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科学前沿生物监测技术在环境监测中的应用

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来源: 作者: 2018-10-29 10:15:28

科学前沿:生物监测技术在环境监测中的应用

导读:

生物监测技术是通过研究污染物对环境中的生态系统产生影响的技术,本文通过对其在大气污染、土壤污染、水污染的监测应用进行阐述,分析其优点。与理化监测相比,生物监测技术具备对环境污染毒害性更客观、科学的优点,具有良好的发展前景。

生物监测技术是通过研究污染物对环境中的生态系统产生影响的技术,本文通过对其在大气污染、土壤污染、水污染的监测应用进行阐述,分析其优点。与理化监测相比,生物监测技术具备对环境污染毒害性更客观、科学的优点,具有良好的发展前景。  1、引言  环境监测通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量的检测,跟踪环境质量的变化,通过对影响环境质量因素的代表值的测定,确定环境质量及其变化趋势。环境监测包括:化学监测,物理监测,生物监测,生态监测。其中,生物监测技术从生物学角度监测环境质量,利用生物的群落、种群、个体和组分对环境变化和环境污染产生的反应[1]。生物监测技术涉及生态系统,生物的群落、种群、个体、系统、器官、组织细胞和生物分子。例如:水环境污染中,当污染物进入水环境后,对水环境中的生态系统产生影响,通过生物监测技术,科学地分析、评价水资源,预测和治理水污染。  2、生物监测技术概述  生物监测技术的理论基础来自生态监测理论,当污染物进入环境系统后,会影响环境中的生态系统,改变生物原有结构和功能。对生物体影响表现为生物死亡、抑制其生长发育与繁殖等;对植物体影响表现为生长速度变化,发育受阻,黄化及早熟等。对于生物菌种群影响表现为种群数量或密度的改变,物种比例的变化,竞争关系和遗传基础的改变,引起群落中优势种群、数量、以及种群多样性的改变。生物监测技术不仅用于环境监测,还用于劳动卫生人体生物监测、口岸及医学病媒生物监测等。生物监测的应用方法主要有:基因工程技术、电泳分离纯化技术、DNA探针技术和PCR技术等。  生物监测技术的主要优点:(1)连续性,生物监测技术可连续收集一定范围内环境污染物变化的相关信息,提高环境污染分析的全面性和连续性。(2)灵敏性,生物监测可发现环境中的长期污染物,通过对生物积累、生物放大及生物富集等效应的分析,确定环境中的长期污染物,快速定位污染物[4]。(3)直观性,生物监测技术将环境中污染物对生物的生物学效应直观的反映出来,通过直接观察、分析生物体的生物特征,可以判断污染物对于生态系统中生物的影响。(4)保护性,生物监测技术在应用过程中不会对生物体、生态环境及生态系统造成破坏,对生态环境具有保护性。  3、生物监测技术在环境监测中的应用  3.1大气污染监测  大气污染指大气中污染物质浓度达到有害程度,破坏了生态系统和人类正常发展生存的条件,对人或物造成危害的现象。我国大气污染较为严重,大部分城市中悬浮颗粒物浓度超标;二氧化硫污染处于较高水平;机动车尾气污染物排放量增加;氮氧化物污染加重。  目前,主要利用植物对大气污染进行监测,由于大气中的污染物通过气孔进入植物的叶片溶解在叶肉组织中,通过一系列的生物化学反应对植物生理代谢活动产生影响,所以植物受害症状一般都是出现在叶片。污染物不同,植物受害的症状也有差别。大气污染中的生物监测主要包括对SO2、氟化物、CO2的检测。(1)对SO2进行监测,SO2指示物主要有地衣、落地松、苔鲜等,当受到SO2污染后,植物的叶片边缘及维管束会出现伤斑并呈现块状,颜色呈红棕色或黄色;(2)对氟化物的监测,选择葡萄苔鲜、金线草、杏、等,当受到污染后,叶片呈现尖形,并且叶片分布一些伤斑,叶脉上出现的症状较少,颜色多为浅褐色或红褐色;(3)对CO2的监测,主要指示物包括秋海棠、向日葵、柑橘等,当植物叶脉呈现白色、棕色或黄褐色的伤斑,叶子上出现伤斑并呈现点状,表明空气中CO2含量较大。  3.2土壤污染监测  土壤污染是指当土壤中有害污染物较多,超过土壤自净能力,引起土壤的组成、结构和功能发生变化,微生物活动受到抑制,有害物质或其分解产物在土壤积累,间接被人体吸收,危害人体健康。土壤污染物大致可分为无机污染物和有机污染物两类。无机污染物主要包括酸、碱、重金属、放射性元素铯、锶的化合物等。有机污染物主要包括有机农药、酚类以及由城市污水、污泥及厩肥带来的有害微生物等[8]。  监测方法有:(1)植物监测法,当区域内土壤污染较为严重时,该区域内植物代谢发生异常,表现为叶片出现伤斑、叶片枯萎等;(2)动物监测法,常采用蚯蚓作为土壤污染的生物标志物,蚯蚓对土壤有较强的敏感性,能敏锐的察觉出土壤中农药、重金属等污染物。(3)微生物监测法,土壤中的污染物对土壤中微生物的生长产生影响,通过分析微生物数量、菌类等情况,判断土壤受污染程度。  3.3水污染监测  水污染是指水受有害化学物质造成使用价值降低或丧失,污染环境。生物监测技术用于水污染监测,主要有指示生物法和微型生物群落监测法。  指示生物法利用对水体污染敏感的生物种类的存在或缺失,对目前的水体资源存在污染物的情况进行分析。指示生物具有相对长的生命周期、活动范围固定等特征,便于持久反映污染物对水体的综合影响。常见的指示生物主要包括:底栖动物、浮游动物和鱼类等。  微型生物群落监测法是指利用对水体中污染物反应敏感的微小生物,主要是细菌、真菌、藻类和原生动物等对水体进行分析。利用微型生物群落进行监测,普遍使用的聚氨酯泡沫塑料法(PFU)。  4、结论  随着我国可持续发展战略的提出,对环境污染监测及治理有了更高的要求,对环境中污染物的评价也更科学、客观。环境污染往往非单一污染物所致,是多种污染物协同、长期积累的结果。生物监测技术与理化监测相比,对环境污染毒害性评价更客观、科学,随着生物监测技术的发展,生物监测技术的准确度和灵敏度得到提高,在环境监测中拥有良好的发展前景。

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