生物监测及其在环境监测中的应用分析

刘艳菊（湖南省环境监测中心站，湖南长沙410019）

生物监测及其在环境监测中的应用分析

刘艳菊（湖南省环境监测中心站，湖南长沙410019）

生物监测是当前的新兴技术，是环境监测的重要方法之一。生物监测作为环境监测的关键组成部分，其具有综合性、非破坏性、经济性、连续性、长期性以及敏感性等优势，在制定环境标准、监测突发事件、环境早期预警、风险评价、总量控制以及环境监测等方面都有所突破。本文主要针对生物监测的特点、原理应用以及发展前景进行分析，希望给予相关行业以参考。

生物监测；环境监测；应用

1 引言

如今，社会各界对环境问题的关注力度逐渐增大，如何保护环境这个问题越来越受到社会各界关注。环境监测为环境保护提供强有力的技术支撑。自从生态文明作为一项战略思想写入中国特色的社会主义建设事业总体布局中，如何保护生态环境就更加成为环境保护的重大课题，环境监测在这方面也是大有作为。

环境监测有很多种方法，但所有的环境监测都有一个共同的目的，也就是能够对环境质量及未来发展趋势进行准确、及时且全面地反映，并且能够为环境规划、环境管理以及污染控制等指标提供一个科学依据。一般来说，传统对环境监测的方法主要包括化学和物理监测。目前，生物监测作为一种新型的环境监测方式，被广泛用到环境监测中来。

2 生物监测技术分析

2.1 生物监测技术的原理

生物监测的主要原理是通过环境与生物之间的相互影响关系，通过对环境区域内生物与自然环境之间的能量转换情况进行调查，当区域环境遭受污染时，环境区域内的生物也会相应受到干扰。当水资源受到污染时，水环境中生活的生物首先就会发生变化，例如，当水藻受到污染时，整片水环境都会受到水藻类密度以及一些光合作用强度的影响，致使水藻周围生活的鱼虾等生物逐渐减少或者增多，生物监测技术实施的原理就是通过观察不同生物在环境遭受污染后所发生的变化，通过对这些变化数据进行分析与整理，以此确定区域环境遭受污染的程度。

生物监测技术在实践应用过程中具有显著的应用优势与特点，能够保证生物监测技术在环境监测工作中发挥出有效的作用，充分提升了环境监测工作的科学性与有效性。在实践环节，生物监测技术具有破坏性低的特点，可以利用动物脱落的毛发、排泄物以及掉落的树叶等自然环境中随处可见的事物来进行物质的检测工作，对于生态系统来说，非破坏性的环境保护监测工作不仅仅保护了环境区域内的生物，更可以随时对区域环境内的自然气候以及环境介质中的污染情况进行检测与调查，发现问题情况后能够做到及时处理，为区域环境的监测与保护工作提供了可靠的支持。

2.2 技术方法

2.2.1 生物测试法

生物测试法是一种通过对生物进行检测，然后分析对比监测数据，并根据生物受环境污染影响的实际情况来判定区域环境污染情况的高效生物监测技术。这种测试方法主要应用于污染程度较高的区域环境当中，在这些区域环境当中，环境污染所导致的危害性问题较为突出，很多生物在污染环境中都难以正常生存，致使大量生物出现不同程度的行为或者繁殖特征。生物测试法主要就是对这些生物特征进行检测与识别，通过记录与对比，就能有效了解和查明区域环境内污染问题的种类与程度，为之后的环境监测与保护工作提供数据支持。2015年7月27日湖南省环境监测中心站为依托建设单位的“二恶英生物检测实验室”正式揭牌，率先开展辖区内典型制浆造纸企业二恶英快速检测研究，以获取典型企业的二恶英排放数据。

微生物检测方法主要是对污染环境中的微生物指标与数量进行检测，通过利用不同种类的微生物作为监测指标，根据一段时间内指标生物的实际情况，进一步判定区域环境内的污染程度。微生物检测方法在应用过程中，需要对不同微生物进行检测，根据这些微生物所反映出的环境污染情况为今后的区域环境保护与治理提供可行性参考。对于土壤的检测，需要利用真菌、分解细菌等微生物进行判别，对于空气的检测，则需要利用大肠杆菌等微生物进行判别，针对不同的区域环境，就需要对相应种类的微生物进行检测。

2.2.3 生物群落监测方法

生物群落监测方法是生物监测技术中较为常见的一类检测手段，这种检测方法主要以水环境检测为主，通过对区域环境内的土壤与大气环境进行采样和检测，根据样品受到的污染指数以及区域环境内生物所发生的改变情况来判定污染种类与污染程度，进一步确定环境保护与治理的实施方案。生物群落监测方法在实施过程中，通常会对群落机构所发生的改变、部分生物的死亡情况以及生物群落繁衍数量的增多与减少情况等因素进行调查，结合区域环境内的问题情况成因进行分析，充分证明该区域环境内所存在的污染问题与危害性。

3 生物监测在环境监测中的应用

目前，生物监测被广泛应用于比如环境污染的监测与评价、污染物对人体及生物健康的监测、环境公害的预报等实际工作，进而为维护生态平衡提供参考依据。在土壤环境、大气环境、水环境等不同环境介质中，生物监测已经越来越多被应用。

3.1 生物监测在土壤环境监测中的应用

在监测土壤污染时，由于土壤受到的污染属于间接形式的，所以需要通过对农作物、地下水和人体等相关指标进行监测分析，从而更清楚地了解土壤的受污染程度。应用生物监测技术，则需要对土壤微生物和植物发育生长情况展开监测分析，从而了解土壤污染给这些生物带来的影响。

（1）可以利用动物监测法监测土壤污染。具体来讲，就是将蚯蚓当成是监测对象，并利用蚯蚓的敏感性判断土壤中是否含有农药和铅等物质。此外，对蚯蚓体内的镉物质含量进行监测，也可以根据其与土壤内镉物质的关联性判断土壤的镉含量。

（2）可以利用植物监测法监测土壤受到污染的情况。采取部分植物作为监测对象，可对土壤中的重金属元素进行测定。相关研究表明，土壤中铜过量时，罂粟植株会出现矮化；锰过量时，植物的叶片会畸形发育；铁或硫过量时，会造成石竹呈现深紫色。

在项目设计及实施时一般分为以下七步：1.实际工作内容分析。根据企业调研和工作岗位分析设计课程项目；2.细分典型工作任务。按照职业能力需求和成长规律，将项目序化形成多个关联任务。3.构建仿真学习情境。根据课程能力培养目标进行学习情境设计，仿真实际工作岗位上的具体工作。4.编制课程标准，制定教学大纲。5.导入项目。教师展示任务，学生领取任务有效分组。6.实施项目。按照项目导向，对知识点进行逐个击破。7.评价项目。对项目完成的进度及质量进行有效评价。

（3）可根据植物生态习性对土壤污染情况进行判断。有研究表明，部分植物具备积累重金属物质的能力，即便是土壤中重金属元素含量较大，依然可保持较好的生长态势。如萱麻能在汞含量较高的土壤中生长；裸柱菊可在铜污染较为严重的土壤中生存；蚊母草可在铬含量较高的土壤中保持较好的生长态势。再者，对土壤中微生物群落出现的变化展开分析，也能够全面反映土壤受到污染的程度。通过分析土壤中的霉菌、细菌和放线菌等污染物，就可以进一步了解土壤中群系微生物结构和数量。根据监测结果，就能够对土壤受到的微生物污染程度展开评价。

3.2 生物监测在大气环境监测中的应用

在大气污染监测中，应用生物监测法主要对大气质量和环境被污染程度进行监测。因为植物需要在固定的环境中生长，所以无法避免受到周围空气中的有害物质的污染。在监测的过程中，可以将特定植物作为监测样品反应大气对环境的污染程度，而常用的植物有二氧化硫指示植物、氟化物指示植物和二氧化碳指示植物。其中，二氧化硫指示植物包含了落地松、水杉和苔藓等。在受到大气污染后，这些植物的叶子上的维管束将出现伤斑，并且伤斑呈现出块状特点。同时，这些伤斑也将出现在植物叶子边缘，颜色为红棕色或土黄色。氟化物指示对象包含郁金香、大蒜、金线草和梅等等，受到大气污染会出现一些明显症状。具体来讲，就是植物叶面出现浅褐色或红褐色伤斑，并且叶子形状为尖形。此外，二氧化碳指示植物包含了番茄、向日葵、烟草和柑橘等等，受到污染后可能在叶子上出现点状伤斑。同时，植物叶脉上也有可能出现不规则形状的伤斑，伤斑颜色为白色、黄褐色或棕色。例如，当空气中存在极少量的毒物时，苔藓和地衣等便会受到影响并逐渐死亡，比如年均浓度为0.015～0.105μg/L的SO2可使地衣绝迹，因此苔藓和地衣通常被视作大气污染的监测器。有调查发现，在工业城市，地衣与污染中心的距离直接影响其种类的分布，即从重污染区到轻污染区之间，地衣的分布规律为壳状地衣、枝状地衣和叶状地衣。

3.3 生物监测在水环境监测中的应用

水环境监测是目前生物监测最为成熟的应用领域。当水体受到污染时，结合水生生物的反应，并借助实验方法便可全面反映出水体污染程度。例如，通过指示生物在水中的存在或缺失、数量等便可有效反映水环境的质量。具体如表1所示。

表1 指示生物分类表

实际监测过程中，由于各大类中不同种生物对污染的敏感度及耐受性存在一定差异性，若要更为精确地反映出水质情况，需要将所用的指示生物鉴定到种。同时，在采取生物监测时，还需要考虑水生生物具有一定的适应范围，并且会受到地理条件、气候条件等影响。因此，可根据水生生物的群落结构变化对水环境变化进行监测。生物测试是一种较为常见的生物监测方法，其中水污染生物测试又被称作为毒性试验。利用急性毒性试验可衡量短时间内污染物的毒性大小及特点，所得到的实验结果可作为其他毒性试验的设计参考。现在已经在全国各地逐渐形成了水生生物种类和数量的变化、水生生物的毒性试验的常规监测体制。

4 结束语

综上所述，生物监测相比于传统的监测技术方法，生物监测具有其独有优势，因而生物监测在环境中的作用越来越重要。生物监测在环境监测领域具有非常广阔的发展前景。随着环境的逐渐恶化，环境监测越来越受到世界各界的重视。不过要如何更好地利用生物监测对环境进行监测，充分发挥生物监测的优势，不断研制出更好的生物监测方式，提高对环境的监测保护能力。

[1]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（5）：62～65.

[2]张来新，赵阿妮.现代有机及生物分析在环境检测及医药学检测中的应用[J].应用化工，2015（03）：563～565.

[3]张宏伟，郑雅文，王 捷，等.微生物燃料电池生物传感器在环境监测中的应用及其研究进展[J].天津工业大学学报，2015（01）：44～49.

X835

A

2095-2066（2016）24-0014-02

2016-8-15

刘艳菊（1971-），女，工程师，本科，主要从事高级人力资源管理工作。