生物监测及其在环境监测中的应用

李晓华

（郴州市环境监测站 湖南郴州 423000）

生物监测及其在环境监测中的应用

李晓华

（郴州市环境监测站 湖南郴州 423000）

当前，生物监测在环境监测中的应用已经十分广泛，作为一门新兴的技术，生物监测主要是通过对生物个体、种群、群落的反应来表明环境的污染程度以及变化情况。本文首先介绍了生物监测的基本原理以及特征，其次对生物监测的分类进行了分析，然后对生物监测在环境监测中的应用展开了详细探究。

生物监测；环境监测；应用

1 引言

在科学技术不断发展的背景下，环境监测中先后引进了各种先进性科学技术，这些技术的合理利用能够有效提升国内环境监测整体效率。其中，生物监测技术至关重要，由于生物监测本身在综合性、敏感性、经济性以及连续性等方面优势明显，因此在环境污染预警、环境监测、风险评估以及总量控制等方面都得到了有效利用。

2 生物监测的基本原理以及特征

2.1 生物监测的基本原理

生物监测将生态系统相关理论作为基础，生物与之日常生存环境间表现出相互依存、相互影响以及相互制约的联系，两者之间不断进行着能量交换以及物质交换。因此，在生物生存环境被污染以后，生物体内会出现大量有毒物质，且这些有毒物质会不断累积、不断迁移，以至于生态系统内部的生物环境、生物分布环境、生物生长状况、生物发育状况以及生理化指标等都会发生变化。例如，在水资源被污染的条件下，水中藻类细胞的光合作用、细胞密度等都会受到一定影响。由此可见，生物对于客观环境存在着各种反应，合理利用这些反应，能够将环境污染基本状况以及整体强度更好的展现出来。

2.2 生物监测的特征

生物监测本身具备分散性、综合性、繁杂性以及长期性特征，不仅涉及很多学科，而且还涉及到许多目标和部门，因此生物监测是一项系统性工程。生物监测以环境作为主要对象，生物不仅可以从中提取出各种污染物，同时还可以全程记录环境污染基本情况，另外微生物群、植物以及动物等还能够对环境进行连续监测。通常情况下，大多生物在生命周期方面都会表现出有限性特征，是人们获取各种监测信息的重要途径。但是，值得注意的是，生物监测还是有一定的缺点的，不仅费用较高、专业性较强，而且涉及面较广，见效相对较慢，所以将其应用于环境监测中也会受到一定的限制。

3 生物监测的分类

3.1 依据生物的生长环境

依据生物所处的生长环境，可以将生物监测分为主动、被动生物监测。被动生物监测是通过处于生态系统中原位生物的群落来反应环境的污染程度；主动生物监测则是通过对生物进行不同参数的检测，以此来确定环境的污染状况，通过对二者的比较，主动生物监测的作用相对较为明显。

3.2 依据生物学层次

利用生物学层次，可以将生物监测分为生态监测、生物测试和分子、污染物和生理生化指标在生物体内的行为监测等几种类型。

3.3 依据生物的分类法

生物监测又可以被分为动物、植物以及微生物监测，存在于环境介质中的生物可以作为监测的标志；对于微生物的检测，则是利用微生物在环境中的群落结构和功能的转变来进行检测，从而反映出环境所受到污染程度。

4 环境监测中生物监测合理应用

4.1 生物监测在土壤污染物监测中的应用

利用生物监测技术监测土壤污染物的方法主要有动物、植物以及微生物监测法这几类。

（1）动物监测法。在使用动物监测法时，对于动物种类的选择是整个监测工作的重点。通常情况下，可以将蚯蚓作为应用对象，因为蚯蚓不仅具有较强的土壤敏感性，而且能够敏锐的察觉出土壤农药、铅等有害物质。而且蚯蚓体内镉的含量可以在一定程度上反映出土壤中镉的含量，因此，在使用动物监测土壤污染物时，可以分析蚯蚓相关体征变化实现对土壤污染物的监测。

（2）植物监测法。植物监测法可以根据被污染土壤区域植物的表现，对土壤污染情况进行判断与分析。通常情况下，土壤被污染后该区域内的植物生理代谢就会出现异常反映，而且外在表现也会出现异常，例如：叶片出现伤斑、叶片枯萎甚至死亡等。

（3）微生物监测法。微生物监测法主要通过分析土壤中微生物群落的变化情况，以达到对土壤污染物监测的目的。研究发现，土壤中污染物包括人类、动物的尿与粪便，工业污水等。这些污染物会给土壤中细菌、放线菌以及霉菌等微生物的生长产生重要影响，因此，通过分离这些微生物，了解微生物结构及数量以判断出土壤受污染程度。

4.2 环境监测在水环境监测中的应用

水生生物与水环境之间存在互相依存、互相制约的关系，水质受到污染，则水生物就会发生反应，应用这一原理可以达到监测水质污染的目的。本文主要介绍两种水环境监测中常用的生物监测技术。

（1）微生物群落监测，微生物生物群可以敏感的反映出水质的污染情况，其中聚氨酯塑料块法是常用的方法之一，即将泡沫塑料块放入被监测的水质中，分析泡沫块收集到的微生物分析水质污染情况。

例如大肠菌群监测。用大肠菌群作为水质的指示菌的原因有：①在人粪中大量存在，因此在为人粪所污染的水体中容易测到；②检验方法比较简便；③对氯的抵抗力相似于致病的肠道细菌。可以认为：消灭了大肠菌群，致病肠道细菌也已消灭，水可供饮用。大肠菌群：需氧及兼性厌氧，在37℃能分解乳糖产酸产气的革兰氏阴性无芽胞杆菌。大肠菌群指数：每100ml水中所含大肠菌群细菌的个数。肠菌群值：指水样中可检出一个大肠菌群细菌的最小水样量，此值越大表示水中大肠菌群数越少，水质越好。

大肠菌群值=1000/大肠菌群指数

我国生活饮用水中规定的水质标准为每升水中总大肠菌群指数不得超过3个即大肠菌群值不得小于333。

（2）针对指示物生物法进行监测，该方法比较经典，其主要检测受污染水质中缺失的敏感微生物的种类，分析当前水质的污染情况，由于指示物生命周期比较长，活动范围比较固定，因此水质监测准确性较高。水质监测指标示生物包括浮游动物、小颤草、脆硬刚毛藻等无脊椎动物。

4.3 环境监测在大气污染环境监测中的应用

将生物监测应用于大气污染环境监测中，一般以大气环境整体质量水平为重点监测对象。植物生长本身具有固定特性，受此特性的直接影响，致使植物长时间处于大气污染环境中，而其生长特征同样决定了植物很难脱离污染物。在大气环境中，主要污染物有氯化氢、硫酸雾、氯、二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、氟化氢、臭氧以及氨等等。在大气污染环境中，生物监测灵敏度较高的优点，具体的监测方案涉及到微生物方案、植物方案以及动物方案等等。

4.3.1 植物方案

目前，大气监测程序中较为重要的一种指示生物即为高等植物，对于大气污染，许多植物都表现出较强灵敏度。例如，氯气会使绿色的叶尖逐渐变黄，而一氧化氮会使叶正面生成坏死带，且该坏死带贯穿于全叶。

4.3.2 指示植物方案

基于大气污染环境而言，其生物监测所涉及到的指示植物一般包括以下三种类型：①二氧化氮类指示植物。烟草、向日葵、柑橘、西红柿以及秋海棠等都属于二氧化氮类指示植物。二氧化氮类指示植物的叶脉间都存在着不规则性伤斑，并以黄褐色、白色或者是棕色呈现出来，部分二氧化氮类指示植物还存在着全叶点状的伤斑。②二氧化硫类指示植物。水杉、地木耳、石思仙、落叶松以及苔藓等都属于二氧化硫类指示植物。二氧化硫类指示植物的叶脉间都存在着块状的伤斑，部分植物的伤斑在叶缘位置，并以土黄色是红棕色呈现出来。③氟化物类指示植物。梅、十三太保、杏、金线莲、葡萄苔藓、郁金香以及大蒜等都属于氟化物类指示植物。氟化物类指示植物的叶尖都存在伤斑，仅仅有少部分植物的伤斑在叶脉间，且伤斑多以红褐色或者是浅褐色等颜色呈现出来，同时氟化物类指示植物的健康部分以及坏死部分之间还具有条理分明的界线。

5 生物监测技术的发展前景

生物监测技术是一种新型的监测技术，将其应用于环境监测中，能够很好的体现出生物监测技术优势。但要，为了充分发挥生物监测技术的作用，未来生物监测技术的发展应该注意以下几点：

①在生物监测技术应用过程中，应加强指示生物的选择与研究，尽量选择敏感性强又能较好反应污染情况的生物，提高监测结果的准确性。②生命科学技术是生物监测技术的主要理论，因此，为了促进未来生物监测技术更好的发展，应该加强生命科学的研究，及时准确的掌握相关生物的特征，为选择更加合理的指示生物提供理论支持。③考虑到将自然界中的生物当做指示生物，一般会受到病虫害、季节、地域、土壤等因素的影响，因此，应构建标准的监测方式，提高监测过程的可比性，充分发挥生物监测技术的价值。

6 结语

生物监测应用前景十分广阔，在宏观领域和微观领域都会推动生态环境朝向可持续方向发展。为了优化生物监测整体应用程序，不仅需要把握土壤污染环境中、水资源监测中生物监测具体应用程序，而且还需要相关人士严格把握大气污染环境中生物监测的具体应用程序，为国家环境发展创造更多的经济效益和社会效益。

[1]周卉，胡鹏洋.生物监测技术在环境监测中的运用[J].科技与企业，2013（03）：146.

[2]张美平.生物监测技术在环境监测中的应用研究[J].低碳世界，2014（17）：8～9.

[3]戴舒雅，余俭，丁波，等.生物监测在水环境监测中的应用及发展趋势[J].污染防治技术，2013（05）：62～65.

X835

A

1004-7344（2016）03-0326-02

2016-1-10

李晓华（1973-），男，工程师，本科，主要从事环境监测工作。