生物监测及其在环境监测中的应用分析

李丰

广东上风环保科技有限公司528311

摘要：本文主要研究生物监测及其在环境监测中的应用，首先探讨生物监测技术的特点，然后从监测生化需氧量和表面活性剂；监测酚类化合物和二氧化碳；监测二氧化硫；土壤污染四个方面入手分析生物监测技术在环境监测中的应用，希望能为关注此话题的研究学者提供参考意见。

关键词：生物传感器；表面活性剂；土壤污染

引言

社会建设不断进步，环境问题日益严重，环境污染包括空气污染、水体污染、土壤污染。人类应该针对不同的污染问题制定出有效的解决措施，并且需要明白解决环境问题的理念应该是预防，而不是治理。生物监测技术的应用十分切合这一理念，它是近几年兴起的新型技术，通过分析生物与环境的关联性，借助生物学的相关专业知识，实现对环境的监测。

一、生物监测技术的特点

环境和生物之间是相互影响相互依存的关系，生物监测技术就是利用这一关系来分析环境的受污染程度。生物和环境相互之间存在着物质能量转换的关系，当环境受到污染，生物的分布以及生活习惯都会发生改变，分析这一变化可以得到环境污染的情况，便于环境工作人员采取有针对性的措施，改善生态环境。生物监测技术常用的方法有四种，分别是生理学方法、物理学方法、生态学方法、电化学法。生物监测技术比其他监测技术有一定的优势，能够实现环境污染的快速解决，并且还能让污染处理工作持续、顺利的进行。生物监测技术具有连续性的特点，这一特点体现在信息的获取和收集上，能全天候24小时无间断的收集外界环境变化的信息，信息的实时收集提高了分析环境污染的准确性。生物监测技术具有灵敏性特点，因为生物本身具备灵敏性特点，生物监测技术在监测生物时采用扩大富集的处理方式，将生物的灵敏性特点继承下来，能监测到不易察觉的污染物。生物监测技术还具有直观性的特点，主要的表现是相关的工作人员对监测的结果有十分直观的体验，监测内容的准确性，能让环境污染的处理取得更好的效果。

二、生物监测技术在环境监测中的应用

（一）监测生化需氧量和表面活性剂

生物传感器能够完成生化需氧量的监测。生物敏感材料包括微生物、酶、细胞、核酸、抗体，生物传感器就是利用这些生物活性物质作为识别元件，识别目标物质。在传感器中有转换器的结构，用以完成识别后的响应转换，转换后的信息变为可测量的信号。转换设备能检测物质的特异性反应，转换的内容是容易检测出来的电和声音，利用转换设备获取物质的具体信息。转换器的类型主要有光强、电热、声强。完成生化需氧量的监测操作十分的复杂，需要5天时间的培养期，在这一时间段内，是无法将水质的情况反应出来的。即使使用库伦滴定法和差强法，也无法有效的解决该问题。而使用生物传感器能够较好的完成生化需氧量的检测。微生物在吸收有机物时需要消耗氧，此时电流也会随之发生变化，生物传感器就是利用这一原理，测量生化需氧量[1]。阴离子表面活性剂会对水体造成严重的污染，会在水体的表面产生大量不易消失的泡沫，而且泡沫会将大量的溶解氧消耗掉。此时使用的生物传感器是利用LAS降解菌制作出来的，可以检测水中的阴离子表面活性剂的浓度，在检测地表水的应用中表现较好。

（二）监测酚类化合物和二氧化碳

酚类化合物常见于炼油、炼焦、木材防腐的废水中，含有较大的毒性，并且可形成较大的影响范围，因此列入环境检测中的重要指标。酚类化合物的生物监测传感器由氧电极和透气膜表面产生的微生物膜组成。氧气和酚类物质同时进入微生物膜中，微生物和酚类物质会发生同化反应，会消耗一定量的氧气，那么在氧电极中氧分子的速率就会减小，同时输出电流也会减小，并在短时间内能够达到稳定的状态。当二氧化碳的含量达到一定值，就会产生温室效应。因此二氧化碳的监测有着十分重要的意义。以往使用的电位传感器会受到各种离子的不良干扰，对此国外的研究人员发明了新一代的电位传感器，制作的原理是氧电极和自氧微生物的结合。能够有效的对抗发挥性酸和各种离子产生的干扰。这一传感器能连续不间断的分析3%到12%的二氧化碳，具有较高灵敏度的线性响应功能。

（三）监测二氧化硫

生物传感器能够十分迅速准确的将生物材料提取出来。这些生物材料具有对环境污染的感知作用，比如DNA、微生物。因此生物传感器的应用较大程度的降低了监测的难度，并且降低了监测的成本。过量的二氧化硫是造成酸雨形成的主要原因。在监测二氧化硫方面以往使用的方式十分复杂。如今使用传感设备完成监测相对容易，这种传感设备是利用氧电极和肝微粒体制作而成，通过监测空气中产生的亚硫酸盐浓度，确定二氧化硫在大气中的含量。在传感器中，微颗粒会和亚硫酸盐产生氧化反应。期间会消耗大量的氧气，因此电极周围氧气的浓度就会有所降低，传感器周围的电流随之产生变化，就会间接的反映亚硫酸盐的浓度。这一传感器测量的结果准确性较高。把亚细胞类的脂类固定在醋酸纤维膜上，并与氧电极结合，制作成安培型的生物传感器，用来检测酸雨酸雾样品溶液。研究者们仍在不懈努力的研究该类生物传感器，比如氧电极和噬硫杆菌结合构成生物传感器，这一传感器具备简易、稳定、精度高的优点，用来测量酸雨的含量。用来指示二氧化硫污染的生物有苔藓、落地松，当植物受到二氧化硫的污染，在叶子维管束上就会有块状伤斑的出现。

（四）土壤污染中生物检测技术的应用

事实上大部分土壤的污染属于间接污染，所以检测土壤的污染应该从地下水、农作物方面入手，从而分析土壤遭受污染的情况，判断土壤遭受污染的程度。生物监测技术在土壤污染中的应用是通过监测土壤中生物的生长情况，反应土壤污染对生物产生的影响，进而判断土壤的污染情况。土壤污染的生物监测方式分为三大类，分别是动物监测、植物监测、微生物监测。动物监测就是观察土壤中动物的生活情况反应土壤污染的情况，例如将蚯蚓作为监测的主体，蚯蚓对土壤的环境有较强的敏感性，通过蚯蚓的生活习性以及对土壤的亲和度，能够确定土壤中是否有农药、铅等污染物的存在。还可以通过检测蚯蚓体内的镉物质含量，确定土壤中镉物质含量是否超标[2]。当土壤遭受破坏和污染，土壤中生长的植物就会有代谢功能异常的表现，并且大多数的植物会出现较为显著的病症。比如植物会有增强呼吸作用、减弱光合作用的反应，或者是在植株上有伤斑出现，这些症状可以作为土壤污染的依据，通过具体的分析，确定土壤污染的情况。

总结

综上所述，在生物监测技术中，生物传感器的应用有着十分重要的意义，具有精确度高、有效及时、成本低的优点，为了让环境污染的预防和治理取得更好的效果，生物传感器的研究要让监测设备具有更高的灵敏性和稳定性，拥有更长的使用寿命。另外生物监测技术的应用需要与实际的情况和目的相结合，注意避免生物技术的应用对环境产生污染。

参考文献：

[1]李恒.生物技术在环境保护及监测中的应用[J].环境与发展，2018，30（05）：235-236.

[2]董韵.生物传感器在环境监测中的应用实践研究[J].乡村科技，2018（01）：92-93.