探析生物监测在环境监测中的应用

巢楚越 袁卫峰 帅 立

(江西省宜春生态环境监测中心，江西 宜春 336000)

引言

现如今环境污染问题不断加重，随着人类环保意识的提升，环境监测和污染治理成为人类面临的重要难题。

1 生物监测技术相关概述

不同生物有着不同的生活环境，各类生物之间保持着相互依存和相互制约的关系。一旦生物的居住环境出现了污染物中，生物就会在吸收营养物质的同时吸收污染物，当生物发生移动时，污染物也会借助生物的移动而移动，并不断聚集。生物监测技术就是利用生物对污染的敏感性，实现对污染情况的有效判断。表1为不同生物监测技术对污染程度的反映情况。该技术可以反映污染物的生物学效应，可表明污染物对生物的影响，与精密的设备相比，生物的灵敏度更精确，监测结果真实准确。

表1 生物监测技术对污染程度的反映

以自然生态监测理论为基础，开展对生物监测的相关理论进行研究。自然环境内渗入了污染物，这将对生态系统产生负面影响，并改变生态系统的功能与结构。从分子性能上看，污染物会激活或抑制酶活性，促使蛋白质的合成发生变化。从细胞上看，污染物会使细胞膜发生变化，破坏内质网和颗粒体。不仅如此，污染物的出现会让地球上原本拥有的动物面临死亡，使动物和植物无法生长，生物的遗传基因被改变，生物多样性受到威胁。

2 生物监测技术在环境监测中的实践应用分析

2.1 将生物监测用于土壤环境监测

在当前生态环境污染问题中，土壤环境的污染问题十分严重，会对很多生物产生间接影响。比如对人体、农作物和表层水带来伤害，应用生物监测方法进行土壤污染的监测，通过观察微生物所产生的变化，了解当前土壤污染程度。具体监测方法如下：(1)植物监测方法。采用一定的指标植物对土壤污染程度进行监测，如果在土壤中发现了污染物质，植物也会因此受到污染，随之产生病症变化，即生理代谢异常性反应。比如植物叶片出现伤斑，植物表面水分蒸腾率降低或生长发育能力下降。(2)动物监测方法。采用指标动物对土壤污染程度进行监测，比如使用蚯蚓，一旦土壤中农药成分过多，或者有铅类污染物存在，土壤内的蚯蚓就会受到影响，其体内镉浓度受土壤镉浓度的变化而变化，了解蚯蚓体内镉浓度就能得知目前土壤污染程度。(3)微生物监测方法。按照微生物群落变化情况了解土壤污染程度，最常见的污染就是来自于人类的排泄物和污水灌溉。分离并计算土壤内的细菌和霉菌，按照微生物的群系结构和微生物数量变化情况就能对土壤污染进行客观评价。

2.2 将生物监测用于大气污染监测

对大气环境进行监测时也可以使用生物监测技术，以此得到大气环境质量水平。一旦大气环境发生污染，植物就会受到伤害，这是因为植物的生长是需要拥有相应固定的环境，大气污染必然改变植物生长环境，且大气污染有着反应敏感的特性，污染位置固定。在生物监测时可以通过对植物的监测了解大气污染程度。以下几种植物可以作为大气污染指示植物：(1)利用二氧化硫指示苔藓、落叶松以及水杉等植物。空气中如果有着较高含量的二氧化硫，植物的叶脉之间或叶子边缘位置会产生块状的伤斑，伤斑的颜色主要呈红棕色和土黄色。(2)利用氟化物指示大蒜、金线草、郁金香等植物。如果大气环境中氟化物的含量超标，这类植物叶尖位置会出现伤斑，也有植物的叶脉中会存在伤斑，这都与大气氟化物超标有关。伤斑的颜色主要为浅褐色和红褐色，仔细观察植物叶尖是能够发现健康与坏死之间的分割界限的。

应用生物量实时监测系统，即CGQ系统，这是一种在线实时监测摇瓶内生物量的设备，利用摇瓶底部的光学检测器进行瓶中培养物的跟踪和监测。在监测时无需取出摇瓶，也不用停止摇床动作，生物量实时监测系统利用光学测量技术可以对生物量的浓度自动监测，并获得生物生长的动力学曲线。图1为生物量实时监测原理，系统利用摇瓶底部LED光线，检测器在OD600nm的波长下完成生物量的测定，得知生物量和检测器光线检测量之间呈正比关系。当前生物量实时监测系统可适用于各类实验室培养系统，能够用于不同科学应用，比如对生长曲线指引的蛋白表达、对培养基的优化、对菌种的筛选及优化生物培养条件等。

图1 生物量实时监测原理

2.3 将生物监测用于水环境监测

自然水域内水生生物和水体环境间保持着密切的关联，一旦自然水域受到了污染，水体环境就会变化，水生生物也会受到影响。可以以此为条件对水体污染程度进行监测，常用的监测方法主要如下：

(1)采用微型生物群落监测法。微型生物群是水体系统内不可缺少的一部分，水体环境污染，微型生物群就会在最短的时间内出现反应。使用聚氨酯泡沫塑料块可监测这一情况，将塑料块放在水体内，收集其中的微生物即可，这种方法不会受到时间与空间的限制，也不会对基质的使用造成影响。从成本角度分析，该方法使用成本较低，可用于自然水体和工业废水的监测。

(2)采用指示生物法，这是一种比较传统的监测手段。监测水体环境内的生物种类时，有的生物对水体内的污染物十分敏感，污染物的存在可能会导致这类生物消失，判断生物是否存在就能了解水体污染情况。建议选择鱼类生物、浮游生物以及底栖生物等生命周期长且活动范围固定的生物，以便人们长期对水体变化进行监测。一般情况下，无脊椎类动物是人们的首选，监测水体污染的严重性时，可选用蚊幼虫和颤蚓类生物，田螺和蜻蜓可以反映当前水体的清洁程度。从本质上来讲，环境污染效应实际上就是一种生物系统，该系统主要以人类作为核心，应用生物监测可对环境质量和污染情况做出分析，并有着一定的指示性作用。

3 总结

总而言之，社会经济的发展给生态环境带来了污染问题，这一问题的不断加剧促进了环境监测技术的更新和发展。在不同的生态环保技术中，生物监测拥有准确、可靠、低成本、便携的特点和优势，根据污染物的生物学效应可使监测结果更加真实准确，将生物监测用于土壤环境、大气污染及水环境监测，发挥生物量实时监测系统的应用优势，可推动人与自然的和谐共处。