现代生物技术在环境监测中的应用

张玉丽

（江苏省句容市袁巷路环境监测站江苏句容212400）

现代生物技术在环境监测中的应用

张玉丽

（江苏省句容市袁巷路环境监测站江苏句容212400）

本文概述了现代生物技术的内涵及其常见形式，接着以生物传感技术、基因探针与PCR技术、生物酶技术、生物芯片技术为例分析了其在环境监测中的具体应用。

现代生物技术；环境监测；应用

引言

随着国家对生物技术的投入比重加大，生物技术研究与应用获得了长足的进步，不少成熟的技术已经被广泛地应用到社会生活中的各个领域，环境监测是现代生物监测应用得比较多的领域之一，其在环境监测中的应用既有效压缩了环境监测的各项成本，提升了环境监测的实际水平。

1 现代生物技术内涵及常见形式

现代生物技术，也称生物工程，是现代生物科学与工程技术相结合的产物，有着很强的实用性，服务于资源的有效开发与利用。现代生物技术具有两项基本特征，首先，理论基础深厚，涵盖生物学、微生物学、系统生物学以及免疫学等多种理论；其次，跨学科属性明显，现代生物技术与微电子、计算机、化学等多门学科联系密切，根据其应用范围可以分为环境生物技术、农业生物技术等多个门类。

2 现代生物技术在环境监测中的具体应用

2.1 生物传感技术的应用

根据传感器中敏感元件的不同，生物传感器可以分为五种基本类型，诸如酶传感器、微生物传感器等，可以广泛地应用在大气及水体的监测中。就以大气监测为例，以自养微生物以及氧电极所制成的电位传感器可以监测大气中的温室气体含量，当然，以其他元素制成的传感器，对二氧化硫等有害气体的监测也有着非常不错的作用。而在水体的监测中，生物传感技术既可以监测水体中的有机磷、酚、生化需氧量等，也可以监测水体中的赤潮、持久性的有机污染物等。举例而言，叶绿素a可以监测水体中赤潮及水华现象的发生，进而对水质展开测评，而已叶绿素a为核心的自动监测仪则是生物传感技术的重要产品。不仅如此，生物传感技术制备的监测仪还具备持续、快速的监测特征，应用前景非常广阔。

2.2 基因探针与PCR技术的应用

在环境监测中，水体监测是最为重要的内容，然而，在实际的监测中，无论是自然水体样本还是污水样本，其受病原体或者化学类污染物的污染程度及污染来源的监测一直以来都是难点所在。不同的微生物病原体在致病剂量上有所不同，如何确定病原体的种类以及数量对环境监测而言至关重要，对此，PCR技术以及基因探针技术有着很好的应用价值。PCR技术在DNA损伤的分析上有着非常独特的价值，能够在分子水平上分析DNA损伤并监测病原体，而DNA损伤作为一种客观指标，正是评价污染物遗传毒性所不可或缺的内容。PCR有多重PCR、实时定量PCR等多个种类，应用范围相当广阔。而DNA探针作为一种DNA片段，能够与待测基因进行特异性互补并产生杂交信号，在环境监测中已经有所应用，并取得了较为显著的成果，比如在水体中大肠杆菌的监测应用中就是显证。当前，两种技术在应用中出现了合流的趋势。

2.3 生物酶技术的应用

生物酶技术是现代生物技术在环境监测中应用地较多的一种技术类型，这和生物酶技术独特的环境监测效果以及相对低廉的环境监测费用有着很大的关联。生物酶技术能够降低微生物的生存要求，将微生物与酶有效结合起来，从而促进各种污染物的降解，净化环境。与其他生物技术相比，其应用范围上更加广泛，各环境污染领域都可以根据环境监测的实际需要针对性地应用生物酶技术，且生物酶技术在设备环境上的要求较低，能够降低生物技术应用的前提投入。就以生物酶技术在某城市的生活污水处理厂中的应用为例。生活污水处理厂中的污水总量共2.0t，有异味，颜色呈黑色，样本监测结果显示除氯化物外，各项污染均严重超标，具体如下表：

表1 污水处置前的监测结果（mg/L）

从上表可知，污水样本各项指标均超出国家限定标准，尤其是硫化物，更是高出国家指标的12.5倍，经生物酶药剂用药一周后，环保部门再对样本进行了监测。

表2 污水处置后的监测结果（mg/L）

2.4 生物芯片技术的应用

生物芯片技术是现代生物技术与芯片技术的融合，芯片技术主要体现在常用硅片做固相支持物以及在制备环节中模拟计算机芯片的制备技术，在环境监测中的应用前景也非常可观。目前，承载生物芯片技术的载体主要为基因芯片、组织芯片以及蛋白质芯片，不同的芯片载体尽管在形态上有所不同，但在准确、快速、自动监测不同基因表达情形乃至环境对各基因的具体影响上却都有着非常不错的效能。生物芯片技术以详细分析细胞基因组为工作原理，进而精准地筛选出DNA的多变性变化以及突变过程，以此反馈出环境污染的具体情形，从而实现科学监测环境污染的目标。生物芯片技术的研究与利用尚处于初始阶段，很多技术尚不成熟，但随着科研条件的不断改善以及研发成果的日益普及，生物芯片技术将会得到更为有效的应用。

结语

随着科学研究的不断深入以及技术应用的日渐成熟，现代生物技术在环境监测中的应用也取得了非常不错的成就，并且朝着更深层次的方向发展与深化，在可以预见的未来内，现代生物仍将持续发展，并为环境监测做出更加重要的贡献。

[1]刘利.浅谈现代生物技术在环境检测中的应用[J].低碳世界，2016（07）：5-6

[2]孙建伟.解析环境检测中现代生物技术的应用[J].科技视界，2014（06）：243

张玉丽（1982.4-），女，山东海阳人，汉，本科，工程师，研究方向：环境保护。