：随着人类物质文明的高速发展，环境问题也越来越突出，在这种社会背景下，生物监测技术应运而生，并在环境监测中发挥着不可替代的重要作用。生物监测原理是利用生物分子、细胞、组织等对环境污染产生的不同反应来表明环境污染状况，因此生物监测是基于生物学角度为环境监测提供评价依据的。

关键词：生物监测；环境监测；应用

中图分类号：X85 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）29-0057-01

工农业的迅速发展使越来越多的外源污染物直接转移到环境中，加重了环境污染程度，环境监测可以为环境污染程度提供一种客观的评价手段，在众多环境监测技术中，生物监测是敏感度最高、成本最低的监测技术，已在世界范围内得到广泛应用。

1 生物监测技术概述

1.1 生物监测的基本原理

生物监测的基础是生态系统的相关理论，即生物与其生活的周围环境是相互依存、相互影响、相互制约的关系。生物与生态环境之间不断进行着能量交换和物质交换，当生态环境受到污染后，生物体内部就会随之出现大量有毒物质，随着时间的迁移，这些有毒物质不断积累，导致生物生长指标、分布状况发生巨大变化。如当水资源被污染之后，水体中藻类细胞的光合作用就会出现异常。由此可见，通过合理运用生物对生态环境的各种反应就可以实现对环境污染状况的监测，这个应用的过程就是生物监测。

1.2 生物监测的应用优势

生物监测不仅是其他环境监测方法的补充，更能有效弥补其他监测方法的不足，这主要取决于以下应用优势：

①连续性。连续性指生物监测能够动态收集很长一段时间内的环境变化信息，从而提高环境状况分析的系统性。

②灵敏性。生态环境中的一些细小变化无法被理化监测技术所察觉，但是可以通过生物监测的日积月累和和生物富集效应放大这种改变，从而大大提高环境污染监测的敏感性。

③保护性。各种理化监测方法或多或少都会对环境产生一定的影响，但是应用生物监测的过程本身就是一种保护手段。

④经济性。生物监测无需投入技术、设备、资金等，而且操作起来更加简单，有效节省了人力物力。

2 生物监测在环境监测中的应用范围

2.1 水环境监测

水生生物与水环境之间的关系密不可分，水质受到污染，水生生物必然会受到影响，通过水生生物的一系列变化就可以直观监测水质污染状况。水环境监测中两种最常用的生物监测技术就是微生物群落监测和指示物监测。水体中的微生物群落可以敏感的反映出水质变化，如将泡沫塑料放入水体中，通过分析泡沫块收集到的微生物就可以得出监测结果。指示物监测法主要通过分析受污染水环境中缺失的敏感微生物来达到水质监测目的，由于指示物生存周期长、活动范围小，因此监测结果比较可靠。

2.2 土壤环境监测

土壤环境监测方法很多，可使用的生物种类包括植物、动物、微生物等，其中，最常使用的生物种类是动物，一般以蚯蚓为监测对象。蚯蚓在土壤环境中的敏感性较高，其体内重金属含量的变化可直观反映出土壤中农药、重金属等有害物质的含量。

此外，植物监测法的应用范围也比较广，这是因为土壤受到污染后植物生长会受到直接的影响，进而出现生长代谢异常，从而反映出土壤受污染情况。

2.3 大气环境监测

大气环境监测的目的在于分析大气质量及污染程度，在整个生态环境中，大气污染是影响范围最广的重要因素，大气环境监测主要是使用植物指示物作为监测对象，这是因为植物生长位置比较固定，因此管理起来更加方便，将植物作为监测对象可以更加直观的反映出大气环境状况。针对不同的污染因素可以采用不同的植物作为指示物，如二氧化硫指示物包括落地松、杜仲、水杉、地衣等，这些植物受到二氧化硫污染后，叶子表面会出现斑块状物质，叶子边缘也会逐渐变成土黄色。

氟化物指示物包括郁金香、杏、梅等植物，这些植物受到氟化物污染后，叶子形状会发生改变，叶面上也会出现浅褐色或红褐色伤斑。二氧化碳指示物包括烟草、番茄、秋海棠、向日葵等，这些植物受到过高浓度的二氧化碳污染后，叶脉上会出现不规则的伤斑，叶片颜色也开始发生改变，变为黄褐色、棕色等。

3 生物监测在环境监测中的具体应用分析

为进一步分析生物监测技术的具体应用特点，本文将举例说明几种比较常见的生物监测模型。

3.1 果蝇生物监测模型装修监测

果蝇是一种多细胞真核生物，具有生存期短、繁殖迅速、反应灵敏的特点，虽然果蝇生物结构简单，但是其生理功能与其他哺乳动物类似，因此经常作为环境污染综合性监测的首选生物材料。果蝇生物模型主要用于室内装修环境监测，通过分析果蝇在室内环境中的生存状态就可以评价室内污染情况。新装修的室内空气中一般包含甲醛、甲苯、二甲苯等有害物质，这些挥发性物质主要来自于装修材料和家具，国内外普遍将耗氧量作为还原性有机物污染的评价指标，但是缺乏一种简捷有效的检测手段，因此，需要建立果蝇生存模型。

果蝇生存模型需要设置对照试验，生活在正常环境下的果蝇寿命在36～54 d之间，平均寿命为43 d±3 d，而生活在刚装修完毕环境下的果蝇寿命在23～35 d之间，平均寿命为29 d±2 d，通过统计学检验可以看出，实验组和对照组组间比较差异显著。经测定发现，实验组检测空间装修后空气中的甲醛、苯等有机物含量均超过国家标准，由此可以看出，果蝇生存模型的监测效果比较好。

3.2 卤虫生物监测模型毒性监测

卤虫是水产品养殖中的一种常见饲料，来源稳定，其在环境监测中的优势主要取决于不同生长发育阶段的形态特征明显，易于观察，卤虫幼体对毒性异常敏感，因此美国国家环保总局将其列为毒性试验生物。国内也有应用卤虫进行废水毒性监测的报道，但相对而言较少。卤虫幼体对油田生产水样品的敏感度较高，由于卤虫生长发育的身长值与毒物浓度呈负相关，因此，通过分析卤虫发育龄期可准确区分出样品毒性差异。

4 结 语

生物监测可用于不同生态系统的环境监测，与其他环境监测方法相比，具有连续性、保护性、灵敏性、经济性等几大优势，其主要用于水环境、土壤环境、大气环境监测，单项技术应用范围较广。在环境污染日益严重的今天，加大环境监测可以及时发现存在的环境问题，从而提出解决对策，因此，加大环境监测对于强化环境整改力度具有重要意义。由于生物监测发展时间较短，仍然存在一些问题，但随着多学科领域的相互渗透和交融，生物监测技术的灵敏性和可靠性比较得到显著提升，其在环境监测中的地位也将更加突出。

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