生物学在环境监测中的应用

生物监测在环境监测中的应用

摘要：生物监测是环境监测的重要手段之一。运用某些对环境污染物敏感的植物可以方便快捷、实时低廉的得到环境的污染情况。具有很高的实用价值[1]。早期的生物监测方法主要是观察生物的群落数量、形态变化、习性特征等进行定性分析如：利用细菌总数及粪便污染指示菌监测水质; Ames实验检验物质致突变性与致癌性; 通过测定水中藻类的数量来进行水质监测或物质的霉性检测。随着监测技术的不断发展和各学科的互相支持，环境监测中生物监测技术得到了迅猛的发展，衍生出了一系列高效、精确地监测技术如：基因工程技术、电泳分离纯化技术、PCR技术及DNA探针技术、酶蛋白标志物、免疫检测技术、生物传感器、生物毒性试验单细胞电泳技术等。本文通过阅读生物监测相关文献，列举几种生物监测技术在环境监测中的应用。

关键词： 生物监测 环境监测 应用

利用生物的组分个体种群或群落对环境污染或环境变化所产生的反应，从生物学的角度，为环境质量的监测和评价提供依据的监测方法，称为生物监测 生物监测的理论基础是生态系统理论[2]。

生物监测技术诞生于20世纪初，由Cairns和Schalie最先提出了生物监测革命口号20世纪90年代，细胞生物学和分子生物学技术的迅猛发展，加上信息科学技术的突飞猛进，使生物监测迈入了一个崭新的发展时期因生物监测具有能直接反映环境质量对生态系统的影响能综合反映环境质量状况具有连续监测的功能等作用和优点，日益受到人们的广泛重视[2,3]。

1、生物监测在环境大气监测中的应用

多年来我国对环境毒理性的评价都是在化学分析的基础上进行的，但事实上这一方法并不十分令人满意[4]。

从理论上讲,环境的物理化学过程决定着生物学过程,反过来,生物学过程的变化也可以在一定程度上反映出环境的物理化学过程的变化。因此,可以通过对生物的检测来估价环境质量的变化。从某种意义上说,由环境质量变化所导致的生物学过程变化能够更直接、综合反映出环境质量对生态系统的影响,它比用理化方法监测得到的为数有限的参数更具有说服力。

生物监测技术在环境监测中的应用研究

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。

标签： 生物监测技术；环境监测中；应用研究

一、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。

二、生物监测在环境监测中的应用

（一）生物监测在土壤污染中的应用。

土壤为微生物，植物等提供生存所必须的营养物质，土壤发生了污染导致一系列生物发生连锁反映，会造成地下水，矿物质等发生污染。应用生物监测可以检测出污染物对于那些土壤中的生物生长发育有什么影响。动物监测法：动物监测即时选取在土壤中生存繁殖速度快，对土壤变化比较敏感的生物作为对象，来检测土壤中是不是存在污染物，污染物对于生物的生长发育存在什么影响。在生物监测的动物监测中，通常选取蚯蚓作为研究对象，蚯蚓在土壤中种群量巨大尤其蚯蚓对土壤的变化非常敏感，对土壤污染的判断具有实质的作用。植物检测法：植物对于土壤的污染非常敏感，可以通过观察植物的生理状态，形态等判断土壤的污染程度。当土壤污染时表现最明显的是植物，植物的叶子变黄，叶子掉落严重，树干出现很深的疤痕等等。植物的反季节变化是土壤受到污染最明显的表现，在夏季绿叶变黄脱落，树干上存在明显的伤疤，通过这些植物的生理表现监测出环境受到污染。根据植物生理变化的强弱，判断環境污染的程度。微生物检测法：

生物传感器技术在环境污染监测中的应用

一、生物传感器技术的概述

生物传感器技术是将生物相互作用转变成可测量信号的技术手段。其依据生物学原理，将活性生物元素与传感器的信号转换器结合，能够实时、灵敏、可靠、快速且具有特异性地检测出特定分子在样品中的存在及其浓度变化。生物传感器技术拥有许多优点：如操作简单、检测条件温和、对生物体不会产生毒性影响、检测速度快、灵敏度高、特异性好等。这些特点能使其成为现代化监测技术的一种主流。

二、环境污染监测的重要性

环境污染已成为全球性问题。各种工业过程和生活习惯导致人类环境中的各种污染的人为排放日益增多，导致环境的破坏，从而影响人类的健康和生存环境。因此，环境污染监测具有重要的社会意义。

三、生物传感器技术在环境污染监测中的应用

1. 水质污染监测

水资源是人类生存不可或缺的重要资源，但受到各种化学物质的污染、生物污染和放射性物质污染，导致水的质量下降。而水质监测需要检测许多有害物质，因此使用生物传感器技术是实现快速、灵敏、特异监测的有效手段。 一些基于生物传感器技术的水质监测系统已被开发出来，并成功应用于废水处理、生物毒性和医疗诊断等领域。比如，利用荧光分析法和微生物传感器技术，在水中检测出大肠杆菌、霍乱弧菌等微生物。当溶液中有害菌数量不达标时，生物传感器能够发出响应信号。

2. 空气污染检测

空气污染对人体健康的危害是臭名昭著的，因空气中的细菌、病毒等有害微生物、二氧化氮、一氧化碳等化学污染物，可以引起呼吸系统疾病和其他健康问题。

为了有效地监测空气污染物，基于生物传感器技术的空气污染检测仪也被研制出来。基于蛋白酶的生物传感器，能够监测有害气体中的蛋白质污染物，主要用于检测生命科学实验室和焚烧废弃物的工作区。基于细胞的生物传感器，能够监测空气中的氨气、甲烷和一氧化碳等气体，其特异性和灵敏度与传统的硅基传感器相当。

3. 土壤污染监测

当前国内土壤污染情况日益严重，传统的土壤需要采集后送样检测，检测周期长、成本高并且检测结果不实时。而基于生物传感器的检测技术采用一种更为直接、准确，检测成本也相对较低的监测方法。基于基因工程改造生物植物的根系，能够将其转化为生物传感器，通过对土壤中污染物的吸附、转运、代谢等生理和生物学特点的研究，建立改造生物植物自带的传感器，用于实时监测土壤中的污染物。

生物技术在环境保护中的应用

生物技术在环境保护中的应用

环境问题是当前全球所面临的一个严峻的挑战。为了保护环境，遏制环境污染和破坏，需要采取一系列措施，其中生物技术是一项非常重要的工具。近年来，生物技术的快速发展为环境保护的工作提供了很好的支持，广泛应用于环境污染治理、环境监测和生态修复等方面。本文将具体探讨生物技术在环境保护中的应用。

一、生物技术在环境污染治理中的应用

1.微生物技术

污染环境中的化学物质对人体和生态环境都会造成极大的危害。生物技术的发展在环境污染治理中发挥着重要作用，其中微生物技术是最突出的技术之一。微生物利用污染环境中存在的有机物和无机物进行代谢作用，降解有毒污染物质，是一种环保友好的方法。 例如，污水处理就是一种微生物技术。通过将污水引入生物反应器中，生物菌群会将有机物分解为二氧化碳和水，将氮和磷等化合物溶解在水中，从而起到净化水体的作用。

另外，微生物生物技术在污染物的生物降解、生物修复、污染物浓缩和转化等方面也非常有效。例如，利用生物技术将有毒重金属转化为无毒或其它形式的废物，也是一种非常有效的环保方法。

2.生态农业技术

生态农业技术是一种基于生态学原理和生物技术的农业生产方式。它是一种利用自然循环和生命力进行农业生产的方法。在环境污染治理中，生态农业技术也是一种非常重要的手段。生态农业技术通过增强土壤微生物数量和多样性，提高土壤养分含量、改善土壤结构和保持良性循环，达到净化土壤、改善环境、增加产量和提高产品质量的效果。生态农业技术对于水环境的保护也非常重要。通过水土保持和生态灌溉，可以减轻灌溉对土壤中营养的消耗，增加水土保持和富含营养的水体供给，最终减少水和土壤中的污染物。

二、生物技术在环境监测中的应用 生物监测技术是一种基于生命体征、生命过程和生物相互作用等原理的监测方法。生物监测技术能够对环境污染进行快速、准确的监测。

例如，通过对蜜蜂采集的花粉和蜜汁等样品进行检测，可以准确地监测出环境中的污染状况。花粉和蜜汁是蜜蜂从采食中得到的，正常情况下不含污染物，而一旦环境中存在污染物，则蜜蜂采集的花粉和蜜汁中也会含有相应的污染物。因此，通过对蜜蜂采集的样品进行检测，可以准确地监测出环境中的污染状况。