朱利权
湖南省株洲生态环境监测中心
湖南 株洲 412000
摘要：文章以生物监测及其在环境监测中的应用为重点研究对象，在分析生物监测基本原理以及特征的基础上，介绍了环境监测中生物监测合理应用程序，期待能够不断优化生物监测整体应用程序，从而有效提升环境监测效率，为城市发展创造更多经济效益。
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。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。
1、生物监测的基本原理以及特征
1.1、生物监测的基本原理
生物监测将生态系统相关理论视作其基础，且生物与之日常生存环境间表现出相互依存、相互影响以及相互制约的联系。生物和附近环境之间不断进行着能量交换以及物质交换，在生物生存环境被污染以后，生物体内会出现大量有毒物质，且这些有毒物质会不断累积、不断迁移，以至于生态系统内部的生物环境、生物分布环境、生物生长状况、生物发育状况以及生理化指标等随之发生巨大改变。譬如，在水资源被污染的条件下，水中藻类细胞的光合作用、细胞密度等都会受到一定影响。由此可见，生物对于客观环境存在着各种反应，在对这些反应进行合理利用的基础上，即可实现对环境污染基本状况、整体强度的有效呈现，而这个研究的过程即为生物监测。
1.2、生物监测的相关特征
生物监测本身具备分散性、综合性、繁杂性以及长期性特征，不仅涉及到较多的学科，还涉及到许多目标、许多部门和许多角度，因此生物监测还是一项系统性工程。以环境作为主要对象，生物不仅可以从中提取出各种污染物，同时还可以全程记录环境污染基本情况，同时微生物群、植物以及动物等还能够连续性监测环境，因此生物又被称作监测哨。一般说来，大多生物在生命周期方面都表现出有限性特征，是人们获取各种监测信息的重要途径。但是，必须强调的是，生物监测同样存在着许多缺点，不但费用较高、专业性较强，而且涉及面较广，所以见效相对较慢，在环境监测中的应用也因此受到一定限制。
2、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。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。
通过利用生物多样性的丰富度来监测大气污染，取得与物化自动检测相一致的结果。Pacheco 证明一些高等植物入橄榄树的树皮可被用以替代低等植物（如地衣活苔藓）来监测大气污染，从而解决了低等植物生物量不足的问题。
3、生物监测在农田环境监测中的应用
在农田生物环境监测上，Lee 认为环节动物是一种有实用价值的土壤污染监测指示动物，对蚯蚓体内的镉浓度与其所存在的土壤总的镉浓度进行研究后发现其具有显著的相关性。并且发现蚯蚓队土壤中的有机磷杀虫剂的回避行为实验中发现，蚯蚓队有机磷杀虫剂极为敏感，当土壤中有机磷杀虫剂浓度达到半致死（LD50） 的 1/5 时，引起50%蚯蚓逃避，其灵敏度比利用 LD50 的毒理学检验方法高出5-25倍。Kikuchi 报道一种 Daphnia magma 甲壳类动物 在监测水体有机农药污染时效果明显， 精度可达痕量至超痕量级。
Puccini 发现 Chirocephalus diaphanous 淡水小虾在极低水平下也可富集 As（0.46mg/g-3.11mg/g， 单位下同）、 Cd （0.82）、 Cu（2.62-13.00）、Hg（0.01-0.21）、Pb（0.96-8.46）Se（0.29-2.45）与Zn（16.4-50.4） 等重金属， 利用这一现象可用于水产业开发，软体动物入蜗牛可用来监测水体重金属活其他物质受污染情况，只需观察其活动期和休整期的变化情况即可判断。
4、生物监测在城市污染物监测中的应用
城市环境污染检测植物的基本种类，认为当Cu过量时，罂粟植物矮化，蔷薇花由玫瑰色转变为天蓝色；Ni过量时，白头翁的花瓣变为无色；Mo过量时，植物叶片畸形、茎呈金黄色；而土壤中 Mn、Fe、S 过量时，石竹，八仙花花色分别呈深紫色、无色（原玫瑰色）和天蓝色（原玫瑰色）。而有些植物具有超量重金属积累能力，通常分布于重金属过量的土壤中，此生态习性可以判断土壤是否被污染。如萱麻能在富含 Hg 的土壤中分布，早熟禾、裸柱菊、北美荇菜能在 Cu 污染土壤中生存，北美车前、蚊母草、早熟禾、裸柱菊能在Cd污染如让中存活。
5、生物监测在水体污染监测中的应用
目前，由于外来化学制剂如农药（杀虫剂除草剂）多环芳烃多氯联苯卤代烃、卤代芳烃合成染料等的大量使用，且这些污染物具有致癌致畸及致突变性，以及在环境中的存在持久性，可在生物体内逐渐累积并通过食物链极大地威胁人类健康常规化学检测并不能直接反映其毒害性。由于水生生物对污染物具有富集和积累作用。所以经常利用理化方法监测水生生物体内的重金属污染物的含量，以得到水体的污染情况。例如根据鱼的呼吸变化指示有毒环境，在有污染物存在的情况下，鱼腮呼吸加快且无规律。德国从1977年开始研究利用鱼的正趋流性开展生物监测，在下游设强光区或适度电击，控制健康鱼向下游的活动；或间歇性提高水流速度，迫使鱼反应。如果鱼不能维持在上游的位置，则表明污染产生了危害。通过对长江河口水域鱼群得出下列顺序：Zn > Cu > P b>DDT> Cr >Hg。3 种毒害较大的元素积累水平：Pb > Cr > Hg，其中 Pb 的污染最严重，它的积累最高平均值大大超过食品卫生法所规定的限制值。Cr、Hg 污染的水平虽没有超标， 但已处于临界数量级。DDT 的污染比六六六严重，污染水平较高。生物残毒监测结果反映了被调查水域的生态环境污染状况，包括水质、生物体、底质已长期受7项污染物包括有机氯农药、DDT、六六六和重金 Cu、 Pb、 Zn、Cr、Hg 的普遍污染。实用贻贝和牡蛎在长江河口区分布广泛，对重金属等污染物的积累能力强，适宜作为指示生物监测水质。经过对这两种经济贝类的重金属等污染物含量进行调查研究，结果发现：长江河口及以南沿岸海域贝类中 Hg、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As 的积累量相差悬殊，Zn含量最高，其次为 Cu，最低为 Hg，比锌含量约低 4 个数量级。环境污染，既作用于生物，必反映于生物。传统理化监测一般只考虑瞬时污染状况，要做到长期连续监测，在经济上往往是不合适的，要了解污染的累积效应采用生物监测是合适的。同时，仅利用污染物质的浓度值来反应污染程度及危 害也是不全面的，因为，某些污染物质在环境中的含量极微不等于毒性极微，反之亦然。用生物监测进行配合，充分利用指示生物对污染物毒性反应的敏感性，便能较准确地反映真实的污染状况。运用生物的富集作用，也可以提高理化检测的准确性，使得污染物监测更加快捷、方便、高效、经济。从目前的情况来看，生物监测技术的广泛使用与发展，是必然趋势也是经济发展社会进步的必然要求，随着政府对环境污染问题的不断重视，科学技术的不断提高，人们环境意识的不断增强，生物监测技术必将迎来更加广阔的前景。
6、 结束语
分析与研究生物监测及其在环境监测中的应用程序不仅是行业发展的客观要求，同时还是时代发展的必然需求，在国家经济发展、治理环境污染等方面都起着举足轻重的作用。生物监测本身发展前景十分光明，除了会在宏观领域为相关人士提供各种环境信息之外，在微观领域、推动生态环境朝着可持续发方面不断发展等方面的作用也十分突出。为了优化生物监测整体应用程序，除了需要把握土壤污染环境中、水资源监测中生物监测具体应用程序之外，还要求相关人士严格把握大气污染环境中生物监测具体应用程序，从源头上提升其应用效率，从而为国家环境发展创造更多效益。
参考文献
1、高琼.聚合酶链式反应（PCR）技术在环境监测中的应用[J].安徽农业科学，2014，42（36）.
2、 程清清.运用生物监测技术对水环境污染进行监测的研究及进展[J].中国高新技术企业，2012，1（1）.
3、阴琨，吕怡兵，滕恩江.美国水环境生物监测体系及对我国生物监测的建议（续）[J].环境监测管理与技术，2012，24（6）.