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1 资料与方法
1.1分析资料 本分析讨论主要对我院近三年的院感监测资料进行回顾性统计分析。
1.2分析对象 主要为手术室、供应室、胃肠镜室及临床重点科室的空气、各种无菌物品、医护人员手、使用中的消毒液。
1.3方法 采样方法和监测结果的判定按照《医院消毒卫生标准》(GB15982—1995)及《医院消毒技术规范》执行。分年度、分项目进行统计学处理,统计出年度各项目微生物监测的合格率,再进行年与年之间监测结果的比较分析。
2 结果
三年不同监测项目合格率统计分析见表1。
表1 三年不同监测项目合格率
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1生物监测的概念以及分类
生物监测是指通过生物对环境污染所做出的反应进而来确定环境的污染程度。这种方式与传统环境监测方式存在着很大的不同,生物监测不仅可以减少监测成本,同时也避免了在监测过程中所产生的环境污染问题。生物监测根据不同的标准将会有不同的分类,如果生物监测根据生物生长环境的不同,可以分为两种类型,第一种生物监测类型为被动式生物监测,被动式生物监测主要是指根据生物所在的生活点进行环境监测[1]。第二种生物监测是主动式生物监测,主动式生物监测是指将生物放在指定点进行环境监测。如果生物监测根据生物所在的生活环境进行分类,可以分为大气生物监测、水体生物监测以及土壤生物监测[2]。
2生物监测的主要方法
生物监测作为环境监测的主要方式,存在着不同的监测方法。2.1生物群落监测方法生物群落监测方法是指通过生物群落的变化情况来确定环境污染状况,生物群落监测方法主要通过生物结构等的变化情况进行环境分析,例如,对水体进行生物监测,当水体里的相关生物呈减少甚至灭亡的趋势,而另外一些生物呈增长的趋势,这个时候可以通过相关生物群落的变化情况对水体进行相关的分析[3]。2.2污水生物系统监测方法污水生物系统监测方法是指水体被污染之后,污染将会随着水的流动在不同地方出现污染程度不同的情况,这个时候就可以通过不同地方污染程度的不同来确定环境污染状况。2.3微生物监测方法微生物检测方法是通过微生物的生长状况来反映环境污染程度,使用这个方法一般选用的微生物为可以发光的微生物,使用这种微生物可以很快的了解到环境污染状况。2.4生物监测方法每个污染点基本上都生长着一些生物,因此,对于各个地点的生物监测可以利用生物进行监测,这种方法主要利用的原理是通过研究生物的相关生物学变化,进而来确定研究点的环境污染程度。
3生物监测在环境监测中的相关应用
生物监测在环境监测中的相关应用主要包含三种环境,第一种环境是在大气中,大气中的生物监测以植物监测为主,一般植物对于环境污染的感应比较强烈,植物针对不同的环境污染程度,将会作出不同的敏感反映,生物监测过程中,可以根据植物的感应情况来确定环境的污染程度。第二种环境是在水体中,水体中生长着大量的微生物,可以根据生物群落的变化情况来确定环境污染状况,当水体里的相关生物呈减少甚至灭亡的趋势,而另外一些生物呈增长的趋势,这个时候可以通过相关生物群落的变化情况对水体进行相关的分析。同时在水体中进行生物监测工作,也可以利用测定水体生物叶绿素的含量来确定环境的污染程度,叶绿素是组成水体中生物的主要组成部分,通过对叶绿素含量的测定,可以了解到污染程度的大小,因此,可以利用这种方法进行生物监测[4]。第三种环境是在土壤中,土壤中生长着大量的生物和植物,由于食物链的作用使一些造成环境污染的物质从一种生物传到另外一种生物,生物监测过程中可以利用这个原理,在不同的地方选取相同的生物进行研究,通过分析生物体内相关物质的含量问题,来确定不同地点的环境污染状况。
4结语
环境问题成为当今主要要解决的问题,环境问题处理不当将会给人们的生活带来很大的影响,因此,生物监测也成为了主要任务,生物监测抛弃了传统的使用化学或者物理方法进行监测的方式,生物监测与传统环境监测方式存在着很大的不同,生物监测不仅可以减少监测成本,同时也避免了在监测过程中所产生的环境污染问题。本文以深入认识生物监测为主要目的,介绍了生物监测的概念以及分类、生物监测的主要方法以及生物监测在环境监测中的相关应用,以期为同行提供一定的借鉴。
参考文献
[1]石利戈.生物监测及其在环境监测中的应用[J].低碳世界,2014,(23):6-7.
[2]梁泉.生物监测及其在环境监测中的应用[J].资源节约与环保,2015,(08):94.
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在社会生产水平不断发展的今天,世界的环境问题也变得越来越严重,因此世界各国都开始积极地研究环境保护问题。作为环境保护工作的基础,环境监测工作的主要目的就是将环境问题的发展趋势以及质量现状及时、准确、全面地反映出来,从而将科学的依据提供给环境规划、污染控制以及环境管理。物理和化学监测是传统的、主要的环境监测的方法,由于现在人们使用的化学物品的数量和品种正在不断增长,因此不管是在效率上还是基本上,传统的物理和化学检测方法已经不能够使监测的需要得到充分的满足。在这种情况下,生物检测作为一种新的环境监测方法,开始受到人们的普遍重视。
1 生物监测的分类和原理概述
1.1 生物监测的分类
1.1.1 以生物的生长环境为根据进行监测:以生物的生长环境为根据可以将生物检测方法划分为主动生物检测以及被动生物检测,所谓的主动生物监测主要是将生物体在控制条件下转移到监测点,从而开展各种参数测试。所谓的被动生物监测主要是通过对污染环境中天然存在的生物个体和群落的反映对环境状况进行评价。
1.1.2 以生物的分类为根据进行监测:通常可以将生物分类监测划分为微生物检测、植物监测以及动物监测,生物监测良好的指示剂就是各种环境介质中的生物,比如指示植物、蚯蚓以及鱼类。微生物监测主要是通过对微生物群落在环境中的功能和变化进行监测,从而将环境污染状况反映出来。
1.1.3 以生物所处的主要环境介质为根据进行监测:以生物所处的主要环境介质为根据可以将生物监测划分为土壤污染、水体污染以及大气污染的生物监测,植物是监测大气污染的主要生物;叶绿素a测定法以及生物群落法是对水体生物监测的主要方法;酶活性的测定、土壤微生物、指示植物和动物监测是主要的土壤监测方法。
1.1.4 以生物学层次为根据进行监测:生物学层次为根据可以将生物监测划分为行为测试、生物测试以及生态监测等方法。
1.2 生物监测的主要原理
生物学理论以及生态系统理论是生物监测的主要理论基础,由于生物与其生存环境之间具有相互依存、相互制约、相互影响的关系,同时两者之间还不间断地进行能量以及物质的交换,一旦环境受到污染,生物体内就会有污染物的迁移和蓄积现象,最终引起环境中各级生物出现生理生化、生长发育情况以及分布情况的变化,比如藻类的光合作用强度和细胞密度会带水环境受到污染的情况下发生变化。监测主要是通过生物对环境污染的反应为根据对环境污染的程度和状况进行度量和反映。
2 生物监测方法在环境监测中的应用
2.1 生物群落监测法的应用
生物群落监测法主要是监测水体污染,同时也可以在大气污染以及土壤污染监测中进行应用,比如水生生物的群落结构和个体在水体出现污染情况之后就会出现明显变化,一些敏感生物会消亡,而一些抗性生物则会生长得越来越旺盛,因此就会产生非常单一的群落结构。利用对生物群落变化的监测能够将污染状况很好地反映出来,其中最为主要的指示生物就是鱼类、底栖动物、着生动物以及浮游生物等。
2.1.1 生物指数法:该方法主要是通过对数学公式形式的利用从而能够将生物种群以及群落结构变化充分地反映出来,对水质质量进行评价,其中主要包括污染生物指数、津田生物指数、生物种类多样性指数以及贝克生物指数。
2.1.2 污水生物系统法:由于自净作用的存在,受到污染的河流会从上游到下游出现污染程度由高到低的连续带,其中包括寡污带、β中污带、α中污带以及多污带等。该方法在较长的以及硫酸缓慢的河流水体监测中比较适用。
2.2 微生物监测法的应用
微生物监测法主要是通过对环境中微生物生长状况的检测从而将环境污染情况反映出来,其生物指示指标一般是菌根真菌、维素分解细菌和真菌、假单胞菌总数以及放线菌等微生物指标。比如在2004年Berno等人通过对重组的大肠杆菌的利用对空气中苯及其衍生物进行监测。现在发展较快的方法是硝化菌法和发光菌法,其中发光细菌因为其具备较为独特的生理发光特征,因此在生物监测中得到了广泛的应用,其具有敏度、渐变、快速的特点。
2.3 生物残毒测定法的应用
生物残毒测定的方法主要是通过对生物含污量的利用开展监测和评价环境的工作,比如环境中常常具有较低的放射性物质、农药以及贵金属含量,然而一些生物的富集能力比较强,所以以生物体内污染物的残留量为根据就能够将环境污染的程度推断出来。比如在2009年Fialkowski等人通过对沙蚤体内微量元素的含污量的检测对欧洲某水域的微量元素污染程度进行了分析。
2.4 生物测试法的应用
生物测试的方法主要是通过对在污染物侵害下生物出现的生物学变化进行利用,从而对污染状况进行测试,其在确定污染物排放标准、监测废水处理效果、评价污染程度以及追溯污染物等方面具有十分重要的作用。大量的研究表明,对环境质量进行监测的时候可以将热休克蛋白在生物体内的变化作为非常重要的一个指标,比如在2009年Monferrán等人通过对眼子菜的谷胱甘肽芳基转移酶、导电率以及叶绿素等多种生理生化参数的监测最终将水环境中的污染状况监测了出来。
2.5 生物传感器技术的应用
相对于传统的HPLC或LC-MS分离分析技术和化学传感器而言,生物传感器有较多的优势,比如其可以快速地在复杂体系中实施在线连续监测,具有较低的成本以及非常高的灵敏度等。现在生物传感器已经被广泛地运用在水质检测中的水体富营养化、阴离子表面活性剂、pH值以及BOD等分析中。相关的报道显示,对光纤生物传感器的利用可以对残留在地下水中的炸药成分RDX以及TNT等进行有效的检测。
3 结语
在环境监测领域,生物监测技术已经得到了非常广泛的应用,也具有越来越重要的地位。生物监测在未来的环境监测领域中具有非常广阔的发展前景,其能够将微观领域以及宏观领域中的各种综合以及连续的环境信息提供出来,并且对生态环境的可持续发展起到有效的推动作用。现在我们必须要思考的一个问题就是如何能够将生物监测的优点充分地发挥出来,在环境检测中更好地应用生物监测技术,因此必须要立足于生物监测的管理、技术和方法等层面对其进行进一步的研究和分析。
参考文献
[1] 周卉,胡鹏洋.生物监测技术在环境监测中的运用
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随着社会的快速进步,人口急剧上升,导致环境受到污染的问题越来越严重,保护环境、治理污染问题已经变成当今社会发展的重要课题[1]。通过采取先进的监测方法以及设备全面的分析给环境带来污染的物质,属于经常使用在环境监测中的方式。但是,随着不断加深认识环境污染,人类生活健康以及生物群在很大程度上受到环境污染的影响。如果仅仅借助理化环境监测不能将污染物体对生态系统以及生物体影响的程度全面反映出来。所以,在环境监测领域中运用生物监测技术,分别从各方面研究环境污染物体带来的危害,生物监测技术已经广泛的应用在环境监测中且受到各方人士的认可。
2.环境监测中生物监测的应用分析
2.1土壤污染中生物监测的应用
在土壤受到污染时大部分都是相对间接的影响。通过对地下水、土壤、人体以及农作物等方面的监测分析土壤受到的污染,将生物监测具体应用在土壤污染的监测中,污染物对土壤微生物以及植物发育生长的具体情况等方面带来的影响。
(1)动物监测法。采取动物监测的方法对土壤受到的污染进行监测,进行动物监测法时通常采取蚯蚓作为监测的主要对象,因为蚯蚓有着相对高的敏感性,能够敏感的察觉到土壤中是否含有铅以及农药等有害物质。另外,土壤内镉物质的含量与蚯蚓体内镉物质的含量有着相对明显的关联性,属于在土壤污染监测中相对具有实用意义的一种指标动物。
(2)植物检测法。选择土壤指示植物监测土壤中受到的污染。在土壤遭到一定的污染后,植物受到污染物的影响出现各方面的不同的反应,并且出现一些相对明显的症状,植物的生理代谢方面出现异常的情况。例如:植物的表面上有明显的伤斑、呼吸作用变强、植物构成的成分出现变化、发育生长受到一定的阻碍以及光合作用变低等。
(3)微生物监测法。具体是通过分析微生物在土壤中群落出现的变化来对生物污染土壤的程度进行全面反映。在土壤的污染物中人类的尿以及粪是污染源的主要物质,其次到灌溉污水也会造成土壤生物受到一定的污染。根据计数以及分离土壤中存在的霉菌、放线菌以及细菌等污染物,对于改变土壤中群系微生物的数量以及结构有了一定程度的了解,根据监测的情况对土壤受到微生物群系污染的程度以及状况进行全面评价。
2.2生物监测在大气污染中的应用
大气污染具体是根据生物监测大气环境来对大气质量以及环境被污染的程度进行确定。在整个生物系中,大气污染最容易给植物的生存带来一定的威胁,植物由于自身具有在固定环境中生产的特点是其没有办法避免受到有害物质的污染[2]。其对于有害物质有着相对强的敏感性,因固定的生长位置,相对来说比较容易管理以及监测,生物监测在大气污染中的应用具体是通过采取植物作为监测样品。植物能够将大气对环境的污染程度全面的反应出来,比较常用在大气污染监测中的植物具体有几种。
(1)二氧化硫指示植物。具体为水杉、杜仲、苔藓、落地松以及地衣等方面。相对明显的受到污染的症状为生长在叶子上的维管束出现伤斑并且呈现块状,同时也可以出现在叶子的边缘,症状主要表现为伤斑,颜色呈现土黄色或者红棕色。
(2)氟化物指示对象。具体为梅、大蒜、唐昌蒲、郁金香、杏、金线草以及葡萄苔藓等植物。相对明显的受到污染的症状为叶子形状为尖形且叶面上存在伤斑,在叶脉上出现症状的比较少。通常情况下,伤斑属于红褐色或者浅褐。
(3)二氧化碳指示植物。具体为烟草、番茄、柑橘、向日葵以及秋海棠等。相对明显的受到污染的症状是植物的叶脉上出现伤斑且呈现不规则的形式,颜色为黄褐色、棕色以及白色,同时也有可能在植物的叶子上出现伤斑并且呈现点状。
2.3生物监测在水体污染中的应用
(1)指示生物法。该监测方法在生物监测在水体污染监测的所有方法中属于相对经典的。通过采取指示生物法对水体中是否存在的敏感污染物的种类,来对目前的水体资源存在污染物的情况进行分析。指示生物自身具有固定的活动地点、相对长的生命周期等基本特征,比较容易将水体中污染物带来的影响全面的反应出来。具体有着生生物、底栖动物、浮游动物以及鱼类等。从生物的分类情况发现,在生物监测中普遍应用没有脊椎的动物。水体污染相对严重时指示生物则具体有小颤藻、颤蚓类以及蚊幼虫等。
(2)微型生物群落监测法。水体的整个系统中微型生物群属于比较重要的组成部分,对于水体中存在污染时能够有较强的敏感性。普遍用到的监测方法是聚氨酯泡沫塑料块法,该方法的主要特征是在水体中投入具有聚氨酯物质的泡沫塑料块,将水体中的微型生物进行收集。与别的生物群落监测方法对比,该方法具有准确、经济以及迅速等优势,同时在监测工业废水方面也同样合适使用。
3.生物监测技术的发展前景以及方向
生物监测技术具体是采取生物对污染物体的直接反应来体现大气环境受到污染的程度以及环境的质量。从本质出发,环境污染带来的效应主要是重点体现在以人为主体。所以在环境监测中生物监测技术有着指示的意义。倘若生物监测的实际对象相对来说较为复杂,那么生物监测技术在进行环境监测过程中将会出现一些问题。比如在精确性、快速性以及灵敏性等特性都需要不断进步,生命科学的实践以及理论能够指导着生物监测技术的发展。生物的群落结构、数量、行为、种群以及形态等方面会受到污染物的影响,并且会导致遗传物质以及细胞结构遭到损坏,造成机体变异、致癌以及畸变等情况。生物系统相对复杂的情况下会使分析监测结果时遭遇一定的难度。另外,在自然的环境中采取的指示生物,不仅会受到污染物质带来的影响,还在一定程度上受到土壤、地域、季节、病虫害以及气候等原因的影响,所以在监测方式的构建上要确保能够标准化,促进最终结构有较强的可比性,只有这样,生物监测技术才能够发挥自身的价值。
4.结束语
随着社会不断发展,越来越多新型的技术出现在环境监测的领域中,而生物监测技术由于自身具备的优点,在环境监测的工作中占据着非常重要的地位,其能够在环境监测的微观领域以及宏观范围中提供相对综合且连续的信息,能够有效的提高环境的质量。
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虽然生物芯片技术上世纪末就已经诞生,但其在近几年方得到突破性发展和实质性提升,严格来说,其属于一种新型生物技术。在环境监测中,该技术具有非常高的表达水平,能够在短时间内对大量基因变化情况进行详细检测,并将其有效表达出来,为监测人员提供科学有效的参考依据。当前,针对生物芯片上所使用探针的不同,可以将常用生物芯片技术分为组织芯片、基因芯片、蛋白质芯片以及细胞芯片等集中芯片技术。在生物芯片技术应用初期,所应用技术主要为基因芯片和蛋白质芯片,在监测过程中,监测人员可以通过对基因芯片上的DNA的变化情况或者是蛋白质芯片上蛋白质的变化情况,对所监测污染物的存在情况和对生物所造成的影响进行判断。虽然蛋白质芯片和基因芯片是基于DNA基础上而诞生的一种监测技术,但是在应用性和信息反应高效性上却具有一定缺陷。为此,美国生物学家进一步研发出了新型的组织芯片和细胞芯片,相对于以往的蛋白质芯片和基本芯片,其能够更加高效而全面的反映出所监测污染物的整体变化情况,为监测人员提供更加复杂和庞大的应答信息,帮助监测人员对污染物的存在情况和可能引起的生物变化进行更加精确的判断。当前,在基因监测方面,组织芯片和细胞芯片的应用率要远比基因芯片和蛋白质芯片的应用率要高,在环境监测中的应用效果也更好。
三、PCR技术
PCR技术,指的是聚合酶链式反应技术,其主要应用原理是在生物体外对特殊DNA进行复制,对指定的DN段进行放大处理。通常情况下,在环境检测中应用该技术,需要先对特定DN段进行选定,并使其在95°高温条件下,在生物体外进行变性,生成DNA单链。然后,在60°C条件下,使引物与DNA单链按照碱基互补配对原则进行有效结合,结合之后,再将温度调至72°,该温度下DNA聚合酶活性最高,使DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖的方向合成互补链。PCR技术的灵敏性和统一性都比较高,因此,在环境监测中,其多应用于对特异种群和特殊菌株进行跟踪检测,进而对环境中的污染物信息进行扑捉和判断。
四、生物传感器技术
在当前的环境监测中,生物传感技术应用的也较为广泛。与传统化学传感器以及分离分析技术相比,生物传感器不仅灵敏度更高和成本更低的特点,还能够在复杂的体系中对污染物进行快速、连续监测,精确性更高。当前,生物传感技术已经被广泛的应用在水质监测中,并且能够对水质中的BOD、阴离子表面活性剂、pH值以及水体富营养化等相关监测目标进行有效监测。
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1 生物检测技术
从生物学角度出发,观测生物在环境污染与环境变化的情况下生物群落或者个体所产生的反映,并应用在环境检测之中,为评价环境质量提供检测的方法,将其称之为生态系统理论。20世纪初,由Schalie和Cairns最早提出生物监测理论,生物检测技术开始发展起来。20世纪90年代,信息技术迅速发展,与此同时,分子生物学技术与细胞生物学技术也得到了突飞猛进的进展,推动生物检测技术发展到了一个新的阶段。生物监测技术能够直接反映出生态环境的质量,并且能够对环境进行连续监测,基于这些技术和优点,生物检测技术受到了人们的重视与广泛应用。
20世纪初生物检测技术在某些发达国家开始被应用,70年代起,生物检测技术开始应用在水污染的检测中,并成为一个十分热门的研究领域。1977年《水和废水质量的生物监测会议论文集》被发表出版,这本书主要研究了利用生物检测技术通过各类水生生物来对水质进行检测,并对这种技术进行了全面的概括和总结。同年,非洲尼日利亚大学研究院通过远距离电报对甲壳虫的活动情况进行检测,来评价室内污染物以及油类的情况,取得了一定的研究结果。还有人通过鱼的呼吸活动来对厂内以及河流中的水质环境进行检测。在国外,相关专家选出一些对环境污染较敏感的以及抗污染的植物,对大气污染程度进行生物监测,通过调查研究取得了一定的成果。测试方法分为静水式生物测试和流水式生物测试。对土壤污染进行生物监测也是一种可行的途径,但国内外做的工作还不多。环境系统十分复杂,生物监测只有与物理、化学监测结合起来,才能取得更好的效果。
在农业环境学上,生物监测是指利用生物对环境中污染物质的反应,即在各种污染环境下所发出的各种信息,来判断环境污染状况的一种手段,对污染物敏感的生物种类,都可以作为监测生物。这里说用的生物主要包括:海藻、水蚤、斑马鱼、豆芽等等,操作起来比较繁琐,实验周期较长,无法现场快速检测和在线长期监测,目前另外一种生物:发光细菌倍受用户的青睐,所用设备分别有实验室用、便携式、在线式,其中进口设备居多如美国、以色列、德国、荷兰,价格昂贵,尤其是菌种的后期采购时间周期长,且菌种易失活;国产设备有中科院南京土壤所、上海上立、北京滨松光子,价格低廉,售后服务快捷,其中北京滨松公司设备灵敏度可以与美国设备相媲美。
2 生物监测在环境大气监测中的应用
长期以来,我国都是通过化学分析来对环境的毒理性进行评价,但从结果来看这一方法效果并不是很好。从理论观点来看,环境的生物学工程是由物理化学过程决定的,反之,物理化学过程也可以通过生物学工程反映出来。所以,通过生物监测来评价大气质量具有可行性。从一定意义上来说,通过生物学变化来反映生态环境质量的变化,更具有综合性和直接性,相比通过物理化学监测的数据更加有说服力。Giordani利用生物检测技术,通过生物多样性来监测大气污染程度,取得了与物理化学监测相同的数据结果。Pacheco通过研究发现,树皮可以用来代替地衣苔藓等低等植物来对大气污染进行检查,从而很好地改善了低等植物量不足的现状。
利用生物特别是利用植物指示大气污染的优点是:指示植物种类多,取材容易,监测方法简单,费用低廉并能美化环境;它可以在一个较大的范围内,长期地观察污染的积累性影响。但是也存在一定的缺点,随着周围环境的变化和植物自身的生长,这些因素都会对生物监测的过程产生一定影响,检测结果也就会产生一定的偏差。在污染十分严重的环境中,生物监测不仅不能够正常进行,而且会对植物本身造成破坏,甚至危害植物至死亡。通过动物进行大气污染检测时,动物的活动性较大,遇到恶劣环境时,会由于自身应激性而回避,不能得到很好地检测效果。但是某些动物对环境的反应力比人类和植物要敏感很多,例如,在对一氧化碳进行检测时,鼷鼠、鸽子、麻雀、金丝雀、狗等都可以作为一氧化碳的指示性动物。尤其是狗的嗅觉十分灵敏,进过特殊的训练之后,就能够对煤气管道的泄漏源进行很好的判断。还有一些生物学家利用动物的多样性来对大气污染进行检测。用灯光诱捕昆虫,并对一定时期内昆虫的数量进行统计,得出动物的多样性指数,就可以表示出大气污染的程度。
3 生物监测在城市污染物监测中的应用
某生物监测专家总结了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,蔷薇花会从玫瑰色变为天蓝色;当Mo过量时,会造成植物叶片畸形、茎变为金黄色;当Ni过量时,白头翁花瓣会变为无色;当土壤中Fe、Mn、S过量时,石竹会变为深紫色,八仙花会从无色变为玫瑰色、天蓝色变为玫瑰色。有些植物能够积累超量重金属,过量的重金属会分布土壤中,这种生态习性能够判断土壤的污染程度。如萱麻能分布在含有Hg的土壤中,裸柱菊、早熟禾、北美荇菜能生存在被Cu污染的土壤中,蚊母草、北美车前、裸柱菊、早熟禾能存活在被Cd污染的土壤中。
4 生物监测在水体污染监测中的应用
当前外来的化学制剂尤其是农药(杀虫剂和除草剂)等合成燃料的广泛使用,这些污染物中含有致癌与致畸性突变的特性,并在环境中可以长时间存在,这些污染物在生物体内不断地集聚,通过食物链危害人体健康,这种危害性通过化学检测的方法并不能很好地检测出来。由于水生生物对污染物具有富集和积累作用。所以经常利用物理化学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。
20世纪初有德国学者对指示性生物进行了一定的解释与分类。它把能够对检测河流污染情况的生物称为水污染指示性生物。之后,许多专家又对这个概念进行了补充与发展。能够作为水污染指示性生物的有:颤蚓、硅藻、栅藻、摇蚊幼虫、小球藻、浮游生物、水生维管束植物等。在水污染比较严重的环境中,一些植物可以生存在低溶解氧的条件之下,例如:毛蠓、绿色裸藻、静裸藻、小颤藻、颤蚓、细长摇蚊幼虫等。水污染指示性生物不仅能够检测水污染的程度,某些生物的生理指标与行为的变化还能够对水污染的程度进行定性的分析。例如牡蛎颜色的变化能够反映出海水中被铜离子污染的程度,白鲢、鲤鱼、团头鲂的脑胆碱酯酶活力的变化可以反映有机磷农药的污染。
5 结 语
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。
参考文献:
[1] 吴邦龙,费灿.现代环境监测技术[M].北京:中国环境科学出版社,2012.
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1生物监测基本情况介绍
生物监测指的是利用水生生物对水环境污染所发生的变化来反映污染程度,为水环境的保护、治理提供更为准确、更为科学的依据,其变化情况包括了水生生物个体或群落的数量、生理特征、健康状况等多方面的内容。通常根据生物监测的监测指示、结构水平、分析技术将其划分为毒理学方法、生理学方法以及生态学方法,而进行生物监测的生物也有多种选择,例如:水蚤、豆芽、海藻等。生物监测中所使用的设备则主要以便携式、实验室用及在线式为主。在实际运用中,生物监测不仅有着非常高的经济实用性,而且还具有生物放大、评价客观、灵敏性高等多种特性,这也是生物监测在水环境污染监测工作中广泛使用的主要原因。相比传统的监测方式而言,生物监测的工作程序比较简单,它不仅不需要进行连续的取样,而且还大大的简化了设备仪器的维修保养工作,轻松的实现大范围内连续布点,这不仅可以降低监测工作的费用,还起到了提高了监测质量的效果,让监测工作变得更加全面,综合性更高。不仅如此,运用到生物监测中的生物可以对造成的水环境污染做出迅速反应,灵敏度非常高,让监测结果变得更加准确、更加可靠。
2生物监测的类型
2.1按照不同生物对环境变化的不同反应进行分类
根据不同生物对环境变化的所产生的不同反应,可以将生物监测分为主动监测和被动监测。部分生物会因为无法适应环境的变化,导致生物出现了大量的死亡或者迁徙,人们可以根据这样的变化去了解当地环境的污染情况。还有一些生物可以根据环境污染来进行自身的改变,增强抗体,但生物的性状也会发生变化,例如:由于环境中毒素的存在,一些生物的机能产生了变异、生物构造也出现了变化,让这些生物转变成了另一种生物。
2.2按照生物的种族进行分类
根据生物种族的不同,可以将生物监测分为三大类,分别为动物监测、植物监测以及微生物监测。每一种环境下的生物都是环境质量的指示剂,人们可以根据生物不同的反应来了解生长环境的变化情况。例如:鱼类、蚯蚓、指示性植物等。
2.3按照生物所处的环境不同分类
不同生物所生存的环境是有差别的,根据生活生存环境的差异可以分为大气、水体、土壤的监测。例如:地衣对大气的变化非常敏感,如果大气所含物质比例出现了变化,地衣的性状就会发生改变。
3生物监测在水环境污染监测中的实际应用
3.1应用底栖动物的生物监测
底栖动物是进行水环境污染的生物监测时的一个重要选择,它具有较长的生活史,而且分布面积广泛,体形较大、行动能力相对较差,而且易于辨认,这些特点都是它成为水环境污染生物监测对象的重要因素。在我国的水环境污染生物监测中,相当一部分的工作人员选择了河蚬来进行生物监测和评价,通过对河蚬体内的汞含量来对水环境的污染进行分析,并得出河蚬体内汞含量与污染源距离有着非常密切的关系。
3.2应用原生生物的生物监测
原生生物不仅种类复杂,而且数量繁多,生活范围也非常广泛。原生生物群落产生的变化与食物网的组成有着非常紧密的联系,它们对细菌、藻类以及有机颗粒的吸收、摄取都会对其他生物群落的丰度、分布造成很大的影响。原生生物在摄取食物的同时会刺激细菌、藻类的生长,从而加快了水环境中的能量转换以及物质循环,促进有机物的正常分解,对水环境有着非常重要的作用。
3.3应用藻类的生物监测
藻类是普遍存在与水环境中生物,同时也是水环境的最初生产者。不同藻类对重金属、营养盐的需求程度是有差别的,所以,人们常常通过对藻类的化学成分、种类、丰度的分析来掌握水环境整体质量。在进行藻类的生物监测时,应该根据不同藻类的特异性和耐受性来进行科学的选取。如果水环境中存在着过量的污染物质,例如:重金属等,必定会造成藻类生理功能下降,生长代谢紊乱,细胞色素减少,导致其光合作用的能力下降,使得藻类出现组织坏死或细胞畸变等情况的发生,严重是还会造成藻类的中毒现象,使得藻类无法继续生存。
3.4应用两栖动物的生物监测
生活中较为常见的两栖动物有蛙类、蝌蚪等,它们的皮肤具有很强的渗透能力,可以依靠皮肤来完成呼吸。因为两栖动物可以同时生活在水环境和陆地环境中,所以,经常被用来进行水环境污染和陆地环境污染的生物监测。两栖动物的生物监测在我国运用的比较晚,目前国内两栖动物生物监测主要运用在重金属污染严重和农药、杀虫剂污染严重的水环境生物监测中。
3.5应用鱼类的生物监测
在目前的鱼类生物监测中,主要使用的是剑尾鱼、鲫鱼、斑马鱼等。这主要是因为它们的适应能力比较强强,而且分布范围广。相关研究表明,如果水环境中的二氯苯酚浓度偏低,会对长期生活在其中的鲫鱼体内肝脏的抗氧化系统造成很大影响。通过分析还可以知道,水环境中氯化镉的浓度与鲫鱼的淋巴细胞DNA损伤程度有着一定的联系。
4结语
总而言之,生物监测对水环境污染监测有着非常重要的意义,它相对于传统的监测方法有着非常明显的优势,不仅有着较高的敏感性,而且在监测结果的准确性上也有利很大的提升,并且在近些年的运用中取得非常明显的成果。
参考文献:
[1]郑珏雅.利用生物监测技术监测水环境污染的研究进展[J].科技与创新,2015(11).
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1 生物监测及特点
生物监测是指通过水生生物对水环境污染产生的变化表明污染程度,从而为环境的管理、保护和治理提供可靠、科学的参考依据。水生生物对水环境污染产生的变化包括生物个体或群落的性质、数量、生理特征及健康状况等。生物监测按照不同的监测指示、结构水平和分析技术可分为毒理学方法、生理学方法、生态学方法等。进行生物监测的生物可以选择水蚤、豆芽、海藻和斑马鱼等。进行生物监测的设备可以选择便携式、实验室用及在线式。
生物监测具有经济实用、生物放大、评价客观和灵敏性较高等特点。生物监测的监测过程中不需要进行连续取样,不需要对仪器进行反复维修及保养,减少了传统监测工作的复杂性和繁琐性,生物监测可以实现大范围内连续布点,克服传统监测布点的局限性,在一定程度上减少了监测费用。传统监测方式对慢性毒性污染及污染较轻的水环境监测较为困难,在生物监测中,可以借助食物链将水环境中的污染物质进行聚集,将污染放大,进行综合、全面监测。传统的环境监测对多种污染不能全面的、客观的进行评价,生物监测可以通过生物的各种反应及变化对多种污染进行较为全面的、客观的评价和监测。生物监测中生物能够对环境污染造成的变化迅速反应,灵敏度较高,监测结果更可靠、准确。
2 生物监测的类型
2.1 根据生长环境不同生物的反应不同
生物监测也分为主动监测和被动监测,有的生物对于环境的改变不会适应,于是可能就出现大量的死亡或者迁徙,这样我们就可以了解到当地的环境发生了污染,还有一种生物会随着环境的污染,抗体增强,但是性状会发生改变,比如说可能机能会发生变异,环境中的毒素可能直接改变生物的构造,使它们变成了另一种生物,这样的变异也可能造成毁灭性的危害。
2.2 按照生物的种族进行分类
每种生物所处的生长环境都是不同的,有的是在水里,有的是在陆地,还有的是飞行的,我们根据这种生长环境的不同把生物监测分为动物监测、植物监测、微生物监测。各种不同的环境中的生物都是环境良好的指示剂,他们都可以根据生物的不同反应来判断生长环境的变化。比如鱼类,蚯蚓,以及一些指示性的植物。
2.3 按照生物所处的环境不同分类
生物所以存的生存环境是不一样的,因此我们分为大气水体和土壤的监测。比如地衣是对大气变化最敏感的植物,一旦大气里含有的物质比例发生变化,它的性状也会改变。
2.4 按照生物学层次进行划分
这个划分相对比较专业,一个是根据生物群落或者个体形态进行判断,另一个是进行生物测试,或者毒性测试等。还有一个是根据一些生态性数据或者是体内存留的行为测试。
3 生物监测在水环境污染监测中的具体应用
3.1 应用底栖动物的生物监测
底栖动物是在对水环境污染进行生物监测时主要的选择生物。底栖动物具有生活史较长、分布较广、易于辨认、体形大、行动能力较差等特点,可分为甲壳动物、淡水寡毛类、水生昆虫和软体动物 4 类。在我国,有学者在对水环境进行生物污染监测时选择河蚬进行监测和评价,研究发现河蚬体内汞含量与水环境中的汞含量和污染源距离有关。法国、美国和英国等国在对海洋污染进行生物监测时选择牡蛎、贻贝进行监测和评价。
3.2 应用原生生物的生物监测
原生生物具有种类复杂、数量较多、生活范围较广等特点。原生生物群落出现的变化与食物网的构成有一定联系,原生生物对细菌、有机颗粒和藻类等的吸收和摄取,并在体内进行能量转换,从而间接或直接的对其他生物群落的丰度和分布造成影响。原生生物对食物的摄取还对细菌、藻类等的正常生长具有刺激作用,对水环境中的能量转换和物质循环具有加速作用,对有机物组织的正常分解具有促进作用。
3.3 应用藻类的生物监测
藻类是水环境中的最初生产者。由于不同藻类对重金属、营养盐的反应和需求程度不同,因此,可以通过水环境中藻类的化学成分、种类和丰度等对水环境的综合水质进行判断。藻类的选择应当按照不同藻类的特异性及耐受性合理选择,例如来丝藻、微囊藻等富营养化藻类,羽文藻、短缝藻等耐酸性藻类。水环境中的藻类一旦吸收了污染物质,例如重金属等,会对藻类正常的生理功能和生长代谢造成影响,导致生理功能下降,生长代谢紊乱等,使藻类体内的细胞色素减少,对藻类的光合作用具有抑制作用,从而引起藻类体内组织出现坏死、细胞发生畸变等,污染物质吸收过量或污染浓度较高时还会导致藻类中毒,甚至出现死亡等严重后果。
3.4 应用两栖动物的生物监测
蛙类、蝌蚪是常见的两栖动物。两栖动物的皮肤渗透能力较强,能够依靠皮肤呼吸。由于两栖动物能够在水环境和陆地环境中生存,因此在对水环境及陆地环境的污染进行生物监测时可以选择两栖动物进行监测。美国等国家对两栖动物生物监测研究较早,我国开展较晚。国内有关学者研究表明,两栖动物可以用于重金属严重污染的水环境生物监测中,也可以用于农药、杀虫剂污染严重的水环境生物监测中。
3.5 应用鱼类的生物监测
剑尾鱼、鲫鱼、斑马鱼是生物监测中应用较多的鱼类。鲫鱼适应性较强,分布范围较广。国内有关学者研究表明,长期生活在二氯苯酚浓度较低水环境中的鲫鱼,鲫鱼体内肝脏的抗氧化系统会受到一定影响,另外,水环境中的氯化镉浓度也与鲫鱼的淋巴细胞 DNA 损伤程度有关。剑尾鱼的应用是在近几年兴起的。
4 结束语
与传统的监测方法不同,生物监测在对环境污染进行判断时主要利用生物对污染物质的敏感性及其反应。随着生物监测在我国的大力发展和研究,辽宁、北京和湖北等地都采用生物监测对水环境进行监测,均取得了极大的成果。本文从生物监测及特点、生物监测的具体应用 2 方面对生物监测在水环境污染监测中的应用进行研究。关于生物监测未来发展方向等方面的研究仍值得广大学者深入探讨。
参考文献:
[1]周元清,曾艳,周丽清,等.生物监测在环境污染监测中的应用研究[J].云南环境科学,2012(15).
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1生物监测技术的发展现状
随着人们对环境监测关注度的上升,环境监测的技术运用不断呈现为多样性,其中有3S技术、信息技术、生物技术、物理化学技术等,然而在这些技术中,生物监测技术具有经济、快速、简易、准确等特点,而且还将生物学、微生物学、细胞学等与化学、环境工程等进行有机结合,从而不仅可以丰富环境监测的理论性依据,而且在环境监测技术上对监测结果起到精准等的推动作用[3]。相较其他环境监测的技术而言,通过生物圈中生物之间的关系以及与环境之间相互作用的影响来进行环境污染严重程度的呈现的生物监测技术最具有直接性以及实质性。
2生物监测技术在环境监测中的应用
生物监测主要是通过生物学的角度对环境的污染状况进行检测以及评价,具有直观、实质性的特点,主要的监测方法有:微生物监测、生物监测、生物群落监测、分子生态毒理学监测等,通过生物与环境的关系,观察生物在环境中的表现形式来反映环境的实际状况,从而为人们进一步保护环境提供实质性的监测基础以及解决措施的实施依据[4]。在人类生活的环境中,土壤、大气、水体等均对人类生存具有息息相关的影响,因此,笔者就从这几个方面的环境污染对生物监测技术在其中进行的应用体现。
3生物监测技术在土壤污染中的应用体现
土壤污染主要是由于生理具有毒性过量或营养元素过量的物质进入土壤,从而导致土壤的生理调节功能失衡,土壤出现恶性循环等现象,从而影响地下水以及矿物质的质量。而生物监测可以运用生物圈的关系来监测到哪一块土壤污染严重以及土壤中哪些生物的部分处于恶性生长状态。例如可以通过动物监测法进行,以蚯蚓为例,蚯蚓的整个种群生活在土壤中,对土壤中的成分非常敏感,据相关的研究表明,在严重污染的土壤中,根本寻找不到蚯蚓的身影,因此通过蚯蚓来进行土壤的检测,使监测的结果更具有实质性的作用。再如植物检测,植物不仅要依赖于土壤的营养成分,同时也依赖于土壤底下的水质条件,因此植物同样对土壤具有敏感的变现。当植物的叶子颜色以及掉落情况变现为异常,例如颜色呈现枯黄的状态,叶子掉落严重,树干还有明显的疤痕等,可将其结果判定为土壤污染严重,根据植物的生理变化程度来判定土壤的污染严重程度,其结果的呈现实质性同样毋庸置疑。
4生物监测技术在大气污染中的应用体现
大气是由氧气、二氧化碳、水蒸气、固体杂质微粒等部分组成,在正常的状态下,按其体积计算,氧气占20.94%、二氧化碳占0.03%、而其他气体及杂质体积都大约是0.02%等,而大气污染就是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气成分中与之进行融合或破坏,从而使气体的标准成分含量呈现为浓度过大的结果,对整个生物圈的影响最为紧密。植物的生长少不了对大气的吸收,因此对大气的敏感程度较强,因此以植物为大气污染的监测对象不容置疑。监测大气中的二氧化碳,可以利用番茄、向日葵、柑橘等植物,以柑橘为例,在标准的大气环境中,柑橘的果实表现为硕大、颜色橙黄,叶子或叶脉的呈现形式为有规则、无异常,但是大气中二氧化碳含量过量、污染较为严重的情况下,柑橘的果实则变为干瘪,颜色为黄褐色或棕色,甚至是白色,而在其叶子或叶脉的呈现形式上则出现伤斑或点状、不规则等。
5生物监测技术在水体污染中的应用体现
水体污染指的是水体因某种物质的过量介入,导致水体自身自净的能力不足,从而影响水质的利用价值以及水中生物的生存,对人们生活的影响尤为重要。在生物监测技术中,可以通过利用对水体污染敏感大、繁殖快的微生物或群体聚集量大的植物为监测的对象,例如指示生物法,可以通过利用浮游生物、鱼类等为监测对象,将它们生长的正常周期与其在观察区的水质中生长的周期进行比较,若发现被观察对象在观察区域的水质中出现异常生长或出现死亡等现象,则表示其水体的污染程度相当大。
6结语
生物监测技术是一种对环境变化或污染严重性进行检测以及评价的技术,主要是通过环境中生物群体之间或与个体种群之间的关系来达到监测目的,是环境监测技术中重要的技术之一。生物监测技术凭借着自身具有经济性、简易性、准确性等特点在越来越多的环境监测技术的竞争中站住了脚步,且不断发展成为环境监测中最为重要的监测技术之一,具有成为今后环境监测最重要的技术的发展前景,对今后的环境质量的提高具有意义深远的价值。
参考文献
[1]孔令燕,赵婷婷.环境监测技术的应用现状及未来发展[J].中国化工贸易,2013(02):184-184.
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一、水环境监测中生物监测技术的常用方法研究
水环境监测中的生物监测技术从理论上来说使一种通过生物反应来评价水环境的变化情况,并将这一变化情况进行信息总结,进而成为环境质量控制系统中一项关键组成部分的综合性学科。其最关键的目的在于在污染物质还没有达到完全饱和状态时,就在最靠近污染源的位置将其监测出来并加以控制,将水环境污染给经济与生态社会带来的不利影响降到最低。现就当前水环境监测中生物监测技术最常用的几大技术方法进行简要分析。
1.指示生物法。这种生物监测技术的应用原理在于:生物长期生活在一定的水环境当中,水环境任何一个细微的变化都能够被生物敏感感知并呈现出群体性受害或消亡现象。例如根据颤蚓、摇蚊幼虫以及浮游生物在水环境中出现的受害或消亡的数量与程度来衡量水环境的整体质量。
2.群落结构法。从本质上来说,群落结构是指存在于一定地域范围内,相互依存、协调发展的动物、植物以及微生物的统称。大量的实践研究结果表明:水环境状态的变化会直接导致水体生物群落结构发生相应的改变。一般而言,水生生物群落结构在受有机物污染较为严重,水体含氧率很低水环境中会以抗低溶解氧的群落结构为主,与之相反,水生生物群落结构在水环境状态整体质量比较好的水体中往往会呈现出清水类状态。这也为生物监测衡量水环境质量提供了有力支持。
3.生物测试法。生物测试法的关键在于利用水环境中水生生物在遭受到水体污染物毒害下,被动发生的身体机能变化,相关工作人员可以根据这种机能的病害症状来衡量整个水环境的污染状态。当前这种生物监测技术方法能够用于单因素污染作用下的水环境监测,同时也能够与其他监测技术相配合,对复合因素污染作用下的水环境进行系统监测。
4.残毒测定法。水生生物在受污染的水环境中长期生存,其自身势必会吸收进各种污染物的残留物质,经过吸收、消化以及再分配等环节,残留物质会以一定的形式储存在生物内部,相关工作人员可以选取研究对象,对水生生物进行抽样检测,通过测定水生生物体内的残毒含量,据此为水环境污染状况的判定提供可靠性依据。
二、水环境监测中生物监测技术的应用实例分析
现以白洋淀水环境中生物监测技术的应用对这一技术作深入分析。白洋淀水环境中含有的水生生物种类较多,且动植物以及微生物发展较为均衡,适应采用生物群落结构法对水环境进行监测与说明。经研究发现,府河至白洋淀一段中,浮游生物的耐污染种类由上游至下游逐渐递减,清水类的群落结构多出现在下游区域。与此同时,原生水生生物的基本种类也由上游流域的鞭毛虫向中游流域的纤毛虫再到下游流域的清洁型虫类过渡。这些生物监测的研究结果都表明,府河至白洋淀的流域范围内,水环境的污染状况由上游至下游逐渐减轻并消除,由此也可以推断府河至白洋淀段的水体有较为明显的自我洁净功能,对其进行的水环境监测技术应以辅助、监督为主。
三、水环境监测中生物监测技术的研究进展分析
周所周知,当今社会,水环境污染问题已成为最制约人类各项基本生产与生活活动的最关键因素。生物监测技术以及操作简便,监测质量高等特点在水环境监测工作中得到了较为广泛的应用。与此同时,现代科学技术的发展也在不断推动生物监测技术的自我创新与发展。具体而言,可以归纳为以下几个方面。
1.水环境中的污染物质给人们带来的最关键危害在于对人体细胞遗传物质的侵蚀。近些年来,水环境监测中的生物监测技术在结合细胞微核技术和四分体微核技术在动植物以及人类染色体受外界理化因子的损伤等方面的分析工作均取得了较为显著的进步。用微核测定法代替染色体畸变方法,以此来监测环境污染物对生物遗传物质的损伤技术也由此得到了广泛的发展空间。其中发展最为突出的是一种采用蚕豆根尖细胞作为研究对象进行微核试验的生物监测技术,它在研究环境诱变和致癌因子影响下水环境监测工作中所表现出的简化性、效率性与敏感性都为水环境监测的可靠性提供了有利保障。
2.相关工作人员经研究发现,水花生根尖微核能够作为监测水环境污染状况的一种全新应用性材料。水花生根尖细胞的微核率不但能够监测不同污染水体环境下水环境呈现出的污染程度,同时还能够对不同水环境污染下的的污染物富集程度进行补充说明。这种监测技术的运作依据在于:当水环境系统中存在一定浓度的污染突变物时,水花生根尖微核细胞会发生相应的肌理损伤,进而使微核细胞率上升,由此衡量出水环境的污染状况。
四、结束语
生物监测技术作为当前经济社会中一项最为有效的环境污染治理措施,开始受到相关工作人员越来越多的关注。本文对水环境监测中生物监测技术的应用模式进行了简要阐述并结合水环境监测实例,对这一新型生物技术进行了深层次的阐述,据此总结出了国内外有关生物监测技术的新一代应用技术与发展方向,旨在证明生物监测技术是水环境监测中最有效、最关键的一种应用技术,希望为今后相关的研究工作提供参考。
参考文献:
[1] 谢进金.许友勤.陈寅山.戴聪杰.陈朝阳. 晋江流域水质污染与浮游动物四季群落结构的关系. [J].动物学杂志.2005.(05).
[2] 王宏伟.昌艳萍.张磊.李继龙.沈公铭.张晓惠.李凤超.朱娜.康现江.拒马河原生动物和底栖动物初步调查及水质分析. [J].动物学杂志.2006.(04).
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1.材料
1.1材料 采用艾斯牌压力蒸汽灭菌生物指示剂,自制的生物监测包
1.2方法 将生物指示剂放在自制的生物监测包中央,置于灭菌器最难灭菌的位置,执行正常的装载过程,灭菌完后,将包一起送到检验科,由检验科人员做生物培养。
2.结果
2.1 生物监测合格率,我院从2010年10月—2012年8月16日每周生物监测做82次,植入物生物监测60次,共做142次,不合格1次,合格合格率99.29%。
篇12
同理化监测相比,生物监测有自己的特点:生物监测能反映各种污染物的综合影响;理化监测是定期采样,结果不能反映采样前、后的情况,而水中生物,汇集了整个生长期环境因素改变的情况;有些水生生物对污染物很敏感,有些连精密仪器都测不出的微量元素的浓度,却能通过“生物放大”作用在生物体内积累而被测出。
生物监测也有自己的不足之处:生物监测不能定性和定量地测定水质污染;检测的灵敏性和专一性方面不如理化检测;某些生物检测需时较长。
许木启利用白洋淀水体中浮游动物群落优势种的变化来判断水体的污染程度和自净程度。结果表明,府河―白洋淀水体从上游至下游,浮游动物耐污种类逐渐减少,广布型种类逐渐出现较多,在下游许多正常水体出现的种类均有分布;同时,原生动物由上游的鞭毛虫至中游出现纤毛虫,在下游则发现很多一般分布在清洁型水体的种类,表明府河―白洋淀水体从上游到下游水体的污染程度不断减轻,水体具有明显而稳定的自净功能。好奇的朋友用底栖动物的变化趋势评价湘江水质污染,结果发现湘江干流底栖大型无脊椎动物种类数和物种的多样性指数从上游到下游呈减少趋势,表明毒杀生物的有毒物质对湘江的污染较为明显,并且可根据湘江干流各断面种类数的减少程度判断出各断面的污染程度;同时也观察到,随着时间的推移,底栖大型无脊椎动物种类数和多样性指数也呈减少趋势,说明这种有毒污染仍在发展之中。水污染的生物测试是利用水生生物受到污染物质的毒害所产生的生理机能的变化,测试水质污染状况。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。
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1 生物监测的原理及其优越性
(1)生物监测的原理。所谓的生物监测,主要是对环境污染进行监测和评估时通过生物组分、种类或个体对环境变化产生的反应来完成。生物监测技术包括两种方法,一个是生态学方法,另一个是毒理学方法,它们作为理化监测方法的重要补充,在环境监测和评估中都发挥着极其重要的作用。环境中某一毒性物质的强弱可以通过生物检测方法进行测定,而且能够对多种污染物的综合毒性进行评价。生物监测方法与理化分析相比,前者具有较高的安全性和较强的实用性,且监测结果全面准确,能够将环境的长期污染状况真实的反映出来,在环境综合评价中应用的较为广泛,且预警功能也发挥着重要作用。进行生物监测的主要目的是在生态系统尚未被污染物危害前第一时g将其检测出来,避免破坏系统的生态平衡。
(2)生物监测的优越性。相比传统理化监测而言,生物监测所具有的指示作用为综合性和快速性。一是在水环境中生物受细微外源性物质的影响和控制过程,该变化相对较慢,生物监测在对其捕捉时更加容易;二是相比于传统的理化监测方法,生物监测具有较好的预见性,部分水环境中前期进入了少量的污染源,其污染效果并不会太明显,通过长期的积累,慢性污染逐渐显现。通过生物监测能够提前预报出这些症状;三是对于范围较小,剂量周期漫长,但有较大危害的毒性效应能够通过生物监测很容易观察到;四是生物监测具有较低的管理费用,能够大面积连续布点在边缘地区,保养和维修时不需要仪器仪表。
2 水生生物环境监测方法研究
2.1 常用生物监测技术
(1)群落结构法。群落结构主要是指在一定地域特点或自然界的特定某块范围内,有不同种类的微生物和动植物出现在此范围内,水质情况的推测可以通过对水中生物的群落结构变化进行观察来实现。(2)残毒测定法。在生活的环境中,污染物质会被生物摄取,在消化以后,随后再次进行分配和迁移,不过在生物体内会残留大量毒素,而且残留的毒素高出周围环境中毒素的若干倍。对水污染状况的判断可以通过对一种或几种生物体内残留的毒素进行检查得知。(3)指示生物法。在生态水环境下,生物会随着水质量的变化而发生变化,此时会危害到水里面的生物,严重情况下这些生物会消亡。通过对生物个体或物种的变化进行观测,能够对环境质量的变化情况准确进行记录。(4)生物传感器测试法。近年来,我国快速提升的科学技术使交叉学科不断融合。在现代生物技术领域中,DNA重组技术被不断利用到实际生物监测技术中。生物传感监测法主要是将生物反应在水环境下转化为电信号。其原理是将被检测的生物组分和待监测对象的作用通过电子技术转化为能够检测到的电子信号。(5)生物监测法。当病毒污染生物以后,会改变生物的生理机能,而生物监测法则是通过对生理机能的变化对水的质量进行测试。
2.2 监测技术的研究应用
(1)微生物群落检测法。该生物检测法发展应用的相对较早,主要是对水环境中真菌、原生动物、藻类以及微型生物出现的频率或数量进行监测,其分布指数通过数学计算统计得出,水污染程度的评价以此为依据。随着科技的不断进步,后期又修正和改进了微生物群落监测法,产生了与化学监测参数有关联的多样性指数、原生动物种类、异养性指数和植鞭毛虫百分比四个生物学参数,我国建立的生态环境微生物群落监测法具有很好的适用性。李朝霞等通过微生物群落监测法对化工废水的静态毒性进行评价,化工废水效应浓度变化中原生动物群落相对比较敏感。不断增加的效应浓度和延长的毒性时间使原生动物群落群集的多样性急剧下降,随之减缓了群集的速度。近年来,在微生物群落监测法中数学分析发挥着越来越重要的作用。生物群落参数的变化规律通过计算机应用和数学分析能够在更大范围内得到揭示,从而使微生物群落监测法具有更加广泛的使用范围和更加精确的结果。
(2)底栖动物判断。近年来,我国还利用湘江底栖动物来完成对水质污染问题的判断以及变化趋势的分析。从上游到下游,湘江干流底部栖息动物的种类呈现出逐渐减少的趋势。这说明湘江内有着非常严重的污染,而在判断不同区域的污染程度时可以根据物种减少的程度进行确定,另外通过分析还可以看出,底栖生物种类随着时间的推移也在逐渐减少,这也说明毒污染并没有消散。
(3)鱼类正趋流性判断。上世纪七十年代,德国人开始深入研究鱼类的正趋流性,具有研究方法是将不能使鱼群轻易接近的强光区或者适度的电击区设置在水中下游区,通过该方法使鱼群的活动范围得到有效控制,如果上游没有发现鱼群,这说明水质污染情况已经在下游区产生。
(4)SOS显色法。SOS法是我国在上世纪八十年代提出的新型遗传毒性监测方法。其主要原理是极大的破坏DNA分子的情况下,进一步限制生物复制,错误修复的情况很容易发生,在大肠杆菌的一系列反应后,所有这些修复统称为SOS应答。该方法具有自身的优点,一是简单快速,数小时就能够完成监测;二是监测相当灵敏;三是监测结果比较准确。遗传毒物对细胞原发的直接反应是SOS显色法测定的结果,其阳性结果可信度较高。
3 水生生物环境监测技术存在的问题及对策
(1)生物的生长及分布其个性差异较大,同种生物对污染物有着不一样的反应。所以生物监测过程中,测试周期的设定需要根据指示生物生长状态、水体特征等进行。另外还要使样本数量适当增加,从而使监测结果的可信度得到提高。在生物监测时,要通过前期实验对不同季节或地区的生物反应程度及频率进行确定,根据不同地区的实际情况制定出适合的检测标准。及时建立大范围数据生物监测网,认真分析处理各地的监测结果,更有利于将地域差别进行消除。
(2)在水生生态系统中,较低浓度的水体污染物具有潜在的危害,短时间内具有不明显的生物学效应。这时需要把从生物分析到生物群落不同层级的有效监测建立起来,理化监测可以在异常情况下进行,从而确保能够及时监测预警污染物的污染程度。