生物技术在环境监测中的应用 |
生物技术在环境监测中的应用
1.环境监测（Food Monitor)的意义
我国环境监测软硬件建设都得到了较大的加强，对监测各种环境污染因子形成了一定的监测能力，对强化环境管理起到了积极的作用。可以看出环境管理以监测数据为基础，离不开环境监测的技术监督和支持。若没有环境监测，就无法管理，更谈不上科学管理。环境监测是掌握污染动向和预防污染危害的重要环节，是环保工作的“尖兵”，对加强环境管理、制订环保政策和法规、促进经济建设有重要意义。
2.生物技术的研究特点
2.1以生物作为研究对象，不过多地依赖于地球上的有限资源，主要在于对再生资源的开发和利用。
2.2研究环境相对简单可行，生物技术的研究基本上都是在常温、常压下进行，研究过程相对简单，可实现连续化操作(operate)，同时具有良好的环境友好性，能有效地节约能源，减少对环境的污染。常州空气检测广义的空气检测是指对空气的组成成分的检测。狭义的空气检测，主要是从应用的角度，重点研究的是室内空气检测。它是指室内指装饰材料、家具等含有的对人体有害的物质，释放到家居、办公环境中造成的装修污染，来检测空气质量。
2.3利用生物技术开发的生物制品具有纯度高、质量(Mass)优和安全可靠的特点，是未来新产品(Product)开发的一个新途径。
2.4能有效的解决传统(chuán tǒng)技术下不能予以解决的难题，能根据人类的需求对生物的品种进行合理的改良，创造出更加具有经济价值(value)的生物类型。常州空气检测广义的空气检测是指对空气的组成成分的检测。狭义的空气检测，主要是从应用的角度，重点研究的是室内空气检测。它是指室内指装饰材料、家具等含有的对人体有害的物质，释放到家居、办公环境中造成的装修污染，来检测空气质量。
3.环境监测的不同生物应用方法
3.1 大气污染的生物监测
大气污染是通过对大气环境下生物监测（Food Monitor)确定大气的环境质量水平。在生物体系中，植物更易遭受大气污染的伤害，植物固定生长的特点使其无法避开污染物。对大气污染的反应敏感性强，本身位置的固定，便于监测与管理，大气污染的生物监测主要是利用植物进行监测。对大气污染反应灵敏，用以指示和反映大气污染状况的植物，称为大气污染的指示植物，较常用的大气污染的指示植物有以下几种。
3.1.1 SO.2指示植物
主要为地衣、落叶松、苔藓、杜仲、水衫等。其典型症状为叶脉间显现块状伤斑，也可能在叶缘，伤斑多呈红棕色或土黄色。
3.1.2 氟(fluorine)化物(Fluoride)指示植物
主要是有唐昌蒲、金线草、郁金香、大蒜、葡萄苔藓、杏、梅等。典型症状为叶尖多见伤斑，少数在叶脉之间，伤斑一般为浅褐、红褐色，坏死部分与健康部分存在明显的界线。
3.1.3 NO.2指示植物
应用较多的有向日葵、番茄、秋海棠、柑桔、烟草等。典型症状为叶脉间有不规则伤斑，呈现白、棕色或黄褐色，也可能全叶点状伤斑。
3.2 水体污染的生物监测
在天然水域中的各种水生生物之间，以及和赖以生存的水环境之间，相互依存、相互制约，一旦水体被污染，水环境改变，各种水生物会产生不同的反应，从而构成水体污染监测的生物学根据。水体污染的生物监测的方法主要有以下几种。
3.2.1 微型生物群落监测法
微型生物群是水体系统(system)的重要部分，对水体污染有敏感的反应。最常用的方法是聚氨酯泡沫塑料块法，特点是将这种泡沫塑料块投入水体，收集其中的微型生物。基质的使用不受时间和空间的限制，相对于其它的生物群落法，具有快速、经济和准确等优点，也适用于工业废水的监测。
3.2.2 指示生物法
指示生物法是最经典的水体污染的生物监测方法之一。利用对水环境中污染物敏感的生物种类的存在或缺失，来指示其所依赖的水体内污染物的存在状况。指示生物应具有生命周期长，活动范围(fàn wéi)固定等特点，便于持久地反映污染物对水体的综合影响。主要包括浮游动物、底栖动物、鱼类和着生生物。从分类地位看，无脊椎动物地应用最广泛。指示水体严重污染的生物包括颤蚓类、细长摇静裸藻、蚊幼虫、小颤藻等。指示水体中等污染的生物包括四角盘星藻、居栉水蚤、脆弱刚毛藻等。指示水体清洁的生物包括扁蜉、蜻蜓、田螺等。
3.3 土壤污染的生物监测
土壤污染所产生的影响大都是间接的。通过土壤农作物、人体及土壤、地下水（地表水）、人体，这两个最基本的环节对人体产生影响。因此土壤污染的生物监测，包括土壤污染物对农作物生长发育的影响，对土壤微生物的影响。
3.3.1 植物监测法
利用土壤污染的指示植物进行监测。土壤受到污染后，污染物对植物产生各种反应“信号”，产生可见症状，生理代谢异常，如叶片(Blade)上出现伤斑，蒸腾率降低、呼吸作用加强，生长发育受阻，植物成分发生变化等。
3.3.2 动物监测法
利用动物监测土壤的污染程度最常见的选择对象是蚯蚓，蚯蚓对土壤中的农药、铅等有较高的敏感性，此外蚯蚓体中的镉的浓度与土壤中镉的浓度明显相关，是一种有实用价值的土壤镉监测的指示动物。
3.3.3 微生物监测法
主要是通过监测土壤中微生物群落的变化来反映土壤受到生物污染的状况。人粪尿是土壤生物污染的主要污染源，其次污水灌溉也可引起土壤的生物污染。通过对土壤中异养菌（主要是细菌、放线菌和霉菌）的分离和计数，观察和了解受测土壤中微生物群系的结构和数量的改变，从而评价土壤被微生物所污染的状况及程度。
4.环境(environment)监测中的生物技术
4.1常规监测技术中微生物的应用
常选用间接指标即粪便污染的指示菌大肠菌群作为代表。另外还有发光细菌法，污染物致突变的微生物监测，藻类与水质污染监测方式。
4.2生物传感器技术
4.2.1 BOD微生物传感器检测仪（BODs）
生物化学需氧量（BOD）是环境监测工作中的一项重要指标，它表示水中污染物的综合污染程度。
4.2.2 DNA生物传感器在环境污染监测中的应用
基于生物催化和免疫原理的生物传感器在环境(environment)领域中获得了广泛应用。
4.2.3 可检测化学制剂和生物制剂的生物传感器
这种被称为生物(Organism)发光型生物指示器IC（bioluminescent bioreporter IC，简称 BBIC）的器件技术可在众多的应用（从航天器到反恐）中巧妙地检测出氨、锌等各类化学物质。
4.2.4 光纤化学/生物传感技术
光纤技术与光谱分析技术的有机结合就构成了光纤传感技术。光纤传感技术突破了光谱分析的传统模式，光可由光纤直接导入样品，而样品不必放入光谱仪中就能进行测定。特别适用于环境污染物、生物药物， 以及生产过程的原位、在线监测（Food Monitor)和对样品的无损测定。
4.3生物大分子标记物
生物大分子标记物是指生物体内的一些对外界环境变化敏感并能产生一些可检测变化的大分子物质，这些大分子物质能够反映环境变化对生物体的影响。
4.3.1核酸分子标记物检测
核算分子标记物检测方法有核酸分子损伤检测技术、报告基因标记技术及DNA芯片技术。
4.3.2蛋白分子标记物检测
蛋白分子标记物检测方法有酶分子标记物检测、金属硫蛋白（ Metallothione in ，MT）的检测、热休克蛋白（ Heat Shock GOOGLE PRote in ， HSP）的检测及抗氧化剂防御系统的检测。
4.4微核技术
微核技术可用于监测（Food Monitor)大气污染(pollute)，监测土壤污染，监测水污染，监测有机物污染，监测重金属污染，监测物理辐射污染。
4.5生物芯片技术
由于生物芯片具快速、准确、无污染等优点，在水体微生物监测中越来越受到重视。常州环境检测中心环境保护日益被重视起来，随之环境监测市场不断扩大， 传统的环境监测站已经不能完全满足社会的环境监测需求，国家逐步开放了环境监测领域渠道，对于专业从事环境监测，具备CMA 环境检测资质的社会化环境检测机构，作为第三方检测的有生力量，已成为社会委托性质的环境监测的首选。生物芯片技术可用于控制（control)水质、瞬时检测病原细菌、菌的基因表达水平及进行细菌检测和菌种鉴定。
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